T-S 퍼지모델을 이용한 이산 시간 비선형계통의 상태 궤환 선형화

김태규(Tae Kue Kim),왕법광(Faguang Wang),박승규(Seung Kyu Park),윤태성(Tae Sung Yoon),안호균(Ho Kyun Ahn),곽군평(Gun Pyong Kwak) 한국지능시스템학회 2009 한국지능시스템학회논문지 Vol.19 No.6

본 논문은 이산 시간 비선형 시스템을 이산 시간 T-S 퍼지 모델에 의해 표현되는 새로운 궤환 선형화에 대해서 논한다. T-S fuzzy 모델의 국부적인 선형 모델들은 각각 가제어 표준형으로 변환되어지고, 그것들의 T-S 퍼지 결합은 궤환 선형화 가능한 T-S fuzzy 모델이 된다. 이 모델을 토대로 비선형 상태 궤환 선형 입력이 결정된다. 비선형 상태 변환은 가제어 표준형에 대한 선형 상태 변환으로부터 추론된다. 본 논문에서 제안하는 방법은 충분한 수학적 배경이 요구되는 고전적인 궤환 선형화 기법과 비교하여 수학적으로 보다 직관적이고 이해하기 쉽다. 본 논문의 궤환 선형화 조건은 고전적인 궤환 선형화와 비교하여 더 완화되었다. 이것은 고전적인 선형화방식 보다 더 큰 범주의 비선형 시스템이 선형화가 가능해진다는 것을 의미 한다. In this paper, a novel feedback linearization is proposed for discrete-time nonlinear systems described by discrete-time T-S fuzzy models. The local linear models of a T-S fuzzy model are transformed to a controllable canonical form respectively, and their T-S fuzzy combination results in a feedback linearizable Tagaki-Sugeno fuzzy model. Based on this model, a nonlinear state feedback linearizing input is determined. Nonlinear state transformation is inferred from the linear state transformations for the controllable canonical forms. The proposed method of this paper is more intuitive and easier to understand mathematically compared to the well-known feedback linearization technique which requires a profound mathematical background. The feedback linearizable condition of this paper is also weakened compared to the conventional feedback linearization. This means that larger class of nonlinear systems is linearizable compared to the case of classical linearization.

선형화 기법을 이용한 가변추력 고체추진 기관의 압력 및 추력 제어

김영석(Youngseok Kim),차지형(Jihyeong Cha),고상호(Sangho Ko) 한국추진공학회 2011 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.5

고체추진기관은 구조가 비교적 간단하고 장기적 저장성이 우수한 반면에 일반적으로 추력의 조절 등에 한계성을 가지고 있다. 본 논문에서는 핀틀 밸브 등과 같은 특수한 노즐을 사용하는 가변추력 고체추진기관의 압력 및 추력 제어 알고리즘을 제안한다. 이를 위해 질량보존만을 고려한 추진기관의 연소기 내 압력변화 모델에 대하여 고전적인 비례-적분 제어기와 모델의 비선형성을 피드백을 통해 제거하고 이를 선형모델로 대치하는 피드백 선형화 제어기를 설계하고, 압력제어모델의 추력계산식을 얻어내어 추력제어모델을 제시한다. 운용점에 대해 선형화하여 비례-적분 제어기를 설계하고, 시뮬레이션을 통하여 모델의 성능을 분석한다. Solid propulsion systems have simple structures compared to other propulsion systems and are suitable to long-term storage. However the systems generally have limits on control of thrust levels. In this paper we suggest control algorithms for combustion chamber pressure of variable thrust solid propulsion systems using special nozzles such as pintle valve. For this we use a simple pressure change model by considering only mass conservation within the combustion chamber, design a classical algorithm and also a nonlinear controller using feedback linearization technique. Derived thrust equation and designe a thrust control model. We design the proportion-integral controller for linearizing about operating point. We also demonstrate the performance of controller model through numerical simulations.

가변추력 고체추진기관의 연소기내 특성변화를 고려한 피드백 선형화 기반 압력 및 추력제어

차지형(Jihyoung Cha),고상호(Sangho Ko),서석훈(Suhkhoon Suh) 한국추진공학회 2013 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.5

고체추진기관은 시스템이 간단하며 안전성이 뛰어나다는 장점이 있으나 한번 점화가 되면 추력을 조절할 수 없다는 단점이 있다. 본 논문에서는 핀틀 밸브를 사용하는 가변추력 고체추진기관의 압력제어 알고리즘을 제안한다. 연소기 내 압력제어를 위해 연소기내 특성변화를 고려한 압력변화 모델에 대하여 고전적인 비례-적분 제어기와 모델의 비선형성을 피드백을 통해 제거하고 이를 선형모델로 대치하는 피드백 선형화 제어기를 설계한다. 또한 과소 팽창된 1차원 노즐 모델에 대한 추력식을 유도한 후, 고전적 선형화 기법을 이용하여 비례-적분 추력제어기를 설계하고, 자유체적을 상수로 가정한 1차원 압력방정식에 대한 추력응답과 비교, 분석한다. Solid propulsion systems is simple system and have good stability. However the systems generally have limits on control of thrust levels. In this paper we suggest control algorithms for combustion chamber pressure of variable thrust solid propulsion systems using pintle valve. For the pressure control within the chamber, we use pressure change model by considering characteristic changes within the combustion chamber, design a classical algorithm and also a nonlinear controller using the feedback linearization technique. Also we derive the equation of the thrust for an under-expanded one-dimensional nozzle and then design a proportional-integral controller after linearizing the thrust model for an operating point. Finally, we analyze thrust response comparing with thrust model from one dimensional pressure equation assuming free volume is constant.

가변 추력 고체추진기관의 추력 제어를 위한 모델 선형화 및 이득 계획 제어기 설계

홍석현(Seok Hyun Hong) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12

본 논문에서는 핀틀을 이용한 가변추력 고체 추진기관의 연소 및 추력을 제어하기 위하여 이론적으로 모델을 구하고 이를 선형화 하여 압력 제어기를 설계하였다. 고전적인 모델 선형화 및 비례-적분제어를 적용하였으며 선형화에 의해 발생하는 모델 오차를 최소화하기 위하여 이득 계획 기법을 적용하였다. 시스템의 특징을 고려하여 연소관 내부 체적 변화에 따라 이득을 조절하는 방법과, 연소관 내부 압력에 의해 이득을 조절하는 방법을 제안하였다. 각 제어기를 가변 추력기 모델에 적용하여 폐루프 시스템 특성을 비교하였으며 응답특성 비교 분석을 통해 가변 추력 추진기관 특성에 따라서 어떤 제어기를 선택하는 것이 유리할지 제안하였다. Theoretical Model of variable thrust solid rocket motor with pintle nozzle is derived and linearized for chamber pressure and thrust control. For the chamber pressure control, classical model linearization and proportional-intergral controller are used. It is suggested two type of gain scheduling controller to reduce error from linearization of the model. Considering characteristics of systems, Control gains are scheduled by chamber pressure or free volume. Transient response of closed loop systems is analyzed and proper control algorithm for a variable thrust rocket motor is suggested.

비행모델을 위한 Ku-Band 선형화 채널증폭기 구현

홍상표,이건준,장재웅 통신위성ㆍ우주산업연구회 2008 한국위성정보통신학회논문지 Vol.3 No.1

본 논문에서는 통신위성시스템 탑재를 위한 Ku-Band 선형화 채널증폭기 비행모델의 설계와 제작된 결과를 고찰하였다. 정착된 모든 서브모듈, 즉 가변이득증폭기, 가변전압감쇠기, 그리고 전치왜곡 보상회로를 위한 브랜치 라인 결합기와 검출기는 Thin-Film Hybrid 작업으로 제작되었다. 제작된 모듈의 성능은 초고주파 회로분석 시뮬레이션 툴과 우주환경에서의 전기적인 성능시험을 통하여 검증하였다. This Paper studied the design and measured results of a flight model for Ku-Band Linearized Channel Amplifier (LCAMP) for communication satellite onboard system. All MMICs, i.e. Variable Gain Amplifier (VGA), Variable Voltage Attenuator (VVA) with analog/digital attenuator, Branch line Hybrid Coupler and Detector for Pre-distorter are fabricated using Thin-Film Hybrid process. The performance of the fabricated module is verified through Radio Frequency circuit simulations and electrical function test in space environment for flight model at 12.25 to 12.75 GHz.

선형화를 이용한 대지저항률의 커널함수 결정

강민제(Min-Jae Kang),부창진(Chang-Jin Boo),이정훈(Junghoon Lee),김호찬(Ho-Chan Kim) 한국지능시스템학회 2012 한국지능시스템학회논문지 Vol.22 No.4

Wenner의 4전극법으로 측정한 겉보기 대지저항률을 이용하여 대지저항률의 Kernel 함수를 추정할 수 있다. 이 때 커널함수를 추정하는 것은 비선형시스템을 푸는 과정으로 유도된다. 그러나 변수가 많은 비선형시스템은 해를 구하기가 쉽지 않다. 본 논문은 이 비선형시스템을 선형화하여 커널함수를 추정하는 방법을 제시한다. 마지막으로 제안한 방법을 평가하기 위하여 다양한 구조로 된 대지모델들을 시뮬레이션의 예로 사용한다. A kernel function of apparent earth resistivity can be estimated using the apparent earth resistivity measured with Wenner’s 4 point method. It becomes to solve a nonlinear system to estimate the kernel function of apparent earth resitivity. However it is not simple to get solution of nonlinear system with many unknown variables. This paper suggests the method of estimating kernel function by linearizing this nonlinear system. Finally, various examples of earth structure have been simulated to evaluate the proposed method in this paper.

피드백 선형화를 이용한 ￡₁ 적응제어기법 연구

김낙완(Nakwan Kim),유창선(Chang Sun Yoo),강영신(Young Shin Kang) 한국항공우주학회 2008 韓國航空宇宙學會誌 Vol.36 No.6

적응제어신호를 저역필터에 통과시켜 점근적 추종과 과도구간 성능을 동시에 보장하는 ￡₁ 적응제어 기법과 비선형 시스템을 선형 시불변 형태로 변환하는 피드백 선형화 기법을 결합하여 ￡₁ 적응제어 기법의 적용가능 범위를 확대하였다. Barbalat의 보조정리를 이용하여 추종오차가 0으로 수렴함을 증명하고 과도구간의 추종오차도 원하는 크기로 감소시킬 수 있음을 보였다. This paper presents an approach to combine ￡₁ adaptive controller with feedback linearization, which extends the applicability of the ￡₁ adaptive controller to a wider class of systems. The ￡₁ adaptive controller guarantees the asymptotic tracking convergence and the transient performance of the tracking error. The feedback linearization transforms a nonlinear plant into a linear time invariant form. The asymptotic tracking convergence is shown by the use of Lyapunov stability analysis and Barbalat’s lemma.

Feed-forward 선형화 방식을 적용한 송신 시스템 설계

김경태,김상규 한국음향학회 2004 韓國音響學會誌 Vol.23 No.4

본 논문에서는 전력 증폭기의 선형화를 위해 제안된 feed-forward 선형화 방식을 IMT-2000용 송신 시스템에 적용한 새로운 송신 시스템 구조를 제안한다. 이 시스템에서 feed-forward 구조는 왜곡 성분을 비교하고 제거하기 위해 보조신호(reference signal)을 필요로 하는데, 이 보조신호는 무시할 정도로 낮은 왜곡을 갖도록 낮은 입력 동작 범위에서 동작하는 두 번째 변조기에서 만들어 진다. 이런 구조로 한 결과송신 시스템에서 증폭기뿐만 아니라 변조기의 왜곡을 줄일 수 있다는 큰 장점이 있다. 본 논문의 시스템은 Agilent 社의 EEsoft ADS ver.2002를 사용하여 설계하였으며, 입력은 1.98GHz 주파수 대역에서 2MHz의 주파수 간격을 갖는 2-tone으로 하였고, 약 49.95dB의 IMD 개선 특성을 얻어, 본 논문에서 제안하는 시스템은 간단함과 선형성을 동시에 제공할 수 있다는 것을 입증하였다. In this Paper a transmitter system for IMr-2000 using feed-forward linearization method was Proposed to linearize power amplifier. The feed-forward structure needs a reference signal to compare and neutralize distortion : this is achieved through the second modulator which is operated at very low input level to obtain a signal with a negligible distortion. Therefore, this structure can reduce distortion of modulator as well as Power amplifier. This is the advantage over the existing system structure. The Proposed transmitter system is designed and simulated by Agilent ADS ver.2002. A two tone test for the system is done at 1.98GHz center frequency with frequency spacing of 2MHz. The reduction of Inter-Modulation Distortion(IMD) is around 49.95dB. This proposed system offers an excellent combination of linearity and simplicity.

불규칙 교란을 받는 비행체에 장착된 비선형 시스템의 난진동 해석

구제선 대한기계학회 1990 대한기계학회논문집 Vol.14 No.6

본 연구에서는 확률론적 등가선형화 기법을 사용하여 비선형 랜덤 시스템을 선형화하였다.또 이 선형화된 시스템을 최근에 새로이 제안된 방법을 적용하여 비 백색잡음형태의 랜덤 가진을 받을 때 그 거동을 구하였다. Dynamic behaviour of point tracking system mounted on flying vehicle shaking in a random manner is investigated and the system dynamic is represented by nonlinear stochastic equations. 2-D.O.F. nonlinear stochastic equations are successfully transformed to linear stochastic equations via equivalent linearization procedure in stochastic sense. Newly developed hybrid technique is used to obtain response statistics of the system under non-white random excitation, which is proved to be remarkably accurate one by performing stochastic simulation.

Enhanced Multi-Channel Adaptive Noise Control Compensating Nonlinear Distortions

권오상,Kwon, Oh Sang The Acoustical Society of Korea 2015 韓國音響學會誌 Vol.34 No.1

음향학적인 소음을 제어하는 영역에서는 스피커, 증폭기, 변환기, 그리고 마이크로폰 등에 의해서 전체 적응제어 시스템이 비선형이므로 소음 제어 성능은 비선형성 정도에 의해서 결정된다. 따라서 비선형성 왜곡을 보상하는 적응 제어 시스템이 필요하며, 본 논문에서는 비선형성 왜곡을 효과적으로 선형화하는 적응 보상기와 결합한 새로운 다채널 적응 소음 제어기를 제안하였다. 모의실험을 통해 제안한 적응 보상기가 비선형왜곡을 선형화하고 기존의 LMS 제어기보다 소음을 감쇠하는데 월등함을 증명하였다. In fields of controlling acoustical noises, the overall adaptive control system is nonlinear due to the loudspeaker, amplifiers, converters, and microphones, etc. and the performance of noise control is decreased by the extent of nonlinearities, so an adaptive control system compensating nonlinear distortions is needed. In this paper, a new multi-channel adaptive noise controller was proposed, which was combined with the adaptive compensator to effectively linearize nonlinear distortions in the overall adaptive control system. Through computer simulations, the proposed adaptive compensator could linearize the nonlinear distortions and the proposed noise controller had better capability of controlling the noises than the conventional LMS controller.