자동차융합실험 동역학 및 진동 신호 측정 보고서

소개글

자동차융합실험 동역학 및 진동 신호 측정 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 진자 주기측정 실험

1) 이론 값과 측정치가 차이가 나는 이유
2) 카메라 사용 시 장점 및 단점
3) 초시계 사용 시 장점 및 단점
4) 기타 실험을 통해 얻은 결과
5) MATLAB 구동 결과
6) (Hook’s law F=-kx)을 이용한 단진자 주기 공식 유도

2. 엘리어싱을 고려한 측정

1) 이론값과 측정치가 차이나는 이유
2) 슬릿 개수에 따라 측정되는 RPM이 다른 이유
3) 영상에서 사용하는 frame/s (Hz)를 조사해보고 해당 Hz의 사용이유
4) 기타 실험에서 얻은 결과를 통한 다른 적용 가능분야 조사

본문내용

계한다. 하지만 이러한 조건들 하에서 시스템을 설계하여도 디지털 제어의 시 지연을 고려하면 공진 문제가 해결되지 못한다. 궤환 전류를 노치 필터에 통과시켜 능동감쇠를 하는 방법은 이미 많이 사용되고 있다. 궤환 과정에서 공진 주파수 대역의 성분을 감쇠시켜 공진 문제를 해결하여 시스템을 안정하게 만든다. 또한 Aliasing 현상을 이용하여 공진 주파수 대역의 성분을 디지털 영역에서 다른 주파수로 계측하여 능동감쇠를 구현할 수도 있다. LCL필터를 적용한 단상컨버터에서 공진 현상으로부터 안정할 수 있는 조건으로 fsample / 2 〈 fres 〈 5fsample / 6을 제시하였다. 이를 3상 시스템으로 확장하여 안정화가가능한 새로운 샘플링 주파수를 제시한다. 높은 스위칭주파수를 사용하는 시스템에서는 샘플링 주파수를 공진 주파수대역으로 낮추어도 디지털 제어의 충분한 동적 성능 확보가가능하다. 샘플링 주파수를 공진 주파수와 같게 설정 하게 되면전류를 계측하는 과정에서 Aliasing 현상이 일어나게 되고, 궤환되는 공진 주파수 대역의 전류는 디지털 영역에서 직류에가까운 저주파수 성분으로 보이게 된다. 이렇게 샘플링주파수를 공진 주파수와 같게 설정을 함으로써 능동감쇠의효과를 얻을 수 있고, 시스템을 안정하게 만들 수 있다. 하지만디지털 상에서의 지연 시간, 제어기의 이득 값, 필터 설계 값 등안정도를 결정하는 중요한 다른 변수들이 있기 때문에 Aliasing현상 이외에도 다른 요소들을 고려해야 한다. 그러므로 이 모든요소들을 고려하여 실제로 제안된 방법이 능동감쇠의 효과를가질 수 있음을 확인하기 위해서는 시스템의 모델링을 통한안정도 분석이 필요하다. LC필터를 사용한 전동기 구동 시스템에서 샘플링 주파수를 특정 주파수로 변화시켜 공진 문제를 해결하는 능동감쇠 방법을 제안하였다. 안정도 분석과 실험을 통해 제안된 방법이 실제로 공진 문제를 해결할 수 있음을 확인하였다.
② 안티 엘리어싱
주로 컴퓨터 게임을 할 때 그래픽이 깨지고 조각나 보이는 부분을 발견하고 불평한 경험이 누구에게나 있을 것이다. 마치 노이즈가 발생한 듯 우둘투둘하게 나타나는 이 선을 가리켜 일명 ‘계단 효과(Staircase Effect)’라고 부른다. 안티 에일리어싱(Anti-Aliasing, AA)은 게임이나 영상에서 나타나는 계단 현상, 즉 톱니 모양의 가장자리 선(jaggies)을 부드럽게 만드는 기술이다. 모니터에 보이는 이미지는 작은 사각형 모양의 점인 픽셀로 이루어져 있다. 그러나 사람의 손이나 자연물에는 직선이 없다. 모니터에서 오직 직선이나 사각형만을 그려도 된다면 별 문제가 없지만, 곡선까지 가지 않고 사선만 그려봐도 벌써 온전한 이미지 표현이 어렵다. 작은 사각형 모양의 픽셀이 모서리만을 맞대고 이어져 빈 공간이 생기거나 필요 없는 공간까지 점유하게 되기 때문이다. 디지털 출력물의 특성 상 완벽하게 제거하기 어려운 단점이 있다. 모니터에서 나타나는 사선을 확대하면 작은 사각형 점이 이어진 형태가 된다. 따라서 매끄러운 선이나 질감을 표현할 수 없고, 부자연스럽게 인식된다. 안티 에일리어싱은 픽셀이 연결되면서 표현하는 선에서 빠진 데이터를 보충하고 주변에 중간 색의 픽셀을 추가해 육안으로 볼 때 위화감 없이 자연스럽게 이미지를 표현하는 기술이다. 근본적으로 매끈한 사선이나 곡선을 만들 수는 없지만 최대한 근사값을 나타내는 원리이다. 안티 에일리어싱 기술은 크게 2가지로 나뉜다. 첫 번째는 샘플 레이트를 높이는 것이다. 멀티샘플링안티에일리어싱(Multi-SamplingAnti-Aliasing,MSAA)이나 SSAA(Super-Sampling Anti-Aliasing)이 대표적인 방법이다. MSAA는 픽셀 당 추출하는 샘플 지점을 2개 이상 만들어 여러 개의 중간색 픽셀을 나타내 계단 현상을 완화하는 방식이다. 각각의 프레임마다 최소 2번 이상의 샘플링이 필요해 많은 자원을 요구한다는 단점이 있다. 두 번째로는 가장자리를 희미하게 만들어 거슬리지 않게 후처리하는 방식으로 엔비디아의 FXAA(Fast ApproximateAnti-Aliasing),MFAA(Multi-FrameAnti-Aliasing)와,AMD의 MLAA(Morphological Anti-Aliasing)등 종류가 다양하다. 후처리 안티 에일리어싱은 블러 필터를 사용해 선과 배경의 경계를 흐릿하게 만들고 색 대비를 줄이는 방식이다. MSAA보다 적은 자원을 사용해 컴퓨터 부담을 줄이면서도 비슷한 결과물을 나타낸다. 엔비디아는 지난 2014년 MFAA를 발표하면서 MSAA와 결과물이 비슷하지만 PC 성능이 약 30%나 개선됐다고 밝히기도 했다. 단순한 선을 넘어 수많은 이미지를 표현하는 게임이나 컴퓨터 그래픽 영상이 사용자의 눈에 적합하고 자연스럽게 인식되기 위해서는 많은 자원이 필요하다. 그렇기 때문에 안티 에일리어싱 효과는 저사양 PC나 그래픽 카드에서 무리하게 적용할 경우 프레임 레이트 저하를 가져오는 원인이 되기도 한다. 더 많은 중간색을 나타내고 주변 색차를 줄이는 과정에서 연산 작업량이 대폭 증가하기 때문이다. 그래픽 카드 제조사마다의 독점적 기술도 있고 모든 그래픽 카드가 각각의 안티 에일리어싱 기술을 전부 지원하지는 않기 때문에, 특정 기술을 지원하는 애드온을 다운로드 받아 설치하는 옵션도 고려할 만하다. 무엇보다 중요한 것은 게임의 종류나 사용자의 PC 환경을 고려해 제일 편한 영상 효과를 선택하거나 또는 과감히 포기하는 것이다. 이미지 처리 기술의 발전도 결국 사용자의 쾌적한 경험에 기여하는 수단이기 때문이다.
참고문헌
https://namu.wiki/w/FPS
신동호, 김재석, 설승기. (2017). 전동기 구동 인버터에서 Aliasing 현상을 이용한 LC필터 공진 현상 억제. 전력전자학술대회논문집, 104-105.
http://www.dbpia.co.kr/Journal/ArticleDetail/NODE07225224
http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=alfnam71&logNo=100202856747
http://www.itworld.co.kr/news/97807

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