• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.124-127
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• 2017

선박에서 배출되는 환경오염 물질 및 온실가스에 대한 규제가 강화됨에 따라, 환경오염 물질 및 온실가스의 배출과 직접적으로 관련있는 연료 소모량을 줄이려는 다양한 연구가 진행되고 있다. 연료 소모량을 줄이기 위한 방안 중 하나는 환경 및 기상 예보를 이용하여 연료가 가장 적게 소모되는 항로를 찾는 것이다. 기존 연구에서는 연료 소모량을 주된 목적함수로 최소화 하되, 도착 시간에 대한 조건을 평가하기 위해 도착 시간의 기댓값을 계산하고 추가적인 목적함수로 고려하는 경우가 많았다. 그러나 선박 운항 예측 시 적용되는 환경 외란 정보는 상당한 불확실성을 포함하고, 이로 인해 발생하는 운항 속도 및 도착 시간에 대한 불확실성도 상당히 클 수 있기 때문에, 도착 시간의 기댓값뿐만 아니라 도착 시간에 대한 불확실성을 기반으로 제한 시간 내에 선박이 도착할 확률을 정량적으로 평가하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 다목적 최적화 기법을 이용해 도착 시간의 기댓값과 연료 소모량에 대한 Pareto set을 구하되, 환경 외란으로부터 발생하는 도착 시간의 불확실성을 계산하여, 제한 시간 내에 선박이 도착할 확률을 계산하고 이를 항로 최적화 시 적용한다. 제안하는 방법의 유용성을 검증하기 위해 실제 환경에 가까운 맵을 기반으로 부산-도쿄 간의 항로를 최적화하고, 그 결과에 대해 논의한다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.472-477
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• 2023

본 논문에서는 쿼드콥터 드론이 동적인 외부 환경 아래서도 외란에서도 효과적으로 경로를 추종하고 비행 안전성을 유지할 수 있도록 모델 예측 제어(MPC) 기법을 제안한다. MATLAB/Simulink에서 수행된 시뮬레이션을 통해, 외란이 주어지는 비행 시나리오에서 PID와 MPC 두 제어기의 성능을 비교한다. 제안된 설계 방법으로 MPC 제어기가 압력 변화와 공기 밀도 변동과 같은 외란에 대하여 MPC와 PID 제어기의 성능을 비교했을 때에 쿼드콥터 드론의 입력받은 주행 경로와 실제 경로의 Mean Squared Error 수치가 외란을 주기 전에는 0.2의 성능 차이를 보였다. 그리고, 외란을 주었을 때에는 0.8을 차이를 보이며 MPC 제어기의 향상된 경로 추종 정확도를 보여준다.

• 대한전자공학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.16-20
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• 1973

많은 검지방식중 어떠한 방식에 의하든 간에 교통류에 관한 정보수집이 선행되어야하고, 그 다음에 정상주기방식이든 전술제어등 비정주기방식이든 간에 교통신호등의 신속제어시에 그 최적신호주기설정을 전제로 하고서 신호주기에 포함되어 있는 발진지연현상에 관하여 분석검토치 않으면 안된다. 선상에서 차의 속도별 및 앞뒤차간의 간격등으로 분포교통량의 개개가 일률적인 인자라 볼 수 없는 것은 사실이나 좀더 구체적으로 그 요인을 제어공학적 해석방법으로써 분석하여 이들을 각각 외란들로 간주하고 나아가 합성외란을 입력과 출력의 차인 오차로 간주했다. 외란은 시간의 함수이므로 첫째 환경조건으로써 도로의 상태 및 기후, 둘째 차량자체의 구조 및 성능으로부터 오는것, 세째 운전자(입간)의 정신적 신체적조건등으로 구분하여 검토하고 본논문은 기존환경조건을 최대로 활용하는 견지에서 첫째의 경우를 일정하다고 보고, 다만 차와 운전자에 대한것만 요인으로 취하였다. 안정화 대책으로써 오차요소별 최소화를 시도했으며, 그 결과 신원최적제어주기설정을 위한 방안이 구체적으로 제시되었고, 주로 외란의 요인을 제거하므로써 최적제어가 가능케됨을 입증해주고 있다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제44권3호
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• pp.64-69
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• 2007

시스템의 자세 제어는 사용되는 모터의 위치 제어로 대응되며, 이러한 시스템은 운용환경 시에 충격 진동이 발생하게 된다. 이러한 충격 진동 외란을 제거해야 요구하는 위치 제어를 수행할 수 있다. 로봇 제어 분야에서 불확실한 외란에 의한 로봇의 자세 제어는 가장 기본적이면서 중요한 분야중의 하나이다. 이러한 문제를 다루기 위하여 계산 토크 방식에 기초한 선형 제어기법이나 적응 제어 기법, 강인 제어 기법 등을 이용한 연구 결과들이 발표되고 있다. 그러나 그러한 기법은 일반적으로 로봇의 정확한 동력학적 특성을 알아야 하며, 구현하기가 복잡하다. 따라서 본 논문에서는 적응 규칙에 의하여 모델의 불확실성, 시스템의 변화, 외란으로 인해 발생하는 공칭 플랜트와의 오차를 보상하도록 제어 입력을 생성하는 내부 루프 부분과 공칭 플랜트 모델의 명령을 추종하도록 하여 제어 입력을 생성하는 외부 루프 부분으로 구성되는 방법인 외란관측기(Disturbance OBserver : DOB) 제어 알고리즘을 제안한다. 또한 프로세서의 신뢰성과 수치 연산 및 알고리즘의 빠른 처리를 위해 현재 사용 빈도가 높은 TI사의 DSP시리즈 중에서 부동 소수점 연산 기능을 가지면서 모터 제어에 적합한 TMS320C2000계열의 TMS320F2812을 사용하여, 운용 시 발생되는 진동 등에 대한 외란 제거를 목적으로 한다. 본 논문은 규명된 시스템 모델식을 바탕으로 DOB 제어 시뮬레이션을 수행하고 시뮬레이션으로 검증된 DOB 모터 자세 제어 알고리즘을 DSP에 적용하기 위해 코드변환하고 PMSM 모터 모델 시뮬링크 블록을 구성하여 외란 관측기 제어 알고리즘을 모터 실험 시스템에 적용함으로써 타당성을 검증하고 상용 제어기로 실제 현장에 적용 가능함을 입증한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.1-9
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• 2024

본 연구는 대기외란 조건에서 비전센서를 활용하여 구조물의 동적 변위 측정을 위하여 멀티스케일 템플릿 매칭 기법 (TMI: Template Matching with Image pyramids)을 제안하고 제안기법의 변위 측정 성능을 조사하기 위해 진행되었다. 촬영거리에 따른 변위 측정 성능을 평가하기 위해 3층 전단 구조물을 설계하였으며, FHD(1920×1080)급 카메라를 준비하여 변위 계측에 사용하였다. 최초 촬영거리를 10m로 설정하였고, 10m씩 멀어지면서 최대 40m까지 변위 측정 실험을 진행하였다. 실내 조도 조건(450lux)에서 발열 기구를 활용하여 대기외란을 발생시켰으며, 대기외란으로 이미지를 왜곡시켰다. 사전실험을 통해 대기외란시 특징점 기반 변위 측정 방법과 제안기법의 변위 측정 타당성을 비교 검증하였으며, 검증 결과 제안기법의 낮은 측정 에러율을 나타냈다. 대기외란 환경에서 변위 측정 성능평가 결과, 인공 타겟을 활용한 TMI는 대기외란 유무에 따라 변위 측정 성능에 큰 차이가 없었다. 하지만 자연 타겟을 활용하였을 때, 20m 이상의 촬영거리에서 RMSE가 크게 상승하여 제안기법의 운용 한계를 보여줬다. 이는 촬영거리 증가에 따라 자연 타겟의 해상도가 저하되며, 대기외란으로 인한 이미지 왜곡이 템플릿 이미지 추정에 오류가 발생 되어 변위 측정 오차가 높게 발생하는 경향을 나타냈다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권10호
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• pp.821-828
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• 2021

쿼드로터는 다른 비행체에 비해 작고 가벼워서 바람과 같은 외란에 민감하다는 단점이 있다. 이 단점을 해결하기 위해 외란에 강인한 제어기법을 이용하는 연구가 많이 이루어져 왔다. 본 논문에서는 외란을 해결하기 위해 적은 힘으로 큰 토크를 발생시킬 수 있는 CMGs (Control Moment Gyros)를 활용하였다. 쿼드로터의 자세 제어를 위해 2개의 CMGs를 활용하였고, 4개의 로터와 2개의 CMGs를 구동하기 위한 시스템을 구성하였다. 구성한 시스템의 제어 성능을 확인하기 위해 외란이 있는 환경에서 자세 제어에 대한 시뮬레이션을 진행하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2355-2357
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• 2003

비선형성을 가지는 실제 플랜트의 제어기를 설계하기 위해서는 플랜트와 외부환경에 대한 충분한 정보를 필요로 한다. 그러나, 제어기 설계 시에는 실제 플랜트의 수학적 해석의 어려움, 모델링 오차와 외란 등의 원인으로 고려해야 할 복잡한 사항들이 있다. 이를 해결 하기 위한 기존 연구로는 플랜트에 대한 시스템 식별과 선형화를 통하여 공칭모델을 선정하고, 이를 제어하는 Model-based 방법과 모델이 아닌 실제 플랜트의 입출력 데이터를 토대로 제어기의 게인들을 반복 조절하는 Model-free 방법 등이 있다. 본 논문에서는 Model-free 방법 중에 하나인 반복 게인 조절 알고리즘을 기반으로 이 방법의 단점인 수렴속도지연을 보상하기 위한 목적으로 Model-based 방법 중에 하나인 외란 관측기(Disturbance Observer)를 결합한 새로운 제어 알고리즘을 제안하고, ODD(Optical Disk Drive)에서 사용되는 플 랜트에 적용한 모의 실험을 통하여 그 유용성을 보였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제5권7호
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• pp.1354-1360
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• 2001

카메라로 얻어진 화상을 근거로 계산된 속도분포를 시각정보로 이용하였으며, 이것으로부터 얻어진 대상물의 속도에 시선속도를 일치시켜 실험하였다. 즉 외란을 받은 환경에서도 안정된 화상을 얻기 위해서 외란이나 카메라 자체의 운동에 의해서 발생한 두부의 운동을 보상할 수 있는 눈의 운동이 필요하게 된다. 본 논문에서는 외란이 있는 환경에서 인간의 시선제어법 즉 시각과 평형각이 융합된 시선제어 알고리즘을 제안하고, 그에 대한 실험 결과에서 시각과 평형각이 융합된 시선제어가 시선제어만을 한 것과 비교하여 위치 편차가 적다는 것을 확인하였다. 이것은 카메라 받침대의 움직임이 각속도 센서에 의하여 보상되어 겉보기 속도가 적게 되어 속도의 추정오차도 적게 되는 효과가 있기 때문이었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1813-1814
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• 2008

본 논문에서는 생물학적 운동 메카니즘을 유사하게 구현하기 위해 신경 진동자를 이용한 로봇 팔 제어 시스템을 제안한다. 인간 및 동물의 주기적인 자율 운동을 관장하는 Central Pattern Generator (CPG)를 수학적으로 모델링한 신경 진동자는 그 중요 특성의 하나인 entrainment 효과를 보여준다. 일반적으로 우리는 이 기능을 이용하여 미지의 외부 환경 변화와 같은 외란에 적절히 상호 작용할 수 있는 운동을 생성해 낼 수 있다. 이러한 결과를 보이기 위해, 각 관절에 가상의 신경 진동자 모델을 결합하였고 외부 환경의 변화나 외란의 감지를 위한 F/T센서를 팔의 말단에 부착하여 시스템을 구현하였다. 신경 진동자 모델을 결합한 2축 링크 로봇 팔 시스템(real time)은 주어진 목적운동을 (원 운동) 수행함과 동시에 미지의 외부 환경의 변화(임의의 벽)를 인지하여 적절한 모션을 생성하는 지를 살펴본다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권4호
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• pp.298-307
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• 2016

인공위성의 자세추정은 결정론적 방법과 재귀적인 방법으로 나눌 수 있는데, 이 중 재귀적인 방법으로는 칼만 필터를 사용하여 자세를 추정하는 알고리즘이 널리 사용되고 있다. 초소형 큐브 위성의 경우 많은 탑재체를 실을 수 없기에 최소한의 자세 센서만을 이용해야 하는 제한점이 있다. 미션에 따라 식 기간 및 태양 센서의 데이터 이용이 불가능할 때에도 인공위성의 자세추정은 계속 되어야 인공위성은 임무를 성공적으로 완수할 수 있게 된다. 본 연구에서는 일반적인 인공위성의 자세추정 기법을 기반으로 큐브위성의 동역학과 토크외란을 고려하여 알고리즘을 발전시켜 식 기간에서도 더욱 정확한 자세 추정이 가능하도록 하였다. 제안된 알고리즘은 시뮬레이션을 통해 기존의 자세추정 방법과 비교하여 그 성능을 검증하였다. 또한 위성체가 우주 환경에서 운용되면서 받을 수 있는 다양한 크기의 토크외란에 따른 자세추정 오차를 분석하였다.