Sensitivity Calibration 루틴 수행시 Tilt에 의한 방위각 측정 오차의 분석

우광준(Kwang-Joon Woo),강수민(Su-Min Kang) 大韓電子工學會 2011 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.48 No.1

MR 센서에 의해 지구자기장의 세기를 측정하여 방위각을 결정하는 전자 Compass의 정밀도는 MR센서 및 OP-Amp.의 온도 Drift, DC Offset등 소자에 의한 오차, 측정주변 자성체에 의한 자기장의 왜곡, 및 Compass Tilt에 의한 오차 등의 영향을 받는다. 본 연구에서는 Set/Reset Pulse 방법에 의해 MR 센서 및 OP-Amp의 온도 Drift 및 DC Offset에 의한 오차를 해결하였고, 주변 자성체에 의한 자기장의 왜곡에 의한 오차를 Hard-Iron Calibration 루틴 수행에 의해 보상하였으며, Compass Tilt에 의한 오차를 Euler Rotational Equation에 의해 보상할 수 있는 3축 MR 센서 및 3축 Accelerometer를 기반으로 하는 전자 Compass 를 설계하였다. 특히 이와 같이 설계한 전자 Compass를 가지고 3축 MR 센서의 서로 다른 Sensitivity와 OP-Amp.의 서로 다른 Gain등을 규준화하기 위한 Sensitivity Calibration 루틴 수행 시 Tilt의 발생으로 야기되는 오차를 정량적으로 분석하였으며, 이를 바탕으로 1?˚精度 Compass를 설계할 수 있었다. The accuracy of MR sensor-based electronic compass is influenced by the temperature drift and DC offset of the MR sensor and the OP-amp, the magnetic distortion of nearby magnetic materials, and the compass tilt. We design the 3-axis MR sensor and accelerometers-based electronic compass which is compensated by the set/reset pulse switching method on the temperature drift and DC offset, by the execution of hard-iron calibration routine on the magnetic distortion, and by the execution of the Euler rotational equation on the compass tilt. We qualitatively analyze the measured azimuth error on the execution of sensitivity calibration routine which is the normalization process on the different sensitivity of each MR sensor and the different gain of each op-amps. This compensation and analytic result make us design the one degree accuracy electronic compass.

실시간 차량 검지를 위한 펄스 레이더 신호처리 알고리즘

우광준(Kwang Joon Woo),류석경(Suk Kyung Ryu) 제어로봇시스템학회 2006 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.12 No.4

이동 통신용 RF 디지털 스펙트럼 분석기 설계

우광준(Kwang-Joon Woo) 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.44 No.6

주파수 스펙트럼 분석은 한정된 대역폭을 갖는 통신 시스템에서 변조 신호, Distortion, 및 잡음 등을 측정케 하여 그 성능분석을 위하여 매우 중요하다. 이와 같은 주파수 스펙트럼 분석은 Fourier Transform방법에 의존하는바 Fourier Transform방법은 Radix-2 DIT DFT인 FFT 알고리즘에 의하여 시간영역 입력신호를 A/D 컨버터에 의해 샘플링한 이산 입력신호에 대하여 수학적 변환 과정을 통하여 주파수 스펙트럼의 분석을 수행한다. 본 연구에서는 디지털 스펙트럼 분석기를 TMS320F2812 DSP를 기본 프로세서로 하며 65MSPS의 성능을 갖는 AD9244 A/D 컨버터를 사용하여 H/W를 구성하였으며, FFT 알고리즘을 수행하기 위한 S/W모듈은 C28X 기반 S/W모듈을 사용하였다. 이와 같이 고성능 DSP에 기반을 둔 주파수 스펙트럼 분석기의 구성은 이동통신 무선 중계기 단위로서 실시간으로 주파수 스펙트럼의 분석을 가능하게 하여 각 채널의 서비스 품질 및 서비스 여부를 실시간으로 감시할 수 있는 Server 시스템의 핵심기능을 제공하였다. It is important to analyse the frequency spectrum for the measurement of modulated signal, distortion, and noise. The frequency spectrum analysis is performed by the execution of Radix-2 DIT DFT i.e.FFT algorithm. The discrete input signal converted by A/D converter from the input signal in time domain is mathmatically transformed to the frequency spectrum by FFT algorithm. In this study, we design the digital spectrum analyser by the hardware based on the TMS 320F2812 DSP and AD9244 converter, and by the software based on the C28x S/W modules. We can timely analyse the frequrncy spectrum in mobile communication system by the digital frequency analyser based on the high performance DSP and S/W modules. This real-time analysing capability is the important performance in the internet-based mobile communication server system.

복권형 하이브리드 스테핑 전동기의 회전차 위치 센서리스 최적 Lead Angle 제어

이종언,우광준,Lee, Jong-Eon,Woo, Kwang-Joon 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, S Vol.s36 No.2

본 연구에서는 복권형 하이브리드 스테핑 전동기의 회전자 위치 함수로 주어지는 순시 상전류식을 유도하여 Laad Angle에 따른 순시 상전류값의 변화를 보이고, 특히 여자 펄스 인가후 ${\pi}/2$ 시점의 수닛 상전류값으로부터 회전자 위치 정보를 얻을 수 있음을 이론식 및 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 확인하였다. 이러한 사실으로부터 복권형 하이브리드 스테핑 전동기의 폐루프 운전을 위해 회전자 위치 검출기를 사용하지 않고 전동기의 파라미터가 고려된 최적 Lead Angle이 실현된 여자 펄스를 생성시키는 제어기를 마이크로컨트롤러에 의해 구성하고 실험하였다. 구성된 제어기는 A/D 변환기, 프로그래머블 입.출력 타이머 및 전동기 속도에 대한 최적 Lead Angle 값을 갖는 변환 테이블 등의 기능을 갖는 마이크로컨트롤러와 또한 전동기의 속도와 여자 펄스 인가후 ${\pi}/2$ 시점의 순시 상전류값에 대한 정토오크 발생영역에 해당하는 Lead Angle 값을 갖는 변환 테이블을 위한 ROM 등으로 구성되어 외부 부가회로를 최소화하였으며, 전동기의 파라미터 등의 변화에 따른 제어량의 병환 테이블이 내용과 제어 S/W 에 의존함으로써 유연성을 확보하였다. 이와 같이 구성된 복권형 하이브리드 스테핑 전동기의 회전자 위 센서리스 최적 Lead Angle 시의 순시 상전류 파형과 유사한 파형을 얻음으로써 최적 Lead Angle 이 실현되었음을 확인할 수 있었다. In this paper, we show that the instantaneous phase current of the bifiler-wound hybrid stepping motor is dependent of lead angle and that the information of motor position is obtained from the instantaneous phase current at ${\pi}/2$ by the theoretical formular and its computer simulation results. From the facts, we design the microcontroller-based motor position sensorless controller of optimal lead angle, which generates the excitation pulses for the closed-loop drives. The controller is consist of microcontroller which has the function of A/D converter, programmable input/output timer, and the transfer table which has the values of optimal lead angle depending on motor velocity, and ROM which has the transfer table of the values of lead angle depending on velocity of motor and the values of instantaneous phase current at ${\pi}/2$. From the design of microcontroller-based controller, we minimize the external interface circuit and obtain flexibility by changing the contents of ROM transfer tables and the control software. We confirm that the designed controller drives the bifilar-wound hybrid stepping motor is the mode of optimal lead angle by comparing the instananeous phase current experimental results and computer simulation results.

수중 음향신호 인식성능 향상 알고리듬 개발

김영진,허경무,우광준,Kim Young-Jin,Huh Kyung-Moo,Woo Kwang-Joon 대한전자공학회 2006 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.43 No.4

장비를 사용해서 해양자원을 탐사하고 개발하기 위해서 수중초음파 통신은 유용한 수단이 된다. 이러한 응용을 위해서는 정보전달 및 원격제어가 필수적인데, 해양환경에서 다양한 형태의 노이즈가 발생하여 제어의 효율성과 수중통신의 신뢰성이 저하 되고 있다. 그래서 기존의 방법은 하드웨어적인 방법으로 제어정보를 수신하고 이를 반복적으로 기준 정보와 비교하는 방법을 사용하고 있어 제어신뢰성이 중요시되는 시스템에서는 효율성이 떨어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 해양환경 변화에 따른 영향이 없이 초음파 신호를 인식할 수 있는 수중 초음파신호 검출성능 향상 알고리듬을 제안하려 한다. 제안하는 알고리듬의 적합성을 시뮬레이션을 통하여 확인하였다. Underwater ultrasonic communication is critical to explore and development ocean using instrument. Essential to these applications is the reliable teleoperation and telemetering of the unit. But the problem is that the controllability of the instrument and the reliability of submarine communication are decreased, as so various passive noises are generated. In the existing methods, the control informations, received from an observation instrument, are identified used by hardware and repeatedly compared with standard information. However, such a method weakens the efficiency in controllability-centered systems. This study presents an ultrasonic signal detection algorithm that can identify the ultrasonic signal without the influence of disturbances due to underwater environmental changes. Likewise, the logicality of detection algorithm were ascertained by simulation.

비행 물체의 유도제어 시스템 설계를 위한 하중(중력수) 제어 모델의 성능분석

왕현민(Hyun-Min Wang),우광준(Kwang-Joon Woo),허경무(Kyung-Moo Huh) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.46 No.1

기존의 방법에서는 비선형 운동 물체의 운동 방정식을 선형화하므로써 비행체의 운동 상태방정식을 구하고, 각 제어 기관에 따라 전달함수를 구하여 안정성 판별과 더불어 제어기를 설계하였다. 이러한 설계 방법으로는 일반적인 비행기와 같은 형태, 비행 환경이 급격하게 변하지 않고 속도가 빠르지 않는 비행체의 유도/제어기 설계에 많이 사용되어 많은 성능을 발휘할 수 있다. 그러나 이러한 설계 방법은 통상적이지 않는 비행체 형태뿐만 아니라 빠른 속도에서 급격한 움직임을 갖는 비행체에서는, 기존의 유도/제어기 설계 방법으로는 이러한 비선형성으로인하여 제어성(경로문제)과 안정성(안정화문제)을 동시에 충족할 만한 성능을 발휘 할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 이러한 불확실성이 내포된 비행체 제어 문제에서 제어성과 안정성을 동시에 충족시키기 위한 과정 중 먼저 제어성 문제를 해결하기 위한 비행체 제어성을 분석하고 모델을 제시한다. 또한 본 논문에서 비행체 모델과 동역학 모델에서 제어 요소로서 하중(중력수)을 설정하고 비행 특성에 따른 제어요소 값을 살펴본다. 이것은 Min 설계 방법 1단계이다. In conventional method, flight model is discribed to differential equation by linealization of nonlinear object motion equation. As state equation from differential equation of moving object, the controller is designed by transfer functions of each module under discrimination of stability criteria. But this conventional method is designed under limitation of nonlinearity from object's shape and speed. In other word, The greater part of guidance/navigation system was satisfied with the result of good performance for normal figure of flight object, not sudden changed flight condition, not high speed. But it is not able to give full play to its ability on flight object which has abnormal figure, sudden changeable motion, high speed. Therefore, in this paper was presented performance analysis of load control model for navigation/guidance system on flying object being uncertainty, non-linear like abnormal figure, sudden changeable motion, high speed and is presented method of trajectory control(controllability) ahead of controllability and stability to achieve flight mission. In other word, this paper shows the first step of Min-design method and flight control model.

비선형 하중제어 모델의 예측기 설계 및 알고리즘 구현을 위한 수치연산 오차 분석과 평가

왕현민(Hyun-Min Wang),우광준(Kwang-Joon Woo) 大韓電子工學會 2009 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.46 No.6

운동하는 물체를 제어하기 위한 제어이론은 디지털 컴퓨터(임베디드시스템)를 이용하여 복잡한 신경망 이론, 인공지능 이론, 비선형 모델 예측 제어 이론등이 제어기 설계 단계에서 구현되고 있다. 비행제어 시스템의 비선형 모델 예측 제어 예측기는 구현하는 컴퓨터의 성능과 각종 모듈의 응용프로그램을 하드실시간(Hard Real-Time)으로 처리할 수 있도록 응답 시간을 충족하여야 한다. 이와 동시에 제어 시스템에의 성능을 충분히 발휘할 수 있는 정확성도 고려하여야 한다. 수학적 영역에서의 오류는 전체 알고리즘 구현에 영향을 준다. 그러나 이러한 수학적 오류 발생 요인은 예측기에서 생성되는 파라미터에서 최종 정확도 계산에 가끔 고려하지 않는다. 본 논문에서는 비행체 제어를 위한 디지털 제어 시스템에서 하드실시간 하중제어 모델 예측기를 구현하고, 알고리즘의 응답시간을 살펴본다. 또한 이에 따른 정밀도를 보장하는 고효율 예측기를 구현하는 알고리즘을 살펴본다. 예측기는 하중 제어 모델에서 오일러 방법, Heun 방법, Runge-kutta 방법, 테일러 방법의 수치적분 알고리즘을 사용하여 구현된다. For the shake of control for movement object, control theory like neural network, nonlinear model predictive control(NMPC) is realized on digital high speed computer. Predictor of flight control system(FCS) based nonlinear model predictive control has to be satisfied with response for hard real-time to perform applications on each module in the FCS. Simultaneously, It gives a serious consideration accuracy to give full play to FCS's performance. Error of mathematical aspect affects realization of whole algorithm. But factors of bring mathematical error is not considered to calculate final accuracy on parameter of predictor. In this paper, Predictor was made using load control model on the digital computer for design FCS at hard real-time and is shown response time on realization algorithm. And is shown realization algorithm of high effective predictor over the accuracy. The predictor was realized on the load control model using Euler method, Heun method, Runge-Kutta and Taylor method.

하중모델을 이용한 자동차 운동 분석과 자율 예측 시스템 알고리즘

왕현민(Hyun-Min Wang),우광준(Kwang-Joon Woo) 대한전자공학회 2010 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.47 No.4

최첨단 항공 기술을 3차원 공간이 아닌 평면에서 움직이는 자동차에 적용하므로써, 미래자동차의 가장 큰 목표인 “안전성”을 크게 향상시킬 수 있으며, 무인 자율 자동차 개발에 한발 더 다가갈 수 있다. 이것은 디지털 비행제어시스템에서 항공기의 운동 역학 모델이 구현되어, 자율 비행이 가능하도록 제어값이 찾아지므로 이루어진다. 이러한 첨단 항공 기술을 평면상에서 운동하는 자동차에 적용한다면, 무인 항공기와 같이 자율 운행할 수 있도록 제어 될 수 있을 것이다. 본 논문에서는 첨단 항공기의 비행 제어 시스템 모델로 사용되는 하중 제어 모델을 자동차에 적용하여 자동차의 운동 역학을 재해석하고, 하중제어 모델에서 자동차 움직임에 따른 승차감 분석을 한다. 또한 승차감 상향을 위한 해결 방법을 제시한다. 그리고 자동차의 자율 주행, 차선 변경 및 지능형 제동 시스템을 구현하기 위한 하중 제어 모델의 사용 예를 제시한다. Appling high technology of aerospace to automobile, so it is able to progress safety which is a goal of future automobile and to approach development of self-control automobile. This is realized dynamic model of airplane at DFCS(Digital Flight Control System). The DFCS calculates control values for self-control flight. If this high technology applies to automobile, then it is able to be maneuvered automobile like UAV's self-control flight. In this paper is reanalyzed automobile dynamic applied load control model used high-tech of airplane. It analyzes riding comfortable according to movement of automobile using the load control model, presents method of solution for improvement riding comfortable and presents example of self-control system used the load control model for self-control driving.

비선형 단진자 운동의 하중 모델 적용과 하중 제어 분석

왕현민(Hyun-Min Wang),우광준(Kwang-Joon Woo) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.47 No.3

단진자 운동의 분석은 일반적으로 분석하며, 분석 결과는 자료에서 찾아볼 수가 있다. 일반적으로 단진자 운동의 해석은 뉴턴 제2법칙에 의해 선형화된 모델에서 속도, 주기, 시간에 따른 각도등이 계산된다. 본 논문에서는 단진자 운동을 비선형 하중제어 모델로 구현해 진자의 주기 운동을 해석한다. 즉 운동하는 진자의 위치에 따라 실시간으로 변화하는 하중을 분석해본다. 그리고 운동하는 진자의 위치 제어를 위해 필요한 하중 제어 값을 찾아보고, 마지막으로 선형화된 모델에서 구해진 값과 비선형 모델에서 구해진 값과 비교한다. 이와 같이 진자의 운동 및 비행체를 포함한 운동하는 물체를 제어하기 위해 비선형 하중제어 모델이 다양하게 적용될 수 있음을 나타낸다. We are able to find many materials of pendulum dynamic/analysis using linearized model. Usually, analysis of pendulum is to calculate for velocity, period and angle by linearized model on Newton’s law. In this paper, analyzed periodical movement of pendulum using nonlinear load model. That is, analyzed load value according to location of moving pendulum at real time. And for the shake of maneuver for pendulum's location, found load control value and compared result of linearized mode with nonlinear model. The result makes know that it is possibility of nonlinear load control model to apply to various model of movement object including flight object, pendulum and etc.

비선형 시스템에 적용가능한 피드백 사용형 2차 반복 학습제어 알고리즘

허경무(Kyung-Moo Huh),우광준(Kwang-Joon Woo) 제어로봇시스템학회 1998 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.4 No.5