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다단 송출전압을 이용한 초음파센서 시스템의 분해능 개선
나승유,박민상 한국센서학회 1997 센서학회지 Vol.6 No.4
Ultrasonic sensors are widely used in various applications due to advantages of low cost, simplicity in construction, mechanical robustness, and little environmental restriction in usage. But the main purposes of the noncontact sensors are rather narrowly confined within object detection and distance measurement. For the application of object recognition, ultrasonic sensors exhibit several shortcomings of poor directionality which results in low spatial resolution of an object, and specularity which gives frequent erroneous range readings. To resolve these problems in object recognition, an array of the sensors has been used. To improve the spatial resolution, more number of sensors are used in essence throughout the various devices of the sensor arrays. Under the disguise of a fixed number of the sensors, the array can be shifted mechanically in several steps. In this paper we propose a practical sensor resolution enhancement method using an electronic circuit accompanying the sensor array. The circuit changes the transmitter output voltage in several steps. Using the known sensor characteristics, a set of different return echo signals provide enhanced spatial resolution. The improvement is obtained without the cost of the increased number of the sensors nor extra mechanical devices.
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Self-Validating 센서를 사용한 지능형 디지털 제어기의 설계 및 구현
나승유,배희종,Na, Seung-You,Bae, Hee-Jong 한국정보처리학회 2000 정보처리논문지 Vol.7 No.12
제어 시스템에서 요구되는 특성과 제공되는 하드웨어들의 기능을 유지하는 것은 만족할만한 제어기를 설계하는데 있어서 중요하다. 제어시스템의 하드웨어들 중에서 센서는 내·외부 외란에 가장 취약하지만, 정확하고 신뢰성있는 센서값을 유지하는 것은 좋은 제어기 성능을 위해 꼭 필요하다. 센서에 오류가 발생했을 경우, 센서 출려과 제어기 출력 같은 값을 사용하여 이를 검출하고, 오류 증상을 분석하여 오류 요인을 판단한다. 오류 요인에 따라 원래 센서값 대신 Self-Validating 센서값을 사용한다. 본 논문에서는 유연 링크 시스템에서 광센서 모듈의 오류 문제들에 Self-Validating 센서를 응용하여 이의 유효성을 보이고, 센서 오류가 발생하였을 때 만족할만한 성능을 제공할 수 있는 디지털 제어기를 제안한다. For the satisfying performance of a control system, design of a controller for the system which meets the required specifications and its supporting hardware that keep their functioning is important. Among the hardware of a control system, sensors are most vulnerable to malfunction. Thus it is necessary to keep track of accurate and reliable sensor readings for good controller performance. In case of sensor faults. they are detected by examining the sensor output values and the major values of the system, and then the types of the faults are recognized by the analysis of symptoms of faults. If necessary self-validating sensor values are synthesized according to the types of faults, and then they are used for the controller instead of the raw data.In this paper, a self 'validating sensor is applied to the control of a flexible link system with the sensor fault problems in the light sensor module for exact IXlsitioning to show the applicahility. It is shown that the digital controller can provide a satisfactory loop performance even when the sensor faults occur.
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심한 비선형성을 갖는 시스템의 시간지연 출력궤환을 이용한 추종제어기의 설계
나승유 한국통신학회 1991 韓國通信學會論文誌 Vol.16 No.4
본 논문에서는 동작점에서 근사적인 선형화를 할수 없는 심한 비선형성을 갖는 시스템에 대하여 추종 및 외란제거 제어기의 설계방법을 제안한다. 제어기 합성에는 관측가능한 양만이 사용된다. 추종성과 외란의 제거가 가능하도록 시스템의 출력단에 보상기를 추가하여 비선형성을 제외한 전체 시스템에 시간지연 출력궤환제어를 사용하며, 기술함수방법을 사용하여 출력이 정격내의 값이 되도록 궤환매개변수를 선택하여 비선형성의 난점을 극복한다. In this paper, a method is presented for designing a tracking and disturbance rejecting controller for a nonlinear control system in which approximate linearization is not applicable due to a s stiff nonlinearity. Only the measurable variables are used for the controller synthesis. The system is augmented by a compensator at the output side for the tracking and disturbance rejection. An output delayed feedback controller is designed for the augmented system without nonlinearity. Then the feedback parameters are adjusted by describing function method to overcome the limit cycle due to the nonlinearity.
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초음파센서 시스템의 패턴인식 개선을 위한 뉴로퍼지 신호처리
나승유,박민상,Na, Seung-You,Park, Min-Sang 대한전자공학회 1998 電子工學會論文誌, S Vol.s35 No.12
Ultrasonic sensors are widely used in various applications due to advantages of low cost, simplicity in construction, mechanical robustness, and little environmental restriction in usage. But for the application of object recognition, ultrasonic sensors exhibit several shortcomings of poor directionality which results in low spatial resolution of objects, and specularity which gives frequent erroneous range readings. The time-of-flight(TOF) method generally used for distance measurement can not distinguish small object patterns of plane, corner or edge. To resolve the problem, an increased number of the sensors in the forms of a linear array or 2-dimensional array of the sensors has been used. Also better resolution has been obtained by shifting the array in several steps using mechanical actuators. Also simple patterns are classified based on analyzing signal reflections. In this paper we propose a method of a sensor array system with improved capability in pattern distinction using electronic circuits accompanying the sensor array, and intelligent algorithm based on neuro-fuzzy processing of data fusion. The circuit changes transmitter output voltages of array elements in several steps. A set of different return signals from neighborhood sensors is manipulated to provide enhanced pattern recognition in the aspects of inclination angle, size and shift as well as distance of objects. The results show improved resolution of the measurements for smaller targets. 초음파센서는 저렴성, 단순한 구조, 기계적 강인성, 사용상의 적은 제약 등의 이점 때문에 실제 다양한 응용 분야에 적용되지만 물체의 인식에 초음파센서를 사용하기에는 낮은 분해능을 초래하는 불량한 방향성과 측정오류를 유발하는 반사성의 어려움을 내재하고 있다. 일반적인 거리계에 사용되는 TOF(time of flight) 방법은 작은 물체의 형태, 즉 평면, 코너, 에지의 구별이 불가능하므로 많은 수의 센서를 배열형태로 사용하거나, 일정수의 센서를 사용할 경우에는 센서의 배열을 기계적으로 이동시키는 방법, 그리고 초음파 반사신호의 물리적인 특징을 해석하여 물체를 구별 인식한다. 본 논문에서는 간단하게 구성된 전자회로를 부가하여 초음파센서의 송출전압을 여러 단계로 변경시켜 가면서 송출음파를 조절하고, 물체의 패턴인식에 있어서 가장 기본적인 거리뿐만 아니라 물체크기, 물체각도, 물체이동 값을 위해 센서 데이터의 조합을 이용한 보간법과 제안한 뉴로퍼지 기반의 지능적 게산 알고리즘을 적용하여 물체의 패턴 인식을 개선한다.
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