[ICCAS 2023] 기조강연1 및 초청강연 1~3

 

 

▲18일 첫번째 초청강연이 열린 여수 베네치아호텔 컨벤션센터 모습

 

18일부터 본격적으로 시작한 ‘제23회 국제제어자동화시스템컨퍼런스(ICCAS 2023)’는 오전 개막식을 시작으로 첫번째 기조강연 행사와 초청강연 행사가 열렸다.

 

첫번째 기조강연은 덴마크공대 헨릭 매드센(Henrik Madsen) 교수가 'A Hierarchy of Controllers for Operating the Future Weather-Driven Energy System(미래의 기상 기반 에너지 시스템을 운영하기 위한 컨트롤러 계층)'을 주제로 ICCAS 2023 행사의 본격적인 장을 열었다.

 

 

 

▲덴마크공대 헨릭 매드센(Henrik Madsen) 교수의 첫 기조강연 모습

 

매드센 교수는 이날 강연에서 미래의 날씨에 따른 분산형 에너지 시스템을 제어하는 데 필요한 컨트롤러 계층 구조에 대해 설명했다. 전통적으로 전력 시스템은 수요에 따라 생산이 이루어지도록 운영되고 계획된다. 그러나 날씨에 따른 에너지 시스템을 효율적으로 구현하려면 수요가 생산을 따르는 시스템이 필요하다. 이를 위해서는 기본적으로 모든 유형의 최종 사용자와 모든 집합 수준에서 유연성을 활성화하기 위한 제어 기반 방법이 필요하다. 매드센 교수는 유연성 옵션을 최대화하기 위해서는 에너지-물 결합과 같은 에너지 시스템 통합 및 부문 결합의 모든 측면을 고려해야 한다고 주장했다. 그는 오늘날 전력 시장은 '메릿 오더 비딩(merit-order bidding)'과 '클리어링(clearing)' 원칙을 기반으로 한다며, 이러한 기존 시장 원리가 최종 사용자의 유연성을 활성화하는 데 적합하지 않은 이유라며, 대신 컨트롤러 계층을 사용하는 것이 좋다고 주장했다. 핵심 요소는 현대 제어 이론으로 처리할 수 있는 역학 및 변형에 대한 설명이 포함된 소위 유연성 기능(Flexbility function)이라며, '스마트-에너지운영체계(Smart-Energy OS)'라고 불리는 전체 프레임워크는 에너지 시스템의 디지털화를 나타내며, 이러한 프레임워크는 풍력 및 태양광 발전이 널리 보급된 전력 시스템의 기본적으로 모든 균형 및 보조 서비스에 사용될 수 있을 것이라고 말했다.

 

오후에는 박부견 포스텍 교수, 심형보 서울대 교수, 일본 히로시마대 마사사키 나가하라 교수의 초청강연 세 개가 동시에 진행되었다.

 

 

 

▲포스텍 박부견 교수가 강연하고 있다.

 

포스텍 박부견 교수는 'Numerical Techniques for Analysis of Time Delay Systems(시간 지연 시스템 분석을 위한 수치 기법)'을 주제로 첫 초청강연을 시작했다.

 

박 교수는 전기 시스템, 생물 시스템, 화학 과정, 소셜 네트워크와 같은 자연 시스템뿐만 아니라 네트워크와 같은 인공 시스템에서도 시간 지연이 있다면서 시간 지연 시스템은 유한 차원이 아닌 무한 차원이기 때문에 분석 기술로는 시간 지연 시스템을 거의 처리하지 못한다고 말했다. 박 교수는 이날 강연에서 시간 지연 시스템 분석을 위한 의미 있는 수치 기법을 다루었다. 그는 1999년에 선형 행렬 부등식의 관점에서 시간 지연 시스템의 지연 종속 안정성 조건을 생성하는 데 중요한 역할을 하는 적분 부등식이 도입되었다고 말했다. 적분 부등식에는 내부에 두 종류의 벡터가 있는데, 즉, 적분의 함수인 상태 파생 벡터와 그렇지 않은 다른 벡터로 지연 종속 안정성 조건을 구성한다며, 이 연구는 선형 행렬 부등식을 기반으로 한 수치 기법을 사용하여 시간 지연 시스템에 대한 강력한 제어에 대한 새로운 방향을 제시했다고 소개했다. 적분 부등식 보조 정리가 시간 지연 시스템에 대한 다양한 지연 종속 기준을 안내하는 데 중요한 역할을 한 반면, 젠슨(Jensen) 적분 부등식은 성능 저하를 희생하면서 결정 변수 수를 줄이는 방법으로 대안이 되었다며, 이는 2차 양의 적분 항을 적분 양의 2차 항으로 직접 느슨하게 하여 볼록 매개변수의 역전에 의해 가중치가 부여된 양의 함수의 선형 조합을 가져온다고 말했다. 박 교수는 2011년에 이러한 조합에 대해 상호 볼록성 하한 보조 정리가 제안되었는데, 이는 Jensen 부등 보조 정리의 성능 동작을 적분 부등 보조 정리의 성능 동작과 거의 동일하지만 훨씬 적은 결정 변수를 사용하여 극적으로 증가시켰다며, 따라서 이 보조정리는 수치 기법의 대규모 계산 문제를 극복했다고 이야기했다. 1999년 적분 부등식의 대안으로, 2011년 역볼록 하한 보조 정리와 결합된 Jensen 적분 부등식은 시간 지연 시스템의 안정성 분석을 위한 강력한 수학적 도구가 되었다며, 2015년에는 훨씬 더 엄격한 범위를 생성하기 위해 새로운 클래스의 적분 부등식이 생성되었는데, 함수를 직교 염기로 표현하면 총 에너지는 염기에 해당하는 각 성분의 에너지의 합이라며, 이 통찰력은 다양한 직교 기반을 기반으로 다중 차수 적분 부등식을 생성했다고 시간 지연 시스템 분석을 위한 수치 기법들을 소개했다.

 

 

 

▲심형보 서울대 교수가 강연하고 있다.

 

심형보 서울대 교수는 'Disturbance Observers with Large Bandwidth of Q-filter(Q-필터의 광대역 외란 관측기)'를 주제로 강연했다.

 

심 교수는 잘 알려진 외란 관측기를 특이섭동이론(Singular Perturbation Theory)으로 재해석하면서, 첫 번째 발견은 임의로 큰 매개변수 불확실성 하에서 견고한 안정성을 위한 필요충분조건이라며, 이 발견은 견고한 안정성을 위해 Q-필터의 계수를 설계하는 방법을 제공한다고 말했다. 또한 DOB(외란관측기)는 견고한 정상 상태 응답뿐만 아니라 견고한 "과도" 응답(구조를 약간 수정하여)도 보장하는 것으로 나타났다며, 분석은 상태 공간에서 수행되며 이는 비선형 플랜트 또는 다중 입력-다중 출력 플랜트에도 쉽게 적용된다고 말했다.

 

 

 

▲전문가들의 초청강연을 경청하고 있는 참가자들 모습

 

일본 히로시마대 마사사키 나가하라 교수는 'Compressed Sensing Approach to Resource-aware Control(자원 인식 제어에 대한 압축 감지 접근 방식)'을 주제로 세번째 초청강연을 진행했다.

 

 

 

▲일본 히로시마대 마사사키 나가하라 교수가 초청강연을 하고 있다.

 

나가하라 교수는 이날 강연에서 제어 시스템에 대한 압축 감지 접근 방식의 기본 개념을 설명했다. 압축 센싱은 신호 처리, 기계 학습, 통계 분야에서 널리 연구되어 왔다면서, 압축 감지의 핵심 아이디어는 데이터 이면의 희소성 특성을 활용하는 것이라고 말했다. 그러면서 예를 들어 그룹 테스트, 예비 회귀, 특징 추출 등의 기술이 있다고 말했다. 최근에는 이 아이디어가 시스템과 제어에도 적용되고 있다며, 특히 최대 무간섭 제어(Maximum Hands-off Control)라고도 알려진 희소 제어(Sparse Control)는 시스템 및 제어 분야에서 많은 주목을 받아왔다며, 자원 인식 제어로서 최대 무간섭 제어의 수학적 공식과 이를 물리적 분배 시스템, 멀티 드론 시스템 및 서모스 액티브(thermos active) 빌딩 시스템에 적용하는 방법을 보여주었다.

 

조규남 전문기자 ceo@irobotnews.com

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