단일 종모드로 동작하며, 10mW의 출력을 가지는 AlGaAs 반도체 레이저를 이용하여 Fabry-Perot 공진기형 레이저 증폭기 시스템을 구성하고 비포화 신호이득(unsaturated signal gain), 신호이득 대역폭(signal gain bandwidth), 포화출력(saturation power)을 측정하였다. 증폭기 레이저의 펌핑전류에 따른 비포화 신호 이득은 발진 문턱 전류 근처에서 $0.7\mu\textrmW$의 레이저 출력을 증폭기 레이저에 입사시켰을 때 최대 25dB을 얻었으며 이때 신호이득의 대역폭이 3 GHz 정도임을 확인하였다. 또한 입력 세기(input power)에 따른 비포화 신호이득의 변화를 측정하고 이때의 포화출력을 측정하였다.
In practical control systems, the capacity of actuators is limited and this degrades the system performances and it is often a source of instability. To use full capacity of actuators, we adopt the gain scheduled control permitting the over saturation in controls. The basic idea of gain scheduled control is to use a higher gain control when the state variables are smaller and a lower gain control when the state variables are larger. First, we derive a constant H control and a reachable set while satisfying the degree of over saturation. Next, we divide this set into nested subsets and find $H_{\infty}$ controls at rack subsets while satisfying the degree of over saturation. Finally, the control gain is applied according to the status of states. Note that all procedures are done by solving linear matrix inequalities(LMI). Finally, we show the validity and applicability of our proposed control using the simulations of a six-story building subjected to the earthquake excitation.
현상론적인 비선형 이득 포화 효과가 연속 파장 가변시 다전극 DBR 레이저의 잡음 특성에 미치는 영향을 이론적으로 연구하였다. 광전송선 모델에 종 방향으로의 자발적 방출 분포에 의한 향상계수 K와 비선형 이득 포화 효과를 고려하여 연속 파장 가변시 출력의 감소에 따른 상대적 세기 잡음과 주파수 잡음 특성을 분석하였다. 수동부분의 주입전류의 증가에 따라 자발적 방출률은 증가하며, 이에 비례하여 상대적 세기 잡음, 주파수 잡음 및 선폭은 증가한다. 현상론적인 비선형 이득 포화 효과는 상대적 세기 잡음 및 주파수 잡음 특성에 큰 영향을 주지만 선폭은 오히려 감소한다.
릴레이 대신 포화함수를 이용하여 선형 플랜트의 극한 이득과 주기를 결정하였다. 포화함수를 사용함으로서 플랜트의 고주파 성분을 감소 시켜 묘사함수 사용에 의한 극한이득과 주기 결정의 정확도를 증가시켰다. 또한 적절한 포화함수를 사용할 수 있는 간단한 절차를 기술하였으며 진동이 발생하지 않는 플랜트에 대해서 지연요소를 이용한 자동동조 방법을 제시하였다.
선형 플랜트의 극한 이득과 주기를 찾기 위해 포화함수를 이용하여 자기 진동을 발생 시켰다. 포화함수 사용으로 극한이득과 주기의 정확성을 높였다. 발견한 극한 이득과 극한 주기는 PID 제어기 값을 구하는데 사용하였다. 정적인 부하 왜란 등이 있는 경우 비대칭 진동이 발생할 수 있다. 발생하는 비대칭 자기 진동을 분석하였고 분석결과로부터 극한 이득과 주기를 찾는 방법을 제안하였다.
In this paper, we consider the design of $H_\infty$ high-gain state feedback control for time-delayed linear systems with limited actuator capacities. The high-gain control means that the control permits the predetermined degree of saturation. Based on new Lyapunov-Krasovskii functional, we derive a result in the form of matrix inequalities. The matrix inequalities are consisted of LMIs those confirm the positive definiteness of Lyapunov- Krasovskii functional, satisfaction of predetermined degree of saturation, reachable set and $L_2$ gain constraint. The result is dependent on the bound of time-delay and its rate, predetermined degree of saturation, actuator capacity, and the allowed size of disturbances. Finally, we give a numerical example to show the effectiveness and usefulness of our result.
XeCl 레이저 증폭기의 포화 에너지 밀도와 소신호 이득계수를 활성기체의 압력을 변화시키면서 측정하였다. Xe이 30mb, He이 2000mb일 때, HCl이 34, 52, 73, 92으로 압력이 높아짐에 따라 포화 에너지 밀도는 1.3, 1.45, 2.0, $2.3mJ/\textrm{cm}^2$로 거의 선형적으로 증가하였지만 소신호 이득계수는 6.5, 7.5, 7.0, 7.0%/cm로 거의 변화하지 않았다.
Self-tuning control algorithms for an input-amplitude constrained system are developed and implemented. Magnitude of control input for small motors is generally restricted to narrow bound due to actuator saturation. The gain-adjusted control algorithm and the bounded-gain control algorithm proposed in this study yield smoother control input variations within the magnitude constraints comparing with the existing Clarke's suboptimal control algorithm. In the gain-adjusted control algorithm, the feedforward gain is adjusted using maximum gain, while in the bounded-gain control algorithm, the feedforward gain is bounded using weighting factor. For the DC servo motor control, the system performances of the proposed algorithms are compared with those of the existing algorithm by computer simulation and experiment. It is shown that the input variations of the proposed algorithms are smoother as compared with the existing algorithm.
In this paper, we considered the design of gain scheduled controllers for linear systems with input constraints. The gain scheduled control is a method that uses larger control gain when the states are smaller, and smaller gain when it is larger. By doing this, we can use a full actuator capacity. Also we allow the over-saturation in control to improve the performance. First, we derive a control and a reachable set expressed as LMI form, while minimizing the $L_2$ gain from the disturbance to the measured output. Next, the reachable set is divided as nested subsets, and the control gains are obtained by minimizing the $L_2$ gain at each nested subset. Finally, the control gains are scheduled according to the status of states, i.e., the nested-subset in which the states are located. Performance of the proposed technique is illustrated through simulations of a six-story building subject to earthquake ground motion.
본 논문에서는 1.3$\mu\textrm{m}$ 대역에서 증폭특성을 갖는 PDFA의 과도응답 특성을 이론적으로 해석하였다. 수치모델은 밀도반전의 형성과정, 여기파워, 신호파워와 증폭기를 따라 변화하는 신호파워를 포함하고 광섬유 증폭기의 길이에 따른 각 에너지준위의 밀도, 여기파워, 이득의 해서과 시간의 변화에 따른 각 에너지준위의 밀도변화와 이득을 해석하였다. 이러한 수치해석의 결과는 광섬유증폭기의 이득 포화와 복구시간을 예측할 수 있게 해주고, 이득의 포화와 복각시간이 광 펄스의 증폭에 미치는 영향을 예측한 수 있게 한다. 시뮬레이션의 결과, 여기광의 파장 1.017$\mu\textrm{m}$, 파워 0.5W이고 광섬유증폭기의 Pr 이온의 도핑농도가 1000ppm일 경우 광섬유증폭기의 길이 약 5m 에서 이득의 포화가 이루어 졌으며 30dB의 이득을 얻었다. 또한 상준위의 이온밀도는 약 250$\mu\textrm{s}$의 시간이 지난후에 포화됨을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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