자동차의 엔진소음 감쇠를 위한 효율적인 적응제어기에 대한 연구

권오상,Kwon, Oh-Sang 한국전자통신학회 2014 한국전자통신학회 논문지 Vol.9 No.9

본 논문에서는 자동차의 무게 감소, 탑승자의 안락함과 정숙함, 그리고 연비의 향상 등을 위해 소음을 저감하는데 있어 흡음재와 차음재를 사용하는 기존의 수동적인 방법을 사용하지 않고 능동적으로 감소시키는 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 기존의 능동소음 제어기를 향상시킨 것으로서 양방향 제어 알고리듬을 사용하는 새로운 제어기이다. 제안한 알고리듬은 계산양의 증가가 거의 없고, 구현이 간단하고 안정적이며, 수학적으로도 해석이 용이한 장점이 있다. 자동차 엔진소음에 대한 모의실험을 통해 양방향 제어기의 소음감쇠 성능을 순방향제어기와 역방향제어기의 성능에 대해 비교한 결과 시간영역과 주파수영역에서 양방향제어기의 소음감쇠 성능이 우수함을 확인하였으며, 임펄스성의 간섭이 유입되거나 2차 경로의 응답이 변화하는 경우에도 가장 좋은 성능을 보여주었다. In this paper, a new active noise control method was proposed to decrease a weight of car, and to increase a fuel efficiency and to provide passengers' comfort and calmness, instead of a passive noise control method such as sound absorbing and insulating materials. The proposed method is an enhanced active noise controller operating by a bidirectional control algorithm. The algorithm is simple to implement and available to analyze mathematically with nearly equivalent complexity of computation. Through simulations for engine noises of a car, the proposed controller was verified that its performances of time and frequency domain were superior to those of both feedforward and feedback controllers, and it had better capability of controlling the noises when the impulsive disturbance was flow in and the response of secondary path was varied.

스피커의 비선형 왜곡을 보정하는 새로운 적응 제어기

권오상,Kwon, Oh-Sang 한국전자통신학회 2014 한국전자통신학회 논문지 Vol.9 No.10

In general, a speaker generates nonlinear distortions owing to a design principle, manufacturing process, and so on, which decreases and changes a sound quality. So, if the speaker is linearized by compensating these nonlinear distortions, the sound quality and satisfaction can be increased. In this paper, a new adaptive controller was proposed to be applied for compensating nonlinear distortions of a speaker. Through computer simulations as well as the analytical analysis, it could be shown that it is possible for both conventional adaptive controller and proposed adaptive controller, to be applied for linearizing the speaker with nonlinear distortions. Also, the simulations results demonstrated that the proposed adaptive controller may have faster convergence speed and better capability of compensating the nonlinear distortion than the conventional adaptive controller with nearly equal computation complexity. 일반적으로 스피커는 설계 원리, 제작 과정 등의 요인에 의하여 비선형 왜곡을 발생하게 되는데, 비선형 왜곡으로 인하여 음질이 떨어지거나 변형하게 된다. 따라서 이러한 비선형 왜곡을 보정하여 스피커를 선형화한다면 보다 향상된 양질의 소리를 청취하거나 만족도를 높일 수 있다. 본 논문에서는 스피커의 비선형 왜곡을 보정하기 위해서 새로운 적응 제어기를 제안하였다. 분석적인 해석과 함께 컴퓨터 모의실험을 통해 기존의 적응 제어기와 제안된 적응 제어기가 모두 비선형 왜곡을 지닌 스피커 시스템을 선형화하는데 적용할 수 있다는 것을 확인하였다. 또한, 제안된 적응 제어기가 거의 동일한 계산 양으로 기존의 적응 제어기보다 비선형 왜곡을 보정하는데 빠른 수렴속도와 우수한 성능을 가지고 있다는 사실을 확인하였다.

양방향 최소 평균 제곱 알고리듬과 반향 제거로의 응용

권오상,Kwon, Oh-Sang 한국전자통신학회 2014 한국전자통신학회 논문지 Vol.9 No.12

디지털 가입자회선과 같은 통신에서 반향 제거기의 목적은 수신 경로에서 하이브리드 회로에 의해 누출되는 전송 신호를 보상하는 것이다. 일반적으로 전이중 통신에서 사용되는 반향 제거기는 지엽적인 신호에 의해 동작되는 적응 시스템이며, 최소 평균 제곱 알고리듬으로 구현된 반향 제거기가 많이 사용되어 왔지만 적은 계산 양의 장점을 가지는 반면에 느린 수렴 성능을 보인다. 또한, 반향 제거기의 길이는 성능과 수렴속도에 직접적인 영향을 미치며, 긴 시간동안 변화하는 반향을 제거하기 위해서는 반향 제거기의 계수 개수가 커야 하는데, 이것은 적응 필터의 수렴 속도를 감소시킨다. 본 논문에서는 통신 채널에서의 반향 제거에 대한 새로운 방법을 제안한다. 제안한 방법은 순방향 알고리듬과 역방향 알고리듬의 가중 결합으로 구성된 양방향 최소 평균 제곱 알고리듬을 사용하여 반향 제거기의 최적의 계수를 계산한다. 마지막으로 수학적 해석 및 모의실험을 통해 제안한 반향 제거기가 계산 양의 증가가 없이 거의 동일한 계산 양으로 기존의 반향 제거기보다 수렴 속도가 빠르다는 사실을 확인하였다. The objective of an echo canceller connected to any end of a communication line such as digital subscriber line (DSL) is to compensate the outgoing transmit signal in the receiving path that the hybrid circuit leaks. The echo canceller working in a full duplex environment is an adaptive system driven by the local signal. Conventional echo canceller that implement the least mean square (LMS) algorithm provides a low computational burden but poor convergence properties. The length of the echo canceller will directly affect both the degree of performance and the convergence speed of the adaptation process. To cancel long time-varying echoes, the number of tap coefficients of a conventional echo canceller must be large, which decreases the convergence speed of the adaptive filter. This paper proposes an alternative technique for the echo cancellation in a telecommunication channel. The new technique employs the bi-directional least mean square (LMS) algorithm for adaptively computing the optimal set of the coefficients of the echo canceller, which is composed of weighted combination of both feedforward and feedback algorithms. Finally, Simulation results as well as mathematical analysis demonstrates that the proposed echo canceller has faster convergence speed than the conventional LMS echo canceller with nearly equivalent complexity of computation.

자동차 실내에서의 엔진 소음 감쇠를 위한 실시간 능동 소음 제어 시스템의 구현

권오상,차일환,Kwon, Oh-Sang,Cha, Il-Whan 한국음향학회 1997 韓國音響學會誌 Vol.16 No.4

지금까지 널리 사용된 수동 소음 제어 방법은 소리에 대한 재질 상의 특성을 이용하여 소음을 제거하는 방법으로서 무게와 부피를 증가시키고 소음의 고주파 성분에 대해서만 효율적인 성능을 발휘하는 단점을 가지고 있다. 이에 반해 최근에 발전된 능동 소음 제어 방법은 무게와 부피를 감소시키고 저주파 소음에 대한 성능이 우수하다는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 능동 소음 제어의 원리를 디지털 신호 처리 기술을 이용하여 자동차 실내에서의 엔진 부밍 소음(Engine Booming Noise)을 감쇠시키는 실시간 능동 소음 제어 시스템을 구현하였다. 능동 제어를 위한 적응 알고리듬으로는 다채널 Filtered-x LMS 알고리듬을 사용하였으며 이를 위해 Motorola사의 디지털 신호처리 프로세서인 DSP560001을 제어기로 사용하여 적응 알고리듬을 실시간으로 구현하였다. 능동 소음 제어 시스템을 실제로 자동차에 장착하여 RPM에 따른 엔진 소음의 감쇠 성능을 평가한 결과 자동차 실내의 모든 위치에서 소음 감쇠 효과를 얻었으며 특정 주파수에서 20 dB 이상의 소음 감쇠 성능과 전체적으로 15 dB 이상의 소음 감쇠 성능을 확인할 수 있었다. The passive noise control techniques used until now cancel the noise in terms of the characteristics of materials, which increase the mass and the dimension and have a limit that is effective only to attenuate the high frequency components of the noise. But the active noise control techniques developed in recent years have merits that they decrease the mass and the dimension and are effective to attenuating the low frequency noises. In this paper, the real-time active noise control system attenuating the engine booming noise in a car using the digital signal processing(DSP) techniques in terms of the principle of active noise control. The multiple-error filtered-x LMS(Least-Mean Square) algorithm is used as the adaptive algorithm for active noise control and is implemented using the DSP processor Motorola DSP56001 as a controller. According to the result that the experiments are performed for the engine as the RPM changes in a car, the noise attenuating performances are achieved in an overall car interior and is verified to be 20 dB higher for pure-tone and globally, 15 dB.

부 모드 억제율이 향상된 소형 이중 링 공진 반사기 기반 하이브리드 집적 파장 가변 레이저

권오상,정영철,Kwon, Oh-Sang,Chung, Young-Chul 한국광학회 2011 한국광학회지 Vol.22 No.2

본 논문에서는 폴리머 도파로를 이용하여 소형 이중 링 공진 반사기를 설계하고 제작하여 그 측정 결과를 분석하였다. 소형 이중 링 공진 반사기는 반경이 서로 다른 두 개의 링 공진기 구조에 의한 버니어 효과로 인해 넓은 범위의 파장가변 특성을 확인 할 수 있었다. 소형 이중 링 반사기의 삽입 손실을 줄이기 위해 도파로의 길이를 기존에 보고된 소자에 비하여 크게 줄임으로써 부 모드 억제율이 크게 향상됨을 확인 하였다. 측정결과 소형 이중 링 공진 반사기 기반 하이브리드 집적 레이저는 45 dB의 부모드 억제율을 유지하면서 단일 모드로 발진함을 확인하였다. 또한 소형 이중 링 공진 반사기 상부에 형성된 전극에 최대 30 mA의 튜닝전류를 인가하여 약 40 nm 까지의 파장가변을 확인하였다. In this paper, a small double ring resonator reflector was designed and fabricated using a polymer waveguide, and the measurement result was discussed. A widely tunable characteristic of the small double ring resonator caused by the Vernier effect, which results from the difference of the ring radii, was observed. The insertion loss of the double ring reflector was reduced by minimizing the device length to be as short as possible, and thus the output power and the SMSR (side mode suppression ratio) was greatly enhanced. The hybrid integrated laser based on the small double ring resonator reflector lased with the SMSR of 45 dB. In addition, the wide tuning range of 40 nm could be obtained by injecting a current of 30 mA to an electrode on top of the reflector.

미래전투에 대비한 로봇 요구분석과 개발방향에 대한 연구

권오상,Kwon, Oh-Sang 한국군사과학기술학회 2005 한국군사과학기술학회지 Vol.8 No.2

The use of robot is no longer limited in the industrial scene, and becoming expanded toward many aspects of human life. Especially, military robot closely concerned with our lives seems to advance more and more in the future. As a need analysis for developing military robot, this project conducted a poll about Unmanned Reconnaissance Robot, and on the basis of the result, I suggested 3 directions of developing UGV(Unmanned Ground Vehicle) suitable to strategic environment of Korea.

폴리머 결합 링 공진기 기반 가변 광신호 지연기의 설계 및 제작

권오상,김재성,정영철,Kwon, Oh-Sang,Kim, Jae-Seong,Chung, Young-Chul 한국광학회 2011 한국광학회지 Vol.22 No.6

본 논문에서는 결합 링 공진기 구조 기반의 가변 광신호 지연기를 고 굴절률 차이를 갖는 폴리머 물질을 이용하여 설계 및 제작하였다. 링들의 FSR은 100 GHz 로 설계하였고, 8 개의 링들이 결합된 구조를 사용하였다. 버스 도파로에 가까운 두 개의 링들이 공진하는 경우 약 100 ps, 4 개의 링들이 공진하는 경우 180 ps 정도의 지연시간이 측정되었으며, 이는 이론적인 결과에 가까움을 확인할 수 있었다. In this paper, a variable optical signal delay line based on coupled ring resonators is designed and fabricated in high-index contrast polymer material. The free spectral ranges (FSR) of the rings are designed to be 100 GHz, and 8 coupled rings are used. When two rings near a bus waveguide are in resonance, the optical delay is measured to be about 100 ps. When four rings are in resonance, the measured delay is about 180 ps. Both are close to the theoretical calculations.

능동 소음 제어를 위한 선택적 결합 알고리듬

권오상,차일환,Kwon, Oh-Sang,Cha, Il-Whan 한국음향학회 1997 韓國音響學會誌 Vol.16 No.5

능동소음제어를 위한 순방향 제어 시스템은 높은 안정성과 강인한 성능을 특징으로 하는 반면 느린 수렴속도와 상호상관관계가 있는 참조신호를 필요로 하는 단점이 있다. 이에반해 역방향 제어 시스템은 일반적으로 빠른 수렴속도를 갖고 참조신호를 사용하지 않기 때문에 광대역 능동소음제어 시스템에 사용되지만 이득-대역폭 제한과 안정서 문제가 단점으로 알려져 있다. 본 논문에서는 순방향 제어 시스템과 역방향 제어 시스템을 결합시킨 새로운 능동소음제어 시스템을 제안하여 순방향 제어 시스템의 문제점인 수렴 속도를 향상시킨다. 제안된 시스템은 원래의 참조신호와 오차신호의 가중치 결합인 “선택적 결합 참조신호”가 적응 시스템의 입력으로 사용되는 제안된 알고리듬, 이른바 “선택적 결합” 알고리듬을 사용한다. 따라서, 제안된 시스템은 순방향 또는 역방향 제어 시스템과 거의 같은 계산량으로 Filtered-x LMS 알고리듬을 사용하는 시스템에 대해 향상된 성능과 수렴속도를 가진다. 끝으로 제안된 시스템을 수학적인 해석과 함께 컴퓨터 모의실험을 통하여 그 성능을 평가한다. The feedforward control algorithm for active noise control exhibits high stability and performance robustness. But it has a slow convergence speed and requires a correlated reference signal. Broadband active control systems typically use feedback control in order to increase the convergence speed and to avoid the problems associated with obtaining and decoupling a suitable reference signal. However, it is well known that conventional feedback control systems have a gain-bandwidth limitation and stability problem. This paper presents the new system based on the combination of both feedforward and feedback system in order to increase the convergence speed. The proposed system uses a proposed control algorithm termed "optional-summed" algorithm in which the "optional summed reference signal" comprised of weighted sum of an original reference signal and a eror signal, is used as an input to an adaptive system. Thus, the proposed system can have faster convergence speed and better performance than either feedforward or feedback system using the Filtered-x LMS algorithm as almost equivalent complexity of computation as it. Several simulation results demonstrating the good properties of the proposed adaptive system as well as verifying the analytical results are also presented in the paper.

CO₂ 배출량을 감안한 화력발전소의 생산성 변화 분석: Luenberger지수 접근법

권오상,Kwon, Oh-Sang 한국자원경제학회 2010 자원·환경경제연구 Vol.19 No.4

본고는 한국의 화력발전소의 생산성 변화율 자체와 그 변화행태와 발전유형별 분포, 그리고 생산성 변화의 구성요소 등을 $CO_2$ 배출량을 감안하여 분석하며, 그러한 분석목적을 달성하는 데 매우 유용한 Luenberger지수를 비모수적 기법을 이용해 도출하는 방식으로 연구를 진행한다. 분석결과 $CO_2$ 배출량을 감안하지 않을 때에는 생산성 변화율이 상당한 정도 왜곡된 형태로 나타날 수 있음이 확인되었다. 특히 발전소의 경우 가동률 차이가 생산성 지표에 큰 영향을 미치게 되는데, $CO_2$ 배출량을 감안하지 않으면 주로 가동률 차이에 의한 생산량 변화가 생산성 변화율에 영향을 미치게 되고, 그 결과 생산성 변화율 계측치가 비상식적으로 높거나 낮게 되는 현상이 발견되었다. 아울러 분석기간 동안 $CO_2$의 배출량이 늘어났기 때문에 이를 반영하지 않고 생산성 증가율을 계측하면 생산성 증가율을 과대평가하게 됨도 밝혀졌다. $CO_2$를 모형에 포함하느냐의 여부는 또한 발전소 유형별로 생산성 증가율이 어떻게 다른지, 그리고 생산성 변화가 발생한 주요인은 무엇인지를 설명함에 있어서도 상당한 차이를 초래하였기 때문에 이들 내용을 확인하기 위해서도 적절한 방식으로 $CO_2$ 배출량을 반영해 주는 것이 중요하다. This study applies the Luenberger indicator approach to estimate productivity of the Korean fossil-fueled power plants. A panel data set of 25 power plants was used. The method incorporates $CO_2$ emission as an undesirable output and shows that ignoring $CO_2$ emission overestimates the productivity change. There are two sources of overestimation. First, the usual method estimates productivity change ignoring the increase in $CO_2$ emission that occurred during the study period. Second, the productivity change estimated by the usual method that does not incorporate $CO_2$ emission is very sensitively affected by the change in operation rate. The paper decomposes the productivity change into the efficiency change and the technical change. The results show that the two sources contribute to the productivity change almost equally. It is also shown that the size and the pattern of productivity change are dependent on the plants' fuel types. Non-LNG power plants which saved their energy consumption and thereby reduced their $CO_2$ emission have achieved relatively high rate of productivity improvement.

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.