이산시간 모델로부터 시간응답 설계 명세를 만족시키도록 직접 디지털 제어기를 설계하는 새로운 방법을 제시한다 R-S-T형의 고정된 제어기 구조에서 폐루프 전달함수가 원하는 기준전달함수와 일치하도록 제어기 이득을 구한다. 시간 응답을 만족시키는 목표전달함수는 w-영역에서 CRA를 이용하여 선택되며 이 함수를 z-영역으로 변환시켜 얻는다. 예제를 통해 제시한 방법의 유용성을 보이고 극배치 방식과 비교한다.
최근 다양한 디지털기기에 따른 DC 부하의 증가와 함께 기존 배전망과 연계하여 운용할 수 있는 AC 그리드와 태양광과 연료전지 같은 DC 전원에 직접적으로 연계하여 운용하는 DC 그리드를 통합하는 AC/DC 마이크로그리드에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 AC 그리드와 DC 그리드를 연계 제어하는 연계(interlinking) 컨버터의 제어기를 설계하고 성능을 검토하기 위해 TMS320F28335 DSP(Digital Signal Processor)와 실시간 디지털 시뮬레이터인 eMEGAsim으로 구성된 HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation) 시스템을 구축하고 설계된 제어기의 성능을 테스트하였다.
지금 사용되는 제어기의 제어방식은 220V 고전압을 일대 일로 직접 신호등에 전달하는 스위치방식이다. 이 방식은 감전위험, 누설전류, 보행공간 침해, 미관 저하 등 많은 단점이 있다. 이에 따라 교통신호기의 제어방식이 디지털로 전환되는 노력이 이루어지고 있으며, 신호등과 신호기와의 디지털 통신 체계가 그 핵심으로 부상하고 있다. 본 논문은 이러한 디지털방식의 신호제어를 위해 필요한 통신체계를 개발하고자 하였다. 이를 위해 먼저 신호등을 포함한 다양한 신호기 주변장치와 특별한 메시지에 대하여 CAN 식별자(ID)를 할당하였다. 또한 이 할당된 식별자(ID)기반으로 신호등에 대한 제어정보를 전달하고 제어상태 피드백을 수집하는 CAN 기반 신호제어 프로토콜을 구성하였다. 이 통신체계의 검증을 위해 소프트웨어 모의실험시스템을 제작하여 신호제어에 활용 가능함을 검증하였다.
본 논문에서는 FPGA를 사용하여 진행파형 초음파 모 터의 2상 입력 전원 전압의 주파수, 위상차, 진폭 및 2 상간의 전압차 조절이 가능하고, 8대의 초음파 모터를 동 시에 제어할 수 있는 8채널 USB통신 PC기반 초음파 모터 디지털 제어기를 제안한다. 제안한 제어기는 FPGA를 이용 한 디지털 논리에 의해 출력을 발생하기 때문에 PC로부 터 직접 제어 명령을 입력 받아 각각의 파라미터를 실시 간으로 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 둘 이상의 파라미터 를 동시에 조절이 가능하다. 또한, PC와의 인터페이스는 USB통신 방식을 채택하여 제어 명령의 전달속도 향상 및 플러그 앤 플러그 방식을 통해 데스크 탑 컴퓨터는 물론 휴대용 컴퓨터나 PDA와 같은 다양한 플랫폼에서 사용할 수 있도록 설계하였다. 또한, 초음파 모터의 속도 및 위치를 계측하기 위해 사용된 로터리 엔코더 카운터 회로를 FPGA회로에 내장시켜 카운터를 위한 별도의 회로 구성이나 장비 구입의 필요성을 배제하였다. 따라서, 생산 단가 및 부피를 현저히 감소시켰다.
최근 급속도로 발전되고 있는 산업분야에서 서보시스템은 빠른 응답특성과 고도의 정밀성이 요구되고 있다. 이러한 특성의 요구로 인하여 산업용 서보전동기 구동시스템에 고정자 혹은 회전자 자속벡터의 순시위치와 고정자 전류를 검출하여 좌표변환에 의해 고정자 전류를 여자성분과 토크성분으로 분리 제어하는 벡터제어 이론이 많이 적용되고 있다. 벡터제어에서는 좌표변환과 SVPWM 발생을 위해 많은 연산을 요구하므로 디지털 제어시스템에서 DSP에 많은 부담을 주고 있다. 그러나 직접토크제어(DTC) 알고리즘은 디지털 제어 구조로 토크와 고정자 자속 성분의 전류제어에 룩업 테이블을 사용하므로 벡터제어처럼 많은 제어기와 복잡한 연산을 필요로 하지 않고, 동적 응답특성이 전동기의 정수변화에 영향이 적으면서 직접 전동기의 토크와 고정자 자속을 독립적으로 제어할 수 있는 장점을 가진다. 따라서 본 논문에서는 표면 부착형 영구자석 동기전동기(SPMSM)를 사용하여 DTC에 의한 서보 전동기 제어와 벡터제어에 의한 서보 제어시스템 결과를 비교하여 직접토크제어 알고리즘의 산업용 서보 시스템으로의 적용 가능성을 확인하였다.
자기부상열차의 부상제어 및 마그네트의 전류 출력을 담당하는 마그네틱 드라이버(MDU)는 자기부상열차의 운전에 직접적인 영향을 미치며, 가장 안정적으로 운용되어야 할 시스템이다. 보다 안정적인 운전을 위해서는 Master와 Stand-by간의 상호 보완적인 감시시스템이 필요하며, 이것은 있을 수도 있는 사고를 미연에 방지할 중요한 목표이다. 이를 이루기 위해서는 부상제어기의 디지털/아나로그 회로에서부터 초퍼구성에 이르기까지 모든 부분에서 이중화가 고려되어야 하며, 특히 이중화 제어기는 상호감시라는 측면에서 접근하여, 고속으로 연산하는 제어기에서 이중화의 상대방 제어기의와의 연동이 필요하며, 초퍼의 이중화는 Hot-Backup의 관점에서 완전하게 독립된 두 개의 초퍼가 최소한의 불연속 제어요소를 가지고 절체되어야 하는 점이다. 이중화 마그네트 드라이브는 이러한 요소들을 만족시키며 최상의 안정성을 고려한 시스템이라 할 수 있으며 이후 실용화 단계에서 필요한 기술을 내포하고 있다.
An experimental study on the optimal control algorithm for central heating system for minimizing energy consumption while maintaining the comfort of indoor thermal en vironment in terms of the environmental variables such as loads and weather. experimental study has been done by one using the prototype of central heating system. As a result the optimal control algorithm shows good energy performance in comparison with conventional control one.
본 논문에서는 고진공용 터보분자펌프의 비접촉 고속회전을 위한 자기베어링 시스템의 디지털 제어시스템의 설계에 대하여 소개하였으며, 실례로 800 l/s급의 고진공 펌프에 대하여 축 유연모드의 후방향 위험속도를 넘는 최대 40,000 rpm까지의 회전실험 결과를 나타내었다. 제안된 제어시스템은 기본적으로 PID 기반의 직접궤환 제어기와 자이로스코픽 모멘트 효과를 제어하기 위한 교차궤환기, 유연모우드 감쇄를 위한 리드필터와 동기진동 저감을 위한 노치필터 등으로 구성되어 있으며, 이러한 제어기는 자기부상형 터보분자펌프 외에 고속 플라이휠과 같은 자기베어링에 적용될 수 있다.
3상 PWM 컨버터의 디지털 전류제어기 디자인에 있어서 보편적인 방법은 이산화된 값을 사용한다. 그러나 이같은 시스템은 SVPWM의 특성과 시간연을 고려하지 않았기 때문에 에러를 갖는다. 본 논문은 이와 같은 문제점을 고려한 3상 PWM 컨버터의 새 좌표축 모델을 제시하였으며, 새 모델에 근거한 시지연 보상을 위한 별도의 알고리즘이 필요 없는 직접 디지털 전류제어기를 설계하였다. 또한 제안된 전류제어기를 위한 인덕턴스 불일치 문제를 간단한 알고리즘을 사용하여 보상하였다. 제안된 알고리즘의 타당성을 시뮬레이션과 실험을 통하여 입증하였다.
본 논문에서는 송신기의 전력효율을 고려하여 C급 전력증폭기를 사용함에 있어서 기존의 대역제한된 BPSK 변조의 경우 증폭기의 비선형성으로 인해 출력 스펙트럼의 측대파가 증폭기를 통과하기 전보다 증가되는 현상이 발생하는데 이를 줄여주기 위해 일정 진폭특성을 갖는 CE-CPSK변조 직접대역확산 송수신기를 제안하였다. 직접대역확산 수신기의 동기 추적루프의 성능을 분석하기 위해 두경로 레일리 페이딩 채널로 모델링하였다. 동기추적 장치는 아날로그 지연동기루프의 단점인 조, 만 간의 이득 불균형을 개선한 디지털 지연동기루프로 구현하였다. 동기 추적 과정인 디지털 지연동기 루프의 성능은 칩당 샘플링의 수가 증가할수록 신호 대잡음비가 증가할수록 전압 제어 발진기의 최대주파수 편차가 작을수록 좋아짐을 볼 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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