In this study, the second-order Nomoto’s nonlinear expansion model was implemented as a Tagaki-Sugeno fuzzy model based on the heading angular velocity to design the automatic steering system of a ship considering nonlinear elements. A Tagaki-Sugeno fuzzy PID controller was designed using the applied fuzzy membership functions from the Tagaki-Sugeno fuzzy model. The linear models and fuzzy membership functions of each operating point of a given nonlinear expansion model were simultaneously tuned using a genetic algorithm. It was confirmed that the implemented Tagaki-Sugeno fuzzy model could accurately describe the given nonlinear expansion model through the Zig-Zag experiment. The optimal parameters of the sub-PID controller for each operating point of the Tagaki-Sugeno fuzzy model were searched using a genetic algorithm. The evaluation function for searching the optimal parameters considered the route extension due to course deviation and the resistance component of the ship by steering. By adding a penalty function to the evaluation function, the performance of the automatic steering system of the ship could be evaluated to track the set course without overshooting when changing the course. It was confirmed that the sub-PID controller for each operating point followed the set course to minimize the evaluation function without overshoot when changing the course. The outputs of the tuned sub-PID controllers were combined in a weighted average method using the membership functions of the Tagaki-Sugeno fuzzy model. The proposed Tagaki-Sugeno fuzzy PID controller was applied to the second-order Nomoto’s nonlinear expansion model. As a result of examining the transient response characteristics for the set course change, it was confirmed that the set course tracking was satisfactorily performed.

The global power generation industry is becoming a key power generation industry with gas power generation and renewable energy solar power generation. This research aims to focus on solving two problems as a method to improve the solar light collection efficiency among fixed variable deformation methods. Maintaining the proper temperature of the water injection device through automatic temperature detection to solve efficiency degradation, and establishing an automatic operation system by finding the optimal angle for each season, are intended to derive a value that can represent the optimal power generation.

Pest control treatment was carried out using an unmanned automatic pesticide spraying system that can spray pesticides on crops while moving autonomously to control pests in vegetable greenhouse. As a result of examining the control effect on tomato and strawberry on thrips (Frankliniella occidentalis) and greenhouse whitefly (Trialeurodes vaporariorum) pests, 85.6% of yellow flower thrips were found in tomatoes and 87.5% in strawberries, and 81.7% (tomato) and 80.6% (strawberry) of greenhouse whitefly. In addition, the control effect according to the pesticide treatment method showed a control effect of 81.7% of the chemical spraying treatment by manpower and 83.9% of the automatic moving pesticide spraying treatment (F=22.1, p < 0.001). When comparing the control effect between the two treatment sections, there was no significance, but the automatic transfer spraying treatment showed a 2.2% higher effect. On the other hand, as a result of comparing the spraying time of the drug, the automatic unmanned control sprayer had a spraying time of 5 min/10a, which took about 25 min less than the conventional manpower spraying time of 25－30 min/10a. Based on these results, it was judged that the automatic transfer spraying method could be usefully used for efficient pest control in the facility greenhouse during the peak period of development.

4차 산업혁명 시대를 맞이하면서 첨단기술이 산업 전반에 사용됨에 따라 자율운항선박기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 이에 본 연구에서는 자율운항선박에 대한 기초 연구로써 모형 선박을 제작하고 드론에 사용되는 아두파일럿(Ardupilot)을 적용시켜 자율운항 제어 시스템을 구축하였다. 구축된 모형선을 활용하여 다양한 항해계획을 실행함으로써 자율운항 선박의 운항 자동제어 가능성을 확인하였다. 침로안정성 실험에서는 모형선이 정해진 침로를 똑바로 따라가지 못하고 지그재그(S자 형태)로 항행하면서 침로에서 최대 5.4 m(4.5 L) 이탈하였으며, 매개변수를 수정하여 이탈거리를 최대 1.8 m(1.5 L)까지 감소시켰다. 선회성능 실험에서는 선회권의 직경이 최대 약 9.3 m(7.8 L) 로 나타났는데 매개변수를 수정하여도 큰 변화를 확인할 수 없었다. 하지만 WP 도착 전 감속하도록 실험한 결과 선회권의 직경이 최대 약 3.2 m(2.7 L)로 감소된 것을 확인할 수 있었다. 정지성능을 평가하기 위해 모든 실험의 마지막 정지 예정 위치와 실제 모형선이 정지한 위치를 상호 비교하였으며, 정지 예정 위치로부터 최소 0.4 m(0.3 L), 최대 6.2 m(5.2 L) 떨어진 지점에서 모형선이 정지하였음을 확인할 수 있었다. 추후 다양한 매개변수의 수정·보완을 통한 성능 향상이 이루어진다면 자동제어를 통한 자율운항선박의 자동접안을 위한 연구를 진행할 계획이다.

To remove phosphorus from the effluent of public wastewater treatment facilities, hundreds of enhanced phosphorus treatment processes have been introduced nationwide. However, these processes have a few problems including excessive maintenance cost and sludge production caused by inappropriate coagulant injection. Therefore, the optimal decision of coagulant dosage and automatic control of coagulant injection are essential. To overcome the drawbacks of conventional phosphorus removal processes, the integrated sedimentation and dissolved air flotation(SeDAF) process has been developed and a demonstration plant(capacity: 100 m3/d) has also been installed. In this study, various jar-tests(sedimentation and / or sedimentation·flotation) and multiple regression analyses have been performed. Particularly, we have highlighted the decision–making algorithms of optimal coagulant dosage to improve the applicability of the SeDAF process. As a result, the sedimentation jar-test could be a simple and reliable method for the decision of appropriate coagulant dosage in field condition of the SeDAF process. And, we have found that the SeDAF process can save 30 – 40% of coagulant dosage compared with conventional sedimentation processes to achieve total phosphorus (T-P) concentration below 0.2 mg/L of treated water, and it can also reduce same portion of sludge production.

A retractable bollard system has been used for the traffic control and protection of important facilities such as electric power plants, airports and government buildings etc. The power source of the driving unit of the conventional protective bollard system is on hydraulic or pneumatic system which has several disadvantages compared to an electric driven unit. In this research, an electric driven unit for an automatic retractable bollard is designed and developed to replace the conventional hydraulic and pneumatic driven type. For the reliability test of the developed electric driven unit, a field test has been successfully done. A case study was conducted to develop a defensive retractive bollard which the target performance is 9sec. and 7sec. on its raising and descending operation speed respectively with 750mm in stroke. The required time limit was fully satisfied as the time measured from the experiment were 7.5sec and 5.5sec for each operation. The developed unit also passed 364,000 cycles of operation without any serious malfunctions at the load test proving its reliability. The design theory and process of an electric driven unit of the automatic retractable bollard presented in this article is believed to be very useful contribution and design tool in advancing the physical security industry.

The first aim of the study is to improve the productivity by uniformizing the thickness of coating and reducing quality-inspection time. The second aim is to cut down on the raw materials for coating by prevent the waste of spraying in the air during a painting process through a real-time coating-sizerecognition monitering to fit the target components. To achieve the two aims, a simplified version of automatic coating control system for recognition of coating for vessels and Spray. With the sytem, following effects are expected: First, quality improvement will be achieved by uniformizing the film-thickness. Second, it will reduce the waste of coating paint by constructing the speed of the coating, the spray gun robot transfer time, and the number of DBs according to the size of the vessel. Third, as a 3D industry, it will be able to solve the difficulty of supply of labors and save up the labor costs. Therefore, in the future, further research will be needed to be applied to various products with DB design that designates the variable value, which is added for each type of pieces by comparing the difference between various types of workpieces and linear ones.

본 논문에서는 선박의 안전운항을 위하여 안개 발생 시 엔진을 자동으로 제어하여 피해를 최소화하거나 회피할 수 있도록 자동 제어 시스템을 설계 및 제작 하였다. 제작된 동력 자동제어시스템은 ATmega128과 RPM감지회로를 사용하여 안개발생부에서 인위적으로 안개를 발생시켜 RPM의 변화량을 측정하였다. 이를 위하여 전체구성도를 작성하였으며 홀센서가 있는 모터를 사용하여 PWM 제어를 하 도록 ATmega128에 Source code를 적용시켰다. 추후, 제작된 동력 자동제어장치를 통하여 실제 선박에서의 실험 및 안전성평가를 마련할 계 획이다.

A new design concept for integrated thermal energy storage system is suggested to increase energy saving rate for heating and cooling system of the closed glass greenhouse. Heat pump of air source is installed in the mechanical room and air flows then controlled by damper system located between the greenhouse and outdoor environments. A damper control algorithm is designed to enhance the usage of excessive energy in the glass greenhouse. Since the proposed system is installed at the actual glass greenhouse site for experimental verification of energy savings, the proposed system with damper control is compared with conventional greenhouse heating and cooling system. From results, it is found that more than 10% increase of energy saving rate is achieved.

자동취수 물꼬와 토사유출저감 물꼬의 현장 적용성을 평가하기 위하여 2012년부터 2013년까지 2년 동안 취수량, 배출수량, 수질농도변화 그리고 생육 및 생산성을 조사하여 얻은 결과는 다음과 같다. 1. 관행 물꼬 관리 논과 자동취수 물꼬관리 논의 취수량은 각각 1,634 mm/yr와 922 mm/yr로 관측되었으며, 43.6%의 절약효과가 산정되어 용수량 절약에 효과적인 것으로 나타났다. 2. 자동취수 물꼬를 설치한 논의 배출수량이 관행 물꼬 관리 논에 비하여 38.6% 감소하였다. 3. 토사유출저감 물꼬를 설치한 논에서 SS는 22.8 ~ 75.0%, COD는 9.7 ~ 45.5%, TN은 0 ~ 64.5%, TP는 0 ~ 42.5%의 농도 개선효과가 있는 것으로 나타났다. 4. 개선된 물꼬 관리 논과 관행 물꼬 관리 논의 벼 생육과 생산량은 큰 차이가 없는 것으로 조사되었다. 이러한 연구결과로 볼 때 자동취수 물꼬와 토사유출저감 물꼬를 이용한 논의 물꼬 관리 시스템 개선은 생산량을 유지하며 수자원 및 물 환경을 보전하기 위한 좋은 시설로 판단된다.

1990년대 초반 이후 국내 시설 원예작물 재배면적은 급격히 증가하였지만 농가당 재배면적은 협소하여 생산성 증대를 위한 생력관리기술 개발이 절실히 요구되고 있다. 하지만 시설하우스에서는 해충들이 다발생하고 방제가 어려워 많은 양의 살충제를 사용하고 있어 생력재배를 어렵 게 하고 있다. 또한 과도하고 부적절한 살충제의 사용은 저항성 해충의 출현과 농약중독이라는 문제를 야기하였다. 본 연구에서는 시설 재배 온실 에서 무인 연무방제기를 이용한 목화진딧물(Aphis gossypii)과 복숭아혹진딧물(Myzus persicae)의 효율적 방제 가능성을 조사하였다. 무인 연무방 제기를 가동시키는 동안 시설 내 측창과 출입구가 완전히 폐쇄된 조건하에서는 시설 내 상대습도가 높게 유지되었고(>95%) 관행방제 약제처리 구와 유사한 방제 효과를 보였다(방제가 61.0∼94.1%). 반면 무인 연무방제기 가동 시간 동안 측창과 출입구를 50% 정도 개방한 조건에서는 시 설 내 상대습도가 상대적으로 낮았고(<95%) 측창과 출입구가 모두 폐쇄된 온실 조건보다 방제 효율이 낮았다(방제가 36.0∼54.4%).

본 연구에서는 과수의 형태, 거리에 따라 약대가 항상 적정 살포 거리를 유지하며 작업을 진행할 수 있도록 초음파 센서의 신호를 실시간으로 받아 약대를 제어하였고, 또한 약대의 보호를 위하여 진행 방향에 장애물이 존재할 경우 회피할 수 있도록 프로그래밍 하였다. 제작된 시스템으로 현장에서 비 자동제어 상태와 자동제어 상태로 실험을 수행하였다. 실험은 과수의 기둥과 잎 부위에 감수지를 일정간격으로 설치하고 시스템을 이용하여 분사한 후 감수지의 영상을 스캔하여 영상처리를 통해 분석하는 방법으로 이루어졌다. 상 방향 분사 실험에서는 시스템과 대상의 거리가 0.9m~1.1m로 설정해둔 적정거리를 벗어나지 않았기 때문에 비 자동제어와 자동제어 상태 모두 양호한 결과를 보였다. 하지만 측 방향 분 사 실험에서는 비 자동제어 시 우측 열은 98.09%의 분 사율을 보였으나 좌측 열은 69.25%로 낮게 나타났다. 이는 실험이 수행된 배 과원의 경우 과수의 좌측 열이 수평하게 식재되어 있지 않았기 때문으로 비자동제어 상태에서는 좌측열의 과수에 분사되는 양이 줄어들었으나 자동제어 상태에서는 좌, 우측열의 과수에 분사되는 양이 각각 92.66%, 94.64%로 균일하게 나타났다. 시스템 의 제어 속도를 측정하기 위하여 방향 별 약대의 속도를 측정하였고 각각의 속도는 수직방향 100mm/s, 수평 방향 100mm/s, 각 변화 3o/s로 측정되었다. 초기 목적했 던 바와 같이 과수의 형태, 거리에 따라 약대가 적정 거리를 유지하며 작업을 진행함으로 인해서 균일한 살포량을 유지 할 수 있음을 확인하였다.

The purpose of the study was to evaluation of the radiation dose reduction using various automatic exposure control (AEC) systems in different manufactures multi-detector computed tomography (MDCT). We used three different manufacturers for the study: General Electric Healthcare, Philips Medical systems and Siemens Medical Solutions. The general scanning protocol was created for the each examination with the same scanning parameters as many as possible. In the various AEC systems, the evaluation of reduced-dose was evaluated by comparing to fixed mAs with using body phantom. Finally, when we applied to AEC for three manufacturers, the radiation dose reduction decreased each 35.3% in the GE, 58.2% in the Philips, and 48.6% in the Siemens. This applies to variety of the AEC systems which will be very useful to reduce the dose and to maintain the high quality.

본 연구에서는 유비쿼터스 식물공장의 재배환경에 필요한 요소들의 센서 네트워크를 구성하고 자동으로 감지하여 적응형 뉴로-퍼지 추론시스템을 통하여 환경변화를 추론하여 식물공장의 재배환경을 적절하게 제어할 수 있는 새로운 자동제어시스템의 프레임워크를 제안하고, 이를 설계하였다. 유비쿼터스 식물공장 환경을 제어하기 위하여 식물공장의 재배환경에 영향을 미치는 환경요소인 실내온도, 근권온도, 습도, 광도, CO2 농도를 측정할 수 있는 센서 네트워크를 구성하고 측정된 환경요소의 변화에 따라 램프, 환기, 습도, CO2 농도, 온도를 제어할 수 있는 장치를 자동으로 제어할 수 있는 식물공장 자동제어시스템을 설계하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 센서를 통하여 받아들이는 입력값을 퍼지소속함수로 변화하고 적응형 뉴로-퍼지시스템에 따라 추론하고 평가하여 보다 정밀하게 식물공장을 자동으로 제어할 수 알고리즘을 개발하였고 이를 구현하였다. 개발된 자동제어시스템을 상추 식물공장에 적용한 결과 만족스러운 시험결과를 얻을 수 있었다. 향후 연구로는 식물공장에서 재배하고 있는 작물별 생장모델의 적합도 검정 및 개선을 위하여, 작물별 재배규칙을 보다 상세히 도출하는 것이 필요하고, 작물의 재배에 필요한 지식을 보다 정량적으로 표현하고 지식상에 내포하고 있는 불확실성을 해결하는 것이 필요하다. 더 나아가 식물공장에서 환경인자간의 상호관련성을 보다 정밀하게 수식화하고 이를 추론할 수 있는 정밀하고 과학적인 자동제어시스템의 개발이 필요하다.

본 연구에서는 국내의 시설 내 작물재배에 적합한 자동관수 기술을 개발하기 위한 첫 단계로 전기저항의 변화원리를 이용하는 워터마크 센서를 장착한 소형 컨트롤러를 작물재배에 활용하여 자동관수기술의 효용성을 구명하고자 하였다. 이를 위해 비닐하우스 내에 다른 토성을 갖는 토양을 격리베드에 인공적으로 조성한 후 토마토를 정식하여 수분퍼텐셜을 -20kPa 수준으로 자동으로 조절하면서 재배하였다. 점적관수에 따른 토양 내 깊이별 수분변화는 Sentek 축전형 수분센서를 이용하여 측정하였다. 워터마크센서를 이용한 수분퍼텐셜 제어성능은 (-)20kPa 수준부근에서 유지되지 않고 반복적으로 0~(-)20kPa 대역에서 높은 변화 값을 나타내어 안정적이지 못한 것으로 나타났다. 특히, 물 공급은 관수시마다 약 50~60분 비교적 긴 시간동안 진행되어 수분공급이 과잉되는 문제가 나타났으며 건조시에도 수분퍼텐셜의 변화가 계단응답 반응의 형태로 변하는 불량한 측정해상도를 나타내었다. 이러한 문제는 워터마크센서의 토양과 전극 접촉형태가 다공컵식 수분장력계에 비해 수분값에 연속적으로 반응할 수 없는 구조이기 때문인 것으로 판단하였다. 자동관수에 따른 토양종류별 수분변화는 그 기울기가 토성별로 서로 달랐으며 양질사토의 경우 수분함량의 변화정도가 가장 높았다. 수분함량의 변화속도는 낮과 밤의 경우 시간에 따른 변화율이 달라서 변곡선의 형태를 나타내었다. 이러한 이유는 낮과 밤의 일교차와 태양광 유무에 의하여 수분증발량 차이가 발생하였기 때문인 것으로 판단하였다. 직물에서 20cm 떨어진 지점의 깊이별 수분함량은 작물에 인접한 위치와 비교하였을 때 세가지 토양 모두 관수에 의한 변화정도는 미미하여 직물에 인접한 곳만 수분공급이 효율적으로 이루어지는 것을 확인하였다. 추후 연구에서 양질사토 베드에서 관찰된 토마토 생육 불량 문제 개선과 관수멈춤 시간을 적용하여 물공급의 과잉 문제를 해결하는 보완실험이 요구되었다.

This paper presents the design and automatic control methods employed to implement a open-close mechanism for a food compression processor. The automatic open-close mechanism is intended as a robust approach in compressing incoming food that posses a wide range of physical properties. The method is based on the estimation of compression pressure through current measurement. Test results show that the proposed mechanism effectively controls the compression pressure of the processed food which results in enhanced overall system robustness.