본 논문에서는 임베디드 시스템을 이용한 자율이동로봇의 제어성능을 개선하는 방식을 제안한다. 제안한 방식은 자율이동로봇의 핵심기술이라 할 수 있는 액추에이터 제어방법을 위해 연산량이 적어 임베디드 시스템으로 구성 할 수 있는 개선된 PID 제어방식이다. 제안한 방식은 오차가 감소하는 구간에서는 기존의 방법과 마찬가지로 오차를 누적하고 오차가 증가하는 구간에서는 누적이 아닌 차감을 함으로써 기존의 일반적인 PID 제어방식에 비하여 오버슈트(overshoot)를 감소시키고, 정착시간(settling time)을 빠르게 하여 성능을 향상한다. 제안한 PID 방식의 유용성을 확인하기 위하여 DC 모터에 대한 위치제어 시뮬레이션 및 직접 임베디드 시스템(ATmega 128)을 이용해 제작한 자율이동로봇의 자세제어실험 등을 통하여 기존의 일반적인 PID(GPID) 제어방식, 변형된 PID(MPID) 제어방식등과 비교 검토한다.
지진동에 대처하기 위한 구조물의 능동제어기를 설계할 때, 모델링의 오차 및 외란의 불확실성을 무시하고 진행하면 제어성능이 크게 퇴화될 수 있다. 심지어 시스템 전체가 불안정하게 되어 제진이 불가능하게 될 가능성도 배제할 수 없다. 본 연구의 목적은 슬라이딩 모드제어기(SMC)라 불리는 비선형제어기의 제어성능을 TMD가 장착된 구조물에 설계하여 그 적용 가능성을 검토하는 것이다. 이때 가진 외란은 FFT 해석으로 탁월주파수를 분석한 3개의 지진동이다. SMC로 제어한 결과, 구조물의 질량과 강성이 ${\pm}30%$ 섭동되어도 강인성을 유지하고 있음을 확인할 수 있었다. 다만, 오버슈트가 증대되고 정정시간이 증가하는 등 과도응답성능은 다소 퇴화되는 것을 확인할 수 있었다. 전반적으로 SMC는 모델링 및 외란의 불확실성에 대해 강인함을 유지하고 지진동을 효과적으로 제어하는 능동제어법으로 TMD 구조물과 결합시켜 지진동제어에 적용해 볼 수 있는 유용한 기법이라 판단된다.
다목적으로 활용할 수 있는 터보축엔진의 개발을 위한 정상상태 및 동적모사 프로그램을 개발하였다. 개발비, 개발시간, 개발위험도의 절감을 위해 가스발생기 부분은 성능이 잘 알려진 기존의 터어보제트 엔진을 활용하였으며 수명연장을 위해 터빈재질을 교체하고, Larson-Miller 곡선을 이용하여 약 3000hr 이상의 수명을 확보하기 위한 최대회전속도와 최대 터빈입구온도를 결정하였다. 추가되는 동력터어빈의 구성품 성능선도는 압축기 터어빈의 성능선도를 축척하여 사용하였다. 정상상태 성능해석에는 유량 및 일평형 방정식을 이용하였으며, 가스발생기와 동력터빈의 공회전 상태에서부터 최대 회전속도까지 동력터빈은 10% 간격, 가스발생기는 5%RPM 간격으로 해석하였다. 동적모사시에는 일정유량평형방법(Constant Flow Method : CMF)을 이용하였으며, 급 가속의 상황을 가정하고 연료유량이 Step 증가하도록 Scheduling 하였다. 이 때 터빈 입구온도에 오버슈트가 발생하여 제한온도를 초과하는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구는 유리 차수 미분의 수학적인 방법을 시스템의 응답을 제어하는 제어기에 적용하고자 한다. 따라서 제어기로 구성하기 위해서는 유리수 지수에 대한 적분기를 이산시간으로 변환하여 설계한다. IP 제어기는 오차에 대한 적분제어기를 구성하고 비례제어기는 시스템 출력만 적용하는 구조이다. 유리 차수 적분기를 IP 제어기의 적분제어기에 활용함으로 제어기를 설계한다. 먼저 PI 제어기와 IP 제어기의 성능을 비교하고, 설계된 제어기를 전동기의 속도 제어에 적용한다. 그 결과 전동기의 출력상태인 속도가 균일하며 정밀한 제어 성능을 얻을 수 있었다. 정상상태의 속도오차가 0.1 [%] 이내 이고, 오버슈트가 없는 정밀하며 균일한 속도 제어 성능을 가짐을 확인할 수 있었다.
현대의 드론에 장착되고 있는 임무 장비들의 소형화되고, 감시, 정찰 등의 여러 임무를 수행한다. 이에 따라 임무 장비는 풍하중, 모터 회전 등에 외란에 노출이 되어있으며, EOTS 구동에 있어 불안정성을 야기할 수 있다. 특히 EOTS의 시선의 위치 변경에 있어 단순 Step 입력은 급격한 속도의 변화를 일으켜 오버슈트를 발생시키며 여러 외란과 함께 불안정성을 야기할 수 있다. 따라서 EOTS의 시선의 변경을 할 시에 각속도가 사다리꼴 형태로 움직일 수 있도록 프로파일을 설정하고, 이를 이중 루프 제어기를 설계하여 위치 피드백을 받는 외부 루프의 Input에 적용 후 시스템의 안정성 비교와 최대 속도, 최대 가속도를 변화시키면서, 시스템이 안정적인 범위 내에서 속도 프로파일의 최적화를 연구하였다.
전력전자 기술의 진보와 고효율 전력 반도체에 대한 수요가 증가함에 따라, 기존의 실리콘(Si) 반도체의 한계를 극복하기 위한 대안으로 실리콘 카바이드(SiC) 소자가 주목받고 있다. SiC 소자는 높은 스위칭 속도로 인해 탁월한 스위칭 효율을 가능하게 하지만, 파워모듈 내부에서 발생하는 기생 인덕턴스(Parasitic Inductance)로 인해 전압 진동 및 오버슈트 현상이 발생하여 전기적 신뢰성과 효율성에 문제를 일으킬 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 두 가지 접근법을 제시하고 입증하였다. 먼저, RC 스너버 회로를 적용하여 기생 인덕턴스의 영향을 완화함으로써 전기적 안정성을 증대시키는 방법을 시도하였다. 두 번째 방법으로 리드프레임 설계 최적화를 통하여 기생 인덕턴스를 감소시키는 방법을 시도하였다. 이 두 가지 접근법 모두 시뮬레이션과 실험을 통해 검증함으로써 SiC 파워 모듈의 전기적 신뢰성과 효율성을 동시에 향상시킬 수 있음을 보였다.
본 연구에서는 입력 선전류 파형이 거의 정현적으로 되고 역률이 1이 되는 3상 AC/DC Boost 콘버터를 제안하였다. 이 콘버터의 전류 제어는 고정된 스위칭 주파수로 동작되는 공간 벡터 PWN법이 적용되고 선전류는 한 샘플링 구간내에서 기준 전류를 추종하게 된다. 전류 제어를 위한 공간 벡터 PWM법을 적용하기 위하여 DSP를 사용하여 디지털 제어 방법으로 구현하였으며, 이 제어 기법으로 구동되는 3상 AC/DC Bost 콘버터는 일정한 스위칭 주파수로 동작하며 입력 선 전류가 거의 정현파에 가깝고, 작은 DC 링크 캐피시터를 적용함에도 불구하고 출력 전류와 전압의 리플이 작으며, 부하변화시와 입력 전압 변화시에도 오버슈트없이 기준전류를 잘 추종하게 된다.
방탄소년단(BTS)은 전 세계 주류 음악 시장에서 한국의 대중음악을 선도하는 그룹으로 자리매김하고 있으며, BTS가 선보이는 다채로운 패션 스타일은 해외 매체나 대중들의 쇼셜 네트워크에 집중 조명될 정도로 큰 관심을 받고 있다. 본 연구는 BTS의 패션 스타일의 분석을 토대로 그들의 패션 경향을 파악하는데 목적이 있다. 연구방법 및 범위는 BTS 및 BTS의 패션이 미치는 영향력에 관련된 이론적 연구와 함께 최근 5년간 방탄소년단의 이미지 자료를 토대로 한 내용 분석 연구를 병행하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 직선적인 실루엣이 강조된 슈트, 무채색의 활용, 간소화된 장식을 통하여 클래식하면서도 모던한 스타일을 추구하는 것으로 나타났다. 둘째, 둥근 어깨선이 강조된 봄버 재킷, 톤 다운된 스키니 진, 후드 티셔츠, 레터링 패턴, 비비드한 색상을 매치하여 자유분방하고 편안한 감성의 캐주얼 스타일을 선호하고 있는 것으로 나타났다. 셋째, 슬리브리스의 베스킷볼 셔츠, 라운드 네크라인의 베이스볼 셔츠와 반바지, 트레이닝팬츠, 레터링 패턴이 강조된 오버핏 맨투맨을 활용하여 역동적이고 활동적인 스포티한 스타일을 추구하는 것으로 나타났다.
This study was conducted to optimize the spring constant and the damping coefficient, which are design parameters of the tractor cabin suspension system, to minimize the ride vibration. A 3D tractor MBD (multi-body dynamics) model with a cabin suspension system was developed using a dynamic analysis program (Recurdyn). Using the developed model and optimization algorithm, the spring constant and the damping coefficient, which are the design parameters of the cabin suspension for the tractor, was were optimized so thatto minimize the maximum overshoot for the vertical displacement of the cabin was minimized. The percent maximum overshoot of the tractor cabin was simulated for the 13 initial models, which were obtained using the ISCD-II method, and for the 3 additional SAO models presented in the optimization algorithm software. The model that represents with the smallest percent maximum overshoot among the 16 models was selected as the optimized model. The percent maximum overshoot of the optimized model was about approximately 5% lower than that of the existing model.
본 논문에서는 기존의 PID 제어기와 퍼지 제어기의 특성을 공통으로 갖는 새로운 형태의 신경회로망 기반 자동 동조 뉴로-퍼지 PID제어기를 제안하였다. 제안된 제어기는 퍼지의 선형성을 이용하여 퍼지 PID 제어기의 퍼지 연산부를 간략화 시키고 일반 PID 제어기와 유사한 입출력 특성을 갖도록 하였으며 비선형 성분 보상을 위하여 제어기 출력에 가장 큰 영향을 미치는 출력측 스케일 계수를 단일 신경 회로망 구조로 변경하고 PID 제어기 구조를 유지하게 하였다. 또한 단일 신경 회로망 구조를 이용함으로써 신경회로망의 초기 연결강도와 계산량에 대한 문제점을 해결하고 오차의 부호 정보에 따라 학습계수를 변화시키는 가변 학습계수 역전파 알고리즘을 사용하여 오버 슈트가 작으면서도 빠른 수렴 속도를 갖도록 하였다. 제안된 제어기를 비선형성이 강한 시스템으로 알려진 자기 부양(magnetic levitation) 시스템에 실제 적용하여 본 논문에서 제안한 제어기의 우수한 성능을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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