비선형 모델 예측 제어를 이용한 풍력발전 제어시스템 설계에 관한 연구

전경언,노태수 한국풍력에너지학회 2016 풍력에너지저널 Vol.7 No.2

Most of the control systems of wind turbine are generally designed based on a linear system model, such as PI/PID. However, the linear control systems do not sufficiently consider the nonlinearity of wind turbine. Therefore, it is necessary to design nonlinear control system of wind turbine. In this study, the method for designing wind turbine control system using nonlinear model predictive control(NMPC) is presented. NMPC computes the optimal control input through the optimization using the predicted states information of system in finite horizon open-loop. The direct multiple shooting method is used to predict the system state in open-loop. The simulation study has been carried out at high wind speed condition. The result compared with the PI controller indicates that the performance of the NMPC outperforms that of the conventional PI/PID control systems.

풍력발전시스템 개별피치제어설계 및 피로해석에 관한 연구

전경언(Gyeong Eon Jeon),노태수(Tae Soo No),김국선(Guk Sun Kim) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.1

로터에 작용하는 불균형한 반복 하중은 풍력발전기에 구조적 하중을 발생시키고 이러한 하중이 구조물에 지속적으로 누적되면 피로 파괴와 수명 단축을 발생시킨다. Individual pitch control(IPC)는 이러한 구조적 하중을 저감시키고 풍력발전기의 작동 수명 연장에 효과가 있는 제어 방법이다. 본 연구에서는 Decentralized LQR(DLQR)과 Disturbance accommodating control(DAC)를 이용한 IPC 설계를 제시한다. DLQR은 로터 회전속도 제어를 위해 사용하였고 DAC는 블레이드에 외란으로 작용하는 바람(난류) 효과를 상쇄하도록 구성하였다. 제시된 IPC제어기의 구조적 하중 저감 효과는 Gain-scheduled PI로 설계된 Collective pitch control(CPC)과 비교하여 확인하였다. 또한, IPC의 구조물 하중 저감 효과를 확인하기 위해 피로 누적에 의한 손상정도를 나타내는 피로등가하중(DEL)을 이용하였다. Structural loading on a wind turbine is due to cyclic loads acting on the blades under turbulence and periodic wind field. The structural loading generates fatigue damage and fatigue failure of the wind turbine. The individual pitch control(IPC) is an efficient control method for reducing structural loading. In this paper, we present an IPC design method using Decentralized LQR(DLQR) and Disturbance accommodating control(DAC). DLQR is used for regulating rotor speed and DAC is used for canceling out disturbances. The performance of the proposed IPC is compared with CPC, which was designed with a gain-scheduled PI controller. We confirm the effect of fatigue load reduction with the use of damage equivalent load(DEL).

시뮬레이션 기반의 풍력발전제어시스템 최적화 기법에 관한 연구

田耕言(Gyeong-Eon Jeon),魯泰洙(Tae-Soo No),金國善(Guk-Seon Kim),金志彦(Ji-Yon Kim) 전력전자학회 2011 전력전자학회 논문지 Vol.16 No.5

한국 정상 성인의 저주파수 임계 주파수 대역 특성에 관한 연구

문지현,전경언,임덕환 한국음향학회 2022 韓國音響學會誌 Vol.41 No.1

The critical bandwidth represents response interactions with respect to a signal tone and their neighboring bands. This study was to analyze the critical bandwidths of a clinically important 500 Hz tone in Korean young male and female subjects (male = 10, female = 10) at a conversational level (60 dB HL). Data were measured with notched band noise and two alternative forced choice methods. Results showed that the critical bandwidth was slightly greater (95 Hz) than the previous Western measures. There were no statistically significant differences in gender, nor were there any significant differences in lateralization of the ear (p > 0.05). These results may have implications in optimizing effective tinnitus masking or the related clinical applications. 임계 주파수 대역은 복합음을 구성하는 주파수가 인접한 대역과 나타내는 인지 간섭 차폐 범위를 반영하는심리음향적 지표이다. 현재는 서구권의 자료만 일부 존재하며, 한국인을 대상으로 한 임상적으로 중요한 저주파수에대한 임계 주파수 대역 자료는 없는 실정이다. 본 연구에서는 정상 청력을 가진 한국 성인 남녀 20명의 저주파수 순음500 Hz에 대한 임계 인지주파수 대역 특성을 회화음 강도인 60 dB HL에서 분석하였다. 자료 수집 과정에 기본 주파수500 Hz 신호를 중심으로한 대역소거잡음과 두 대안 강제선택 방식을 적용하였다. 분석 결과에서 임계 주파수 대역폭은 기존 영어권 자료보다 넓은 상호간섭 인지 폭을 보였고(95 Hz), 피검자 성별이나 좌우 측 간의 유의한 차이는 없음이확인되었다(p > 0.05). 이 결과는 효과적 이명 차폐 등 관련 임상 분야에 응용될 수 있을 것으로 판단된다.

지구-L1 Lagrange Point-달 최적 전이궤적 설계에 관한 연구

최진행,노태수,전경언 한국항공우주학회 2014 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2014 No.11

본 논문은 L1 (Lagrangian Point) 지점을 통과하는 지구-달 최적 전이궤적의 설계에 관한 연구를 수행하였다. 지구 및 달의 인력을 동시에 고려하는 3체 궤도 운동 모델을 바탕으로 순간 추력과 제어 추력으로 혼합된 추력 방식으로 설계하였으며, 탐사선의 총 추력의 양을 최소로 하는 최적화된 궤도 설계를 위해 Direct Transcription and Collocation 방법을 사용하였다. 지구-달의 L1 지점을 통과하기 위하여 탐사선의 Jacobi Constant를 L2 지점보다 크게 설계함으로써, L1 지점을 지나는 다양한 궤적을 발견하였다. 이를 바탕으로 본 연구에서는 출발 및 도착 고도와 혼합추력의 가중치를 다르게 함으로써 L1 부근에서의 다양한 지구-달의 전이 궤적과 그에 따른 추력 요구량을 제시한다. This paper presented the method of designing an optimal Earth-Moon transfer trajectory via L1 Lagrange point. As way of enforcing the transit through L1 point from Earth to Moon, the Jacobi constant is used as a set of constrain condition, which can make spacecraft remain between L1 and L2 energy level. The problem of designing the Earth-Moon transfer trajectory is restate as a nonlinear optimization problem where the cost function to be minimized is the sum of velocity increment at departure and fuel consumption during transfer. It is reformulated in the form of discrete optimization problem using the method of direct transcription and collocation method. The various trajectories at the vicinity of L1 point are found and specific thrust profiles are presented

다비행체 편대비행을 위한 유도법칙 및 시뮬레이션에 관한 연구

노태수(Tae Soo No),전경언(Gyeong Eon Jeon) 한국항공우주학회 2008 韓國航空宇宙學會誌 Vol.36 No.9

본 논문에서는 다수 비행체의 편대 비행 시 상호 기하학적 관계 유지에 필요한 유도 법칙과 비선형 시뮬레이션 결과를 제시하였다. 편대 내의 각 비행체는 편대 Leader를 제외하고 모두 Leader와 Follower의 역할을 동시에 맡으며, Leader에 의한 명령은 모든 Follower 에게 분배되고 따라서 편대를 이루는 모든 비행체들의 동시기동비행(Synchronized Flight)을 가능하게 한다. 편대 비행 유도 법칙은 가까운 미래 시각에 예상되는 기하학적 오차 그리고 Lyapunov 안정성 이론에 근거하여 도출하였고, 정찰과 감시 임무 예제에 관한 고정밀 비선형 시뮬레이션 결과를 통하여 제안된 유도 법칙의 성능을 검증하였다. A guidance scheme for controlling the relative geometry of multiple flight vehicle formation flying is proposed. Each flight vehicle in the formation takes the roles of leader and follower simultaneously except for the formation leader. In this scheme, the flight commands for a leader are shared by all the followers and this leaders to a synchronized flight of all flight vehicles comprising the formation. Lyapunov stability theorem is used to obtain the guidance law. High fidelity nonlinear simulation results are presented to show the effectiveness of the proposed guidance law using a reconnaissance and surveillance mission example.

순간 및 연속 추력을 이용한 지구-달 최적 전이궤도 설계에 관한 연구

노태수(Tae Soo No),전경언(Gyeong Eon Jeon) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.7

본 논문에서는 지구-달 천이를 위한 최적 궤도 설계에 관한 연구를 수행하였다. 지구와 달의 인력을 동시에 고려한 평면상 제한 3체 궤도 운동 모델을 바탕으로 지구 출발시에는 순간 추력을, 지구-달 천이 과정 및 달 임무궤도 투입시에는 연속 추력을 사용하는 혼합형 궤도전이 방법을 제시하였다. 최적화 풀이 방법으로서 Direct Transcription 및 Collocation을 이용한 비선형 프로그래밍 기법을 적용하였으며, 지구 출발 및 달 임무궤도 투입 궤적의 형상은 순간 추력의 연속 추력에 대한 상대 가중치 및 비행시간에 의하여 매우 달라질 수 있음을 파악하였다. Based on the planar restricted three body problem formulation, optimized trajectories for the Earth-Moon transfer are obtained. Mixed impulsive and continuous thrust are assumed to be used, respectively, during the Earth departure and Earth-Moon transfer/Moon capture phases. The continuous, dynamic trajectory optimization problem is reformulated in the form of discrete optimization problem by using the method of direct transcription and collocation, and then is solved using the nonlinear programming software. Representative results show that the shape of optimized trajectory near the Earth departure and the Moon capture phases is dependent upon the relative weight between the impulsive and the continuous thrust.

태양의 영향을 고려한 지구-달 최적 전이궤적 설계에 관한 연구

김화영,노태수,이지만,전경언 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.11

본 논문은 태양의 인력을 고려한 지구-달로 가는 최적 전이 궤적 설계에 관한 연구를 수행하였다. 태양과 지구 그리고 달의 인력을 동시에 고려한 제한 4체 궤도 운동 모델을 바탕으로 지구 출발시에는 순간 추력을, 지구-달 전이 과정 및 달 임무궤도 진입시에는 연속 추력을 사용하는 혼합형 궤도 전이 방법을 제시하였다. 또한 지구-달의 전이 궤도 설계에 있어 Lagrangian Point를 지나도록 함으로써 최소의 속도 변화로 지구 또는 달 궤도에 진입이 가능하게 하였다. 최적화 풀이 방법으로서 “Direct Transcription and Collocation”기법에 근거한 직접법을 사용하였으며 비선형 프로그래밍 기법을 적용하였다. 비선형 문제의 모든 설계변수, 성능지수, 구속식을 이산화 하여 각 Node 별로 Defect Equality Constraint로 표현된 Node 방정식을 적용하였다. 또한, Hermite-Simpson Method에 의한 Implicit 적분 방법을 이용하였다. Based on the planer restricted four body problem formulation, optimized trajectories for the Earth-Moon transfer are obtained. Mixed impulsive and continuous thrust are assumed to be used, respectively, during the Earth departure and Earth-Moon transfer/Moon capture phases. By passing the Lagrangian Point, trajectory enter the earth or moon orbit using the minimum velocity. The continuous, dynamic trajectory optimization problem is reformulated in the form of discrete optimization problem by method of direct transcription and collocation, and then is solved using the nonlinear programming software. All design variable, performance index, constraint are considered as discretized node. Each nodes is applied Node equation which expressed Defect Equality Constraint. Also, numerical Integration use Implicit integration by the Hermite-Simpson Method.

무인기 편대비행을 위한 상호협조 회피기동에 관한 연구

노태수,김유단,탁민제,전경언 한국항공우주학회 2009 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2009 No.11

골프 공 모션을 위한 3D 시뮬레이션 및 퍼팅 그린에 대한 그래픽 에디터 구현

권혁재,바다르츠 로바타르,투멘자르갈 엔크바타르,전경언,함운철 제어로봇시스템학회 2012 제어로봇시스템학회 각 지부별 자료집 Vol.2012 No.12