This study deals with the application of an artificial neural network (ANN) model to predict power consumption for utilizing seawater source heat pumps of recirculating aquaculture system. An integrated dynamic simulation model was constructed using the TRNSYS program to obtain input and output data for the ANN model to predict the power consumption of the recirculating aquaculture system with a heat pump system. Data obtained from the TRNSYS program were analyzed using linear regression, and converted into optimal data necessary for the ANN model through normalization. To optimize the ANN-based power consumption prediction model, the hyper parameters of ANN were determined using the Bayesian optimization. ANN simulation results showed that ANN models with optimized hyper parameters exhibited acceptably high predictive accuracy conforming to ASHRAE standards.

This study deals with the maximum thermal load analysis and optimal capacity determination method of tank culture system for applying seawater source heat pump to save energy and realize zero energy. The location of the fish farm was divided into four sea areas, and the heat load in summer and winter was analyzed, respectively. In addition, two representative methods, the flow-through aquaculture system and the recirculation aquaculture system were reviewed as water treatment methods for fish farms. In addition, the concept of the exchange rate was introduced to obtain the maximum heat load of the fish farms. Finally, power consumption for heat pumps was analyzed in the view point of sea areas, tank capacity, and exchange rate based on the calculated maximum thermal load.

본 연구에서는 2차자속을 파라미터로 하는 순시토크제어법에 근거한 속도센서리스 제어방식을 제안하였고, 2차자속 정보를 이용하여 운전중 변동하는 2차저항을 속도추정과 동시에 동정할 수 있음을 제시하였다. 수치시뮬레이션을 통해 얻은 결과는 다음과 같다. 1) 2차자속을 교류를 중첩한 형태로 토크응답, 속도응답과는 독립적인 제어가 가능하다. 2) 수치실험상으로 무부하시 0[rpm]을 포함하는 저속영역에서도 양호한 속도추정이 이루어졌다. 3) 위의 속도추정을 바탕으로 수[rpm]대의 저속 영역에서 양호한 속도센서리스제어가 이루어졌다. 4) 2차저항값은 제안된 동정식을 통해 실제 2차 저항값에 수렴하는 특성을 보임으로써 2차저항의 동시동정과 속도센서리스제어가 가능함을 확인하였다.

본 논문에서는 BLDC 서보모터의 속도 제어성 향상을 위해 속도제어계에 2자유도 적분형 최적 제어법을 적용하고 그 결과를 기존의 PI제어계 및 2자유도 PI제어계와 비교하였다. 2자유도 적분형 최적제어법은 PI제어법이 갖는 지령치 추종특성과 외란 억제특성간의 트레이드오프 문제를 해결하고, 제어계의 최적성을 확보하고자 도입되어졌으며, 시뮬레이션과 실험을 통해 그 유효성을 고찰하였다. 시뮬레이션을 통해 얻은 결과는 다음과 같다. (1) 2자유도 적분형 최적제어계는 PI제어계에 비해 양호한 지령치 추종성과 외란 및 모델링 오차제거 특성을 보였다. (2) 2자유도 적분형 최적제어계는 제어파라미터인 하중행렬 Q, R 및 W에 대한 제약요건이 없을 경우, 모터의 정격조건 하에서 이들을 적절히 설정함으로써 2자유도 PI제어계보다도 양호한 지령치 추종성과 외란 및 모델링 오차 제거 특성을 얻을 수 있다. (3) 2자유도 적분형 최적제어계는 인가전압 및 전류의 크기를 2자유도 PI제어계의 그것과 동일하게 제약할 경우 2자유도 PI제어계에 비해 지령치 추종에 관한 정정시간 외에는 그다지 우수한 성능을 보이지 않았다. 또한, 실험을 통해 고찰한 PI 및 2자유도 PI제어계의 속도추종성능은 시뮬레이션 결과와 거의 동일하였다. 2자유도 적분형 최적제어계에 대한 실험결과는 논문에 나타내지 못하였으나, PI및 2자유도 PI제어계의 실험결과에서 알 수 있듯이 2자유도 적분형 최적제어계도 시뮬레이션 결과와 같은 경향을 보일 것으로 사료된다. 따라서, 본 논문에서 검토된 방법은 기존의 PI 제어계가 갖는 지령치 추종과 외란억제의 트레이드오프 문제를 상당부분 해결 가능할 것으로 보인다. 또한, 일정의 부하외란 및 모델링 오차내에서는 2자유도 PI제어계 보다 나은 제어성능을 보여 BLDC 모터의 속도 제어성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대가 된다. 향후, 2자유도 적분형 최적제어계의 실험결과를 통한 엄밀한 제어성능검증과 스텝외란 외의 주기성 외란 인가시 2자유도 적분형 최적제어계의 외란제거 방안 등이 검토되어야 할 것으로 사료된다.

A fish pump makes very important roles in an automation system of an aquaculture farm, thus it has been used widely in order to transfer fishes from one place to the other place automatically. In spite of its significant roles, the efforts for developing performance and promoting efficiency of the fish pump are not sufficient yet. In this paper, a method which makes the fish pump automation system is suggested. Automation of the fish pump can be accomplished by using variable voltage and variable frequency inverter system including induction motors. Especially, very simple logic to generate Pulse width Modulation(PWM) wave to control induction motor efficiently and three steps speed control method to regulate liquid quantity of the fish pump simply are suggested. Owing to the simplifies speed control and PWM wave generation technique, a cheaper microprocessor, 80C196KC, than a digital signal Processor(DSP) can be used to operate control algorithm in induction motor systems for real time control Also, a new idea of remote control for the simplifies novel inverter system by Programmable logic Controller(PLC) without special output unit, digital to analog converter(D/A), is suggested in this paper. Consequently the function of reliability, availability and serviceability of the fish pump system are developed. It will be expected to contribute expanding of application of the fish pump in aquaculture farms because the system can reduce energy consumption and some difficulties according to manual operation prominently.

본 논문에서는 전압형제어에 의한 유도전동기의 토크 속응제어법의 메카니즘이 기술되어 졌다. 특히 본 논문에서는 펄스전압 인가에 의한 과도토크 소거원리를 전류레벨에서 해석함과 동시에 직관적 이해를 돕기 위해 벡터표현을 이용하여 제안 방식의 이론적 타당성을 입증하였다. 이상의 검토에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 전압형제어에 있어서는 임펄스를 인가함으로써 스텝응답을 실현할 수 있다. (2) 유한 미소정정시간 δ를 매개로 정식화를 행함으로써, 토크의 스텝응답을 실현할 수 있는 이론적인 전압해 및 현실적으로 실현 가능한 전압해를 동시에 구할 수 있다. (3) 토크 속응제어를 δ이후의 과도전류가 0으로 되는 전압지령에 의해 실현하므로 펄스전압인가에 의한 스파이크 전류는 발생하지 않는다. (4) 전동기 정수가 불변 또는 실시간으로 동정된다면, 제안방식은 제어지령을 결정함에 있어서 전류정보에 직접 의존하지 않고도 피드포워드적으로 전압지령의 연산이 가능하다. 따라서 제어 시스템 구성의 간략화와 동시에 제어정도가 전류정보에 전적으로 의존하지 않는 제어계의 구축이 가능하다

최적제어이론은 -6유에서 무한대까지의 게인여유와 60˚의 위상여유, 그리고 원조건(Circle Condition)에 의해 보증되는 감도감소 등과 같은 로바스트성에 대한 긍정적인 면들을 가지고 있다. 이러한 결과는 전상태 피드백 경우일 때는 타당하지만, 실현문제에 있어, 관측기나 칼만필터가 사용되어질 경우에는 위의 조건이 완전히 만족하지 않는다. 본 논문에서는 관측기를 이용하여 다변수 제어계를 설계할 경우, 입「출력부분에서 안정여유가 회복될 수 있도록 하는 하나의 방법을 제안했다. 플랜트 입력과 출력에서 LQ가 보증하는 최소안정여유는 K=1의 경우에서도 회복될 수 있음을 보였다. 로바스트성 회복을 위해 본 논문에서는 종래의 방법(K=∞의 조건)과는 달리 유한값으로 하중행렬이 주어질 수 있으므로 본 방법은 하나의 명료한 로바스트성 회복법이라 할 수 있다. F=MC(or K=BM)를 만족하는 행렬 M이 존재하지 않을 경우, 그 해는 얻어질 수 없다. 그러나 K를 유한값으로 취했을 경우, 이 방법 이외의 또 다른 방법으로서는 입력과 출력에서 로바스트성 회복을 가지게 할 수 없을 것으로 생각된다.

On the slamming analysis of ship design the data for the impact pressure acted on the forward bottom of a ship are needed. Furthermore impact pressure is given by the function of both the hull form coefficient and relative velocity. In this papper. a simplified method to estimate hull form coefficient by perso;,al computer (p. c.) is studied. This numerical analysis was applied to the model of the Mariner type. and then the result by the p. c. was compared with that by IBM 7090 computer. Main results obtained are as follows: 1. The result by the developed p. c. method had fairly good agreement with that by conventional large computer (IBM 7090) within 2% error. 2. This developed method' by p. c. may be applied to the initial estimation of the K-value because of the close agreement between the ship lines by the results of p. c. and that of input.