인터넷의 급속한 보급으로 인해 데이터 전송 시 발생하는 공간상의 제약을 쉽게 극복 할 수 있게 되어 전 세계 어디서든지 데이터를 주고받을 수 있게 되었다. 이러한 인터넷 웹기반의 장점을 살려서 그동안 실험 연구용으로 사용하던 서보시스템의 PID 제어방법을 인터넷을 기반으로 한 원격제어 시스템으로 구현하였다. 본 논문에서는 DC 서보 모터와 모터 제어 보드, NI사의 DAQ, PC로 시스템을 구현 하였다. UI(User Interface)는 LabVIEW 프로그램을 이용하여 GUI(Graphical User Interface)로 DC 서보 모터의 제어와 작동상태의 모니터링이 용이하도록 하였고, 최적의 PID 이득값을 설정하여 원하는 속도 응답 특성이 양호한 제어를 할 수 있게 하였다. 더 나아가 PID 제어 방법을 원격 실시간의 가상 실습이 가능한 e-Learning에 적용 할 수 있음을 확인하였다.
사장교의 지진응답 제어를 위한 퍼지관리제어기법에 대하여 연구하였다. 제시하는 방법은 복합제어방법의 하나로서, 여러 개의 최적제어기로 이루어진 하부제어기와 퍼지관리자로 구성되는 계층적인 구조를 가진다. 하위제어기들은 사장교의 주요 지진응답들을 저감시키도록 각각 독립적으로 설계되며, 퍼지관리자는 설계된 하위제어기들의 참여율을 조절함으로써 향상된 제진성능을 확보한다. 이는 하위제어기의 정적 제어이득을 퍼지추론과정에 기반하여 실시간으로 변화하는 동적 제어이득으로 변화함으로써 이루어진다. 제안하는 방법으리 적용성을 평가하기 위하여 Dyke 등이 제안한 사장교의 벤치마크 제어문제를 설계 예로 고려하였으며, 사장교 지진응답제어를 위한 제어변수로는 주탑하부의 전단력과 휨모멘트, 주탑상부의 수평변위 및 테크 주탑간 상대변위, 그리고 케이블의 장력을 선정하였다. 벤치마크 사장교에 대하여 제안한 퍼지관리제어기 및 최적제어이론에 기반한 LQG 제어기의 제어성능 비교로부터 제시하는 기법의 효율성을 검증하였다.
지진응답제어를 위한 효율적 방법으로 제시된 퍼지관리제어기법은 퍼지에 기반한 의사결정과정을 통하여 가변 제어이득행렬을 구현함으로써 하나의 제어이득만으로 표현되는 선형제어기법보다 개선된 제어성능을 발휘할 수 있다. 이 논문에서는 퍼지관리제어기법의 효율성을 하중 및 교량모델의 불확실성에 대한 제어성능의 강인성 측면에서 평가하였다. 강인성 평가에 있어서는 Dyke등이 제시한 벤치마크 교량에 대하여, 최적설계된 LQG기법과 제어성능을 비교하는 방법을 사용하였다. 불확실성을 주는 요인으로는 주파수 특성이 다른 여러 지진가속도의 규모 및 교량의 강성변화를 가정하였다. 최적설계된 LQG 제어기와 제어효과를 비교한 결과, FSC시스템이 지진의 종류와 규모에 따라 보다 작은 전력을 사용하면서도 개선된 제어성능을 발휘하였다. 특히, LQG 제어시스템이 강성변화에 대하여 불안정한 제어성능을 보인 반면, FSC 시스템은 매우 안정적인 응답제어효과를 보이면서도 제어시스템에 소요되는 전력량과 제어장치의 스트로크에 있어서도 큰 변화를 보이지 않음으로써 매우 탁월한 강인성을 보장할 수 있는 것으로 나타났다.
본 논문은 기존의 정전력 제어 대신에 용접품질을 향상시키기 위해 새로운 제어기법을 제안하였다. 제안된 방식을 구현하기 위해 미분기하학 이론을 근거로 한 비선형 피드백 선형화 기법을 이용하여 스폿용접 시스템을 선형시스템으로 한 후 진화전략을 이용하여 PI제어기의 최적 이득을 얻는다. 진화전략은 제어파라미터 최적화 문제를 풀기 위한 방법으로 자연진화의 원리를 모방한 알고리즘이다. 시뮬레이션과 실험결과는 진화전략에 의한 가변전력 제어의 성능이 기존의 제어방법보다 훨씬 더 우수하다는 것을 보여준다.
현대 산업현장에서 80%이상 사용되는 PID(proportional integral derivative) 제어기는 제어성, 적응성, 제어이득 조정 등의 특정이 있어나 제어 대상에 대한 PID 제어 계수를 경험적 방법인 수동으로 동조해야하는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위해 본 논문에서 PID제어기의 최적 자동동조를 위한 릴레이 동조 방법을 제안한다. 기존의 한계감도법과 과도응답 법으로 초기계수를 결정하는 방법보다 유연성과 적용성이 높고, 이를 마이크로프로세서(DSP : TMS-320C32)에 적용하여 소프트웨어적으로 릴레이의 기능이 이루어지도록 설계했다. 이는 Ziegler-Nichols 계수조정법이 갖는 적용대상의 제약성을 극복한 방법이며, 릴레이에 의해 출력을 강제 진동시키고 출력의 진폭과 주기를 이용하여 PID 계수를 조정하고, 또 상대안정성의 척도인 위상여유를 고려하므로 시스템의 상대안정성과 견실성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
ESS(Energy Storage System)의 도입을 통해 첨두부하의 경감(Peak Shaving)과 일종의 차익거래(Arbitrage) 효과를 실현할 수 있다. 본 논문에서는 경제적 이득의 극대화를 지향하는 ESS 최적 충방전스케줄 생성기법을 제안한다. 제안 기법은 모델예측제어(MPC: Model Predictive Control) 프레임워크를 기반으로 하였고 매트랩 시뮬레이션을 통하여 그 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 WCDMA(Wide Code Division Multiple Access) 시스템 사양을 만족시키는 주파수 합성기 블록 중 위상잡음 및 전력소모의 최적 설계가 필요한 저전압 LC-VCO (voltage controlled oscillator)의 설계를 제안 하였다. 최적 설계를 위해 LC-tank의 손실성분을 보상하는 MOS트랜지스터의 전달컨덕턴스와 인덕턴스 평면에 여유이득 라인과 튜닝 범위 라인을 그어 설계 가능한 영역 내에서 위상잡음이 최소가 되는 파라미터 값을 구하였다. 모의실험 결과 위상잡음 특성은 1MHz옵셋에서 -113dBc/Hz였다. 최적 설계된 LC-VCO는 0.25um CMOS 공정을 이용하여 제작되었다. 칩 측정결과 LC-VCO의 위상잡음 특성은 1MHz 옵셋에서 -116dBc/Hz였다. 전력소모는 15mW였으며, Kvco는 370MHz/V였다.
본 논문에서는 RF 플라즈마를 사용하는 공정장비의 임피던스 정합 특성 개선을 위해 RF Match 제어단의 제어 알고리즘과 하드웨어의 디지털화 방안에 대한 연구를 수행하였다. 개발된 제어단은 최적의 동작성능을 위하여 멀티 프리셋, 이득제어 기능 등 부가기능을 갖도록 설계/제작하였고, 또한 LCD 모듈의 설치를 통하여 RF Match의 실시간 상태 파악이 가능하도록 하였다. 개발된 제어단에 대한 실험결과로부터 RF 전력의 over/under shoot, 플라즈마 플리커 등의 현상이 제거되었고, 정합시간이 크게 단축되었음을 알 수 있었다.
전방향 모바일 로봇은 로봇의 방향을 바꿀 필요 없이 어떤 방향으로든 움직일 수 있어 여러 응용 분야에서 적용이 쉽고 뛰어난 기동성을 제공한다. 전방향 모바일 로봇은 마찰과 같은 비선형 동적 성분을 가지고 있어 정확히 모델링하기에 어렵다. 본 연구에서는 이러한 비선형 성분을 제거하기 위하여 모바일 로봇의 역 다이내믹과 적분 슬라이딩 모드 제어기법을 사용하여 모바일 로봇 시스템을 선형화하고, 제안된 제어기법의 최적 성능을 구현하기 위하여 유전알고리즘을 사용하여 위치 및 속도 이득을 최적화한다. 성능 평가 결과 유전알고리즘을 적용한 제어기법이 임의의 이득을 갖는 제어기법보다 뛰어난 성능을 나타내었다. 그리고 제안된 역 다이내믹과 적분 슬라이딩 모드 제어기법은 다른 제어기법에서도 적용될 수 있으며, 특히 선형제어시스템 설계에 유용하게 사용될 수 있다.
회전기에서 발생하는 소음성 잡음의 경우 능동잡음 제어를 이용 진폭이 상대적으로 큰 주기성 저주파 잡음 제어로 상당한 감쇄효과를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 주기적 저주파 잡음을 효과적으로 제거하는 부밴드 능동잡음제어 구조를 제안하였다 이 구조에서는 QMF를 이용, 진폭이 큰 주기적 저주파신호를 분리하여 적응측엽제거 원리를 적용하여 저주파 신호를 제거한다. QMF에서 발생하는 지연은 각 필터를 통과한 신호경로에 적응필터를 사용하여 보상하였다. 그리고 적응필터 성능향상을 위해 최적 적응이득을 해석적으로 구하여 사용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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