Takegami, E.;Tomioka, S.;Watanabe, K.;Higuchi, K.;Nakano, K.;Kajikawa, T.
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2004년도 ICCAS
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pp.232-237
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2004
In many application of DC-DC converters, loads cannot be specified in advance, i.e., their amplitudes are suddenly changed from the zero to the maximum rating. Generally, design conditions are changed for each load and then each controller is re-designed. Then, a so-called robust DC-DC converter which can cover such extensive load changes and also input voltage changes with one controller is needed. Analog control IC is used usually for the controller of DC-DC converter. Simple integral control etc. are performed with the analog control IC. However it is difficult to retain sufficient robustness of DC-DC converter by these techniques. The authors proposed the method of designing an approximate 2-degree-of-freedom (2DOF) controller of DC-AC converter. This controller has an ability to attain sufficient robustness against extensive load and DC power supply changes. For applying this approximate 2DOF controller to DC-DC converter, it is necessary to improve the degree of approximation for better robustness. In this paper, we propose a method of designing good approximate 2DOF digital controller which makes the control bandwidth wider, and at the same time makes a variation of the output voltage very small at a sudden change of resistive load. The proposed good approximate 2DOF digital controller is actually implemented on a DSP and is connected to a DC-DC converter. Experimental studies demonstrate that this type digital controller can satisfy given specifications.
본 논문에서는 UPS용 인버터의 강인한 디지털제어를 위하여 인버터 출력측 LC필터의 커패시터 전압과 전류의 2중 제어루프로 구성된 새로운 제어기법을 제안한다. 제안된 전압·전류의 2중 제어루프는 전압 제어루프의 커패시터 전압을 전류 제어루프의 커패시터 전류의 위상중심으로 두고, 2중 데드비트 제어를 수행함으로써 커패시터 전류의 위상지연이 보상된 완전한 진상전류 제어가 가능하게 된다. 전류 제어루프는 디지털 제어기의 시간 지연요소를 시스템의 고유한 파라미터로 가정한 2차 데드비트 제어기로 설계하여 디지털 제어기의 고유한 연산 지연시간에 의한 성능저하를 개선한다. 또한, 외란에 의한 데드비트 제어의 영향을 제거하기 위하여 부하전류 예측기법을 전류 제어루프에 부가하여 외란을 피드포워드 보상함으로써 외란에 강인한 전류제어를 수행한다.
본 논문에서는 전압형제어에 의한 유도전동기의 토크 속응제어법의 메카니즘이 기술되어 졌다. 특히 본 논문에서는 펄스전압 인가에 의한 과도토크 소거원리를 전류레벨에서 해석함과 동시에 직관적 이해를 돕기 위해 벡터표현을 이용하여 제안 방식의 이론적 타당성을 입증하였다. 이상의 검토에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 전압형제어에 있어서는 임펄스를 인가함으로써 스텝응답을 실현할 수 있다. (2) 유한 미소정정시간 $\Delta$를 매개로 정식화를 행함으로써, 토크의 스텝응답을 실현할 수 있는 이론적인 전압해 및 현실적으로 실현 가능한 전압해를 동시에 구할 수 있다. (3) 토크 속응제어를 $\Delta$이후의 과도전류가 0으로 되는 전압지령에 의해 실현하므로 펄스전압인가에 의한 스파이크 전류는 발생하지 않는다. (4) 전동기 정수가 불변 또는 실시간으로 동정된다면, 제안방식은 제어지령을 결정함에 있어서 전류정보에 직접 의존하지 않고도 피드포워드적으로 전압지령의 연산이 가능하다. 따라서 제어 시스템 구성의 간략화와 동시에 제어정도가 전류정보에 전적으로 의존하지 않는 제어계의 구축이 가능하다
This paper proposes a quasi Z-source AC-AC converter with the low DC voltage distribution capability operating as a power electronic transformer. The proposed system has configuration that the input terminals of two quasi Z-source AC-AC converters are connected in parallel, also their output terminal are connected in series. Simple control method of duty ratio was proposed for the in phase buck-boost AC voltage mode and the DC output voltage control. DSP based experiment and PSIM simulation were performed. As a result, the PSIM simulation results were same with the measured results. By controlling the duty ratio under the condition of 100 [${\Omega}$] load, quasi Z-source AC-AC converter could buck and boost the AC output voltage in phase with the AC input voltage, and the same time, the constant DC voltage could be output without affecting the AC output characteristics. And, the DC output voltage 48[V] was constantly controlled in dynamic state in case while the load is suddenly changed ($50[\Omega]{\rightarrow}100[\Omega]$). From the above result, we could know that the quasi Z-source AC-AC converter can act as a power electronic transformer with a low DC voltage distribution capability.
This research is the development of a flexible tactile sensor array for service robots using PVDF (polyvinylidene fluoride) film for the detection of a contact state in real time. The prototype of the tactile sensor which has 8${\times}$8 array using PVDF film was fabricated. In the fabrication procedure, the electrode patterns and the common electrode of the thin conductive tape were attached to both sides of the 281$\mu\textrm{m}$ thickness PVDF film using conductive adhesive. The sensor was covered with polyester film for insulation and attached to the rubber base for a stable structure. The proposed fabrication method is simple and easy to make the sensor. The sensor has the advantages in the implementing for practical applications because its structure is flexible and the shape of the each tactile element can be designed arbitrarily. The signals of a contact force to the tactile sensor were sensed and processed in the DSP system in which the signals are digitized and filtered. Finally, the signals were integrated for taking the force profile. The processed signals of the output of the sensor were visualized in a personal computer, and the shape and force distribution of the contact object were obtained. The reasonable performance for the detection of the contact state was verified through the sensing examples.
최근 해양 자원 개발뿐만 아니라 지구 온난화에 따른 해양 환경 모니터링 및 해양 재난 대비 등을 위하여 수중 무선통신에 대한 연구가 요구되고 있다. 대부분의 수중 무선 통신에서는 수중에서의 매질 특성 및 환경 변화 특성을 고려하여 수십 KHz 대역의 음파를 이용하며, 특히 DSP를 비롯한 프로세서를 기반으로 하여 모뎀 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 수중 관측 및 제어를 위한 수중 음향 통신 시스템 중 수중기지제어국과 수중기지국 간의 음향 통신을 위한 Digital Up Converter(DUC)와 Digital Down Converter(DDC)를 연구하였다. 수중 음향 통신 시스템은 사용 환경의 제약 때문에 소형 및 저전력 시스템을 추구한다. 따라서, 본 연구에서는 DUC 및 DDC 전용 하드웨어 모듈을 설계하였다. 수중 음향 통신 시스템의 4개의 링크를 지원하며, 각각 샘플링 레이트 및 주파수를 변환하였다. Verilog-HDL를 사용하여 설계하였으며, ModelSim 환경에서 수중 음향 통신 시스템의 베이스밴드 신호를 이용하여 동작을 검증하였다.
해상통신에서 운용되는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)통신 단말기는 긴급재난시에도 동작하여야 하므로, 저전력으로 동작하여야 한다. 따라서 Digital Signal Processing (DSP) 동작하는 전압모드 Processor보다 저전력 동작이 가능한 전류모드 FFT (Fast-Fourier-Transform) Processor의 설계가 필요하게 되었다. IVC (Current-to-Voltage Converter)는 전류모드 FFT Processor의 출력 전류를 전압 신호로 바꾸는 디바이스로써, 저전력 OFDM 단말기 동작을 위해 IVC의 전력 손실은 낮아야 하고, FFT의 출력 전류가 전압신호에 대응이 될 수 있도록 넓은 선형적인 동작구간을 가져야 하며, 향후, FFT LSI와 IVC가 한 개의 칩으로 결합되는 것을 고려하면, 작은 크기의 chip size로 설계되어야 한다. 본 논문에서는 선형 동작 구간이 넓은 새로운 IVC를 제안한다. 시뮬레이션 결과, 제안된 IVC는 전류모드 FFT Processor의 출력 범위인 -100 ~100[uA]에서 0.85V~1.4V의 선형동작구간을 갖게 됨을 확인하였다. 제안된 IVC는 전류모드 FFT Processor와 더불어 OFDM을 이용한 저전력 해상 데이터통신 실현을 위한 선도 기술로 유용할 것이다.
전력 계통에서 발생하는 고조파는 전동기 등 기기 오동작 및 고장, 불필요한 전력 소모 등을 야기시킨다. 고조파 발생에 대한 근본적인 대책은 고조파 발생 원인을 찾아 제거하는 것이며 본 논문에서는 아날로그 디바이스사의 ADE7880을 이용하여 고조파 발생 원인을 실시간으로 파악할 수 있는 전력품질 측정장치를 제작하고 동작을 검증하여 다양한 전력 품질 측정 분야에 활용할 수 있도록 하였다. 전력은 일반적으로 45Hz에서 66Hz까지의 라인 주파수를 가지고 있는데, 본 연구에서 사용한 ADE7880 필터대역인 2.8kHz 밴드 내에서 분석될 수 있는 고조파의 수는 2800/f로 최대 2800/45 = 63차 고조파까지 가능하며, 라인주파수가 60Hz인 한국에서의 최대 고조파차수는 2800/60 = 46차까지 측정할 수 있었다. 또한 전압, 전류, 전력 측정의 정확도는 0.1%이내의 오차를 가져 매우 정밀한 수준임을 확인하였다.
With the advent of high speed digital signal processing chips, new digital techniques have been introduced to the hearing instrument. This advanced hearing instrument circuitry has led to the need or and the development of new fitting approach. A number of different fitting approaches have been developed over the past few years, yet there has been little agreement on which approach is the "best" or most appropriate to use. However, when we develop not only new hearing aid, but also its fitting method, the intensive subject-based clinical tests are necessarily accompanied. In this paper, we present an objective method to evaluate and predict the performance of hearing aids without the help of such subject-based tests. In the hearing impairment simulation (HIS) algorithm, a sensorineural hearing impairment model is established from auditory test data of the impaired subject being simulated. Also, in the hearing impairment simulation system the abnormal loudness relationships created by recruitment was transposed to the normal dynamic span of hearing. The nonlinear behavior of the loudness recruitment is defined using hearing loss unctions generated from the measurements. The recruitment simulation is validated by an experiment with two impaired listeners, who compared processed speech in the normal ear with unprocessed speech in the impaired ear. To assess the performance, the HIS algorithm was implemented in real-time using a floating-point DSP.
최근 모바일 멀티미디어 기기들의 사용이 증가 하면서 고성능 멀티미디어 프로세서에 대한 필요성이 증가하고 있다. 본 논문에서는 낮은 소비전력으로 고성능 멀티미디어 애플리케이션을 구현할 수 있는 SIMD기반 병렬프로세서를 제안한다. 제안하는 병렬프로세서는 16개의 프로세싱 엘리먼트로 구성되어 있으며, 3단계 파이프라인 구조로 설계되었다. 모의실험 결과, 제안한 SIMD기반 병렬프로세서는 기존의 병렬프로세서보다 프로세싱 엘리먼트 당 상대 연산 처리량에서 높은 성능을 보였으며, 또한 동일한 130nm 테크놀리지와 720 클록주파수에서 상용 고성능 프로세서인 TI C6416보다 1.4~31.4배의 성능 향상 및 5.9~8.1배의 에너지 효율 향상을 보였다. 제안한 병렬프로세서를 하드웨어 설계언어인 verilog HDL을 이용하여 설계하였고, FPGA를 이용해 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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