KR101688303B1 - Apparatus and method for estimating parameter of oscilation mode - Google Patents

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Abstract

진동 모드의 파라미터 추정 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모드의 파라미터 추정 장치는 시계열 신호를 입력 받아 기 설정된 샘플링 주기에 따라 샘플링하는 샘플링부, 샘플링된 데이터를 누적하여 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 스펙트럼을 획득하고, 상기 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대하여 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치, 첨두 주파수 및 상기 첨두 주파수에 대응하는 위상을 획득하는 스펙트럼 획득부 및 상기 누적된 데이터 샘플 개수에 따른 첨두 주파수 변화에 기초하여, 상기 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정부를 포함한다.An apparatus and a method for estimating a parameter of a vibration mode are disclosed. The apparatus for estimating a parameter of a vibration mode according to an embodiment of the present invention includes a sampling unit that receives a time series signal and samples it according to a predetermined sampling period, accumulates the sampled data, acquires a Fourier spectrum for each accumulated number of data samples A spectrum acquisition unit for acquiring a peak value, a peak frequency, and a phase corresponding to the peak frequency of the Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated data sample counts; and a control unit for controlling, based on the peak frequency change according to the accumulated number of data samples, And a parameter estimator for estimating a parameter of the vibration mode included in the time series signal.

Description

진동 모드의 파라미터 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING PARAMETER OF OSCILATION MODE}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING PARAMETER OF OSCILATION MODE [0002]

본 발명의 실시예들은 신호처리에서 계측한 신호에 포함된 중요 파라미터를 추정하는 기술과 전력계통에서 저주파 진동과 관련된다.Embodiments of the present invention relate to techniques for estimating critical parameters included in signals measured in signal processing and low frequency vibrations in a power system.

오늘날 급속히 발달한 산업화 정보화로 인해 전력계통은 대규모이면서 중 부하로 운용되는 특징을 가지고 있다. 이와 같은 전력계통의 특성은 다양한 안정도 문제를 발생하고, 안전 운전을 더욱 어렵게 하고 있다. 특히, 전력계통에서 발생하는 저주파 진동은 전력계통의 운용을 제한하고, 안전운전을 위협하고 있다. 따라서, 전력계통의 진동모드를 정확하게 추정하는 것은 전력계통의 운용에 있어서 중요한 정보를 제공하는 것이다.Due to the rapid development of industrialized information technology in today's world, the power system is characterized by large-scale and heavy-load operation. Such characteristics of the power system cause various stability problems and make safe driving more difficult. In particular, low frequency vibration generated in the power system limits the operation of the power system and threatens safe operation. Therefore, accurately estimating the vibration mode of the power system provides important information in the operation of the power system.

전력계통에서 발생하는 중요 진동 모드는 주로 2.5Hz 이하의 저주파 영역에서 발생한다. 또한, 전력계통의 규모가 크기 때문에 진동모드를 추정해야 할 신호가 매우 많고 종류도 다양하며, 모든 신호들이 독립적이지 않고 서로 종속되어 있다. 따라서, 전력계통에서 진동모드 추정은 이와 같은 전력계통의 진동모드 특징을 반영하여 빠르게 추정해야 안전운용에 이용할 수 있는 중요한 정보가 될 수 있다.Significant vibration modes occurring in the power system occur mainly in the low frequency region of 2.5 Hz or less. Also, due to the large scale of the power system, there are many signals to estimate the vibration mode, and there are various kinds, and all the signals are not independent but are dependent on each other. Therefore, the estimation of the vibration mode in the power system can be important information that can be used for safe operation by quickly estimating the vibration mode characteristics of the power system.

일반적으로, FFT(Fast Fourier Transform)을 이용하여, 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 주파수를 추정할 때, 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수가 진동 모드 주파수로 추정되며, 이론적으로는 누적된 데이터 샘플 개수가 무한대인 경우, 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수는 실제 진동 모드의 주파수와 동일하게 된다. 그러나, 짧은 시간 내에 진동 모드의 파라미터를 추정하기 위해서는 제한된 데이터 샘플 개수를 이용하여 진동 모드의 파라미터를 추정하여야 한다.Generally, when estimating the frequency of a vibration mode included in a time series signal by using FFT (Fast Fourier Transform), the peak frequency of the Fourier amplitude spectrum is estimated as a vibration mode frequency, and theoretically, In infinity, the peak frequency of the Fourier amplitude spectrum is equal to the frequency of the real vibration mode. However, in order to estimate the parameters of the vibration mode within a short time, the parameters of the vibration mode should be estimated using a limited number of data samples.

대한민국 공개특허 2002-0080789 (2002. 10. 23)Korean Patent Publication No. 2002-0080789 (October 23, 2002)

본 발명의 실시예들은 주어진 데이터에 대해서 반복적으로 이산 퓨리에 변환을 수행하여 가장 짧은 시간에 가장 정확하게 파라미터를 추정하는 샘플링 간격을 찾고 이를 이용하여 정확하게 파라미터를 추정하기 위한 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention are intended to provide an apparatus and method for finding a sampling interval that performs the discrete Fourier transform on a given data repeatedly for the most accurate time in the shortest time and estimating the parameters accurately using the sampling interval.

본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모드의 파라미터 추정 장치는, 시계열 신호를 입력 받아 기 설정된 샘플링 주기에 따라 샘플링하는 샘플링부, 샘플링된 데이터를 누적하여 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 스펙트럼을 획득하고, 상기 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대하여 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치, 첨두 주파수 및 상기 첨두 주파수에 대응하는 위상을 획득하는 스펙트럼 획득부 및 상기 누적된 데이터 샘플 개수에 따른 첨두 주파수 변화에 기초하여, 상기 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정부를 포함한다.The apparatus for estimating a parameter of a vibration mode according to an embodiment of the present invention includes a sampling unit for receiving a time series signal and sampling the time series signal according to a predetermined sampling period, accumulating the sampled data, acquiring a Fourier spectrum for each accumulated number of data samples A spectrum acquisition unit for acquiring a peak value, a peak frequency and a phase corresponding to the peak frequency of the Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated data sample counts, And a parameter estimator for estimating a parameter of the vibration mode included in the time series signal.

상기 파라미터 추정부는, 상기 첨두 주파수 변화에 기초하여 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정하고, 상기 추정된 데이터 샘플 개수를 이용하여 상기 진동 모드의 파라미터를 추정할 수 있다.The parameter estimator may estimate the number of data samples corresponding to the i-th period of the vibration mode based on the change in the peak frequency and estimate the parameter of the vibration mode using the estimated number of data samples.

상기 파라미터 추정부는, 상기 첨두 주파수 변화의 특이점을 획득하고, 상기 특이점을 이용하여, 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정할 수 있다.The parameter estimator may obtain a singular point of the peak frequency variation and estimate the number of data samples corresponding to the i < th > period of the vibration mode using the singular point.

상기 파라미터 추정부는, n개의 누적된 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수와 n-1개의 누적된 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수의 차이로부터 상기 특이점을 획득할 수 있다.The parameter estimator may obtain the singular point from a difference between a peak frequency corresponding to the number of n accumulated data samples and a peak frequency corresponding to n-1 accumulated data samples.

상기 파라미터 추정부는, 상기 특이점의 첨두 주파수와 상기 특이점 직전의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수의 평균값을 이용하여, 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정할 수 있다.The parameter estimator may estimate the number of data samples corresponding to the i-th period of the oscillation mode using the peak frequency of the singular point and the average value of the peak frequency for the accumulated number of data samples immediately before the singular point.

상기 파라미터 추정부는, 상기 특이점의 첨두 주파수와 다음 특이점이 나타나기 전까지의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수들의 중간값을 이용하여, 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정할 수 있다.The parameter estimator may estimate the number of data samples corresponding to the i-th period of the oscillation mode using the peak value of the singularity and the intermediate value of the peak frequencies for the accumulated number of data samples before the next singularity appears have.

상기 파라미터 추정부는, 상기 특이점의 첨두 주파수와 상기 특이점 직전의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수의 평균값 및 상기 특이점의 첨두 주파수와 다음 특이점이 나타나기 전까지의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수들의 중간값의 평균값을 이용하여, 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정할 수 있다.Wherein the parameter estimator calculates an average value of the peak frequency of the peak point of the singular point and a peak value of the peak value of the peak value of the peak value of the peak value of the peak value of the peak value of the peak value, It is possible to estimate the number of data samples corresponding to the i-th period of the vibration mode.

상기 파라미터 추정부는, 상기 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수 중 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수를 상기 진동 모드의 주파수로 추정할 수 있다.The parameter estimator may estimate a peak frequency corresponding to the number of data samples corresponding to the i-th cycle of the vibration mode among the peak frequencies of the Fourier amplitude spectrum as the frequency of the vibration mode.

상기 파라미터 추정부는, 상기 첨두 주파수에 대응하는 위상 중 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수에 대응하는 위상을 상기 진동 모드의 위상으로 추정할 수 있다.The parameter estimator may estimate a phase corresponding to the number of data samples corresponding to the i-th period of the vibration mode among the phases corresponding to the peak frequency as the phase of the vibration mode.

상기 파라미터 추정부는, 상기 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치 중 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두치를 이용하여 상기 진동 모드의 진동 계수(damping factor)를 추정할 수 있다.The parameter estimator may estimate a damping factor of the vibration mode using a peak value corresponding to the number of data samples corresponding to the i-th cycle of the vibration mode among the peak values of the Fourier amplitude spectrum.

상기 파라미터 추정부는, 상기 추정된 진동 계수를 이용하여 상기 진동 모드의 크기를 추정할 수 있다.The parameter estimator may estimate the magnitude of the vibration mode using the estimated vibration coefficient.

본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모드의 파라미터 추정 방법은 시계열 신호를 입력 받는 단계, 기 설정된 샘플링 주기에 따라 상기 시계열 신호를 샘플링하는 단계, 샘플링된 데이터를 누적하여 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 스펙트럼을 획득하는 단계, 상기 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대하여 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치, 첨두 주파수 및 상기 첨두 주파수에 대응하는 위상을 획득하는 단계 및 상기 누적된 데이터 샘플 개수에 따른 첨두 주파수 변화에 기초하여, 상기 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 파라미터를 추정하는 단계를 포함한다.A method of estimating a parameter of a vibration mode according to an embodiment of the present invention includes receiving a time series signal, sampling the time series signal according to a predetermined sampling period, accumulating the sampled data, Acquiring a Fourier spectrum, obtaining a peak value, a peak frequency, and a phase corresponding to the peak frequency of a Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated number of data samples, and obtaining a peak frequency change according to the accumulated number of data samples And estimating a parameter of the vibration mode included in the time series signal.

상기 진동 모드의 파라미터를 추정하는 단계는, 상기 첨두 주파수 변화에 기초하여 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정하는 단계 및 상기 추정된 데이터 샘플 개수를 이용하여 상기 진동 모드의 파라미터를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.Wherein estimating the parameter of the vibration mode comprises: estimating a number of data samples corresponding to an i < th > period of the vibration mode based on the peak frequency change; and estimating a parameter of the vibration mode And a step of estimating.

상기 데이터 샘플 개수를 추정하는 단계는, 상기 첨두 주파수 변화의 특이점을 획득하는 단계 및 상기 특이점을 이용하여, 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.Estimating the number of data samples may further include obtaining a singular point of the peak frequency variation and estimating the number of data samples corresponding to the i < th > period of the vibration mode using the singular point .

상기 첨두 주파수 변화의 특이점을 획득하는 단계는, n개의 누적된 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수와 n-1개의 누적된 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수의 차이로부터 상기 특이점을 획득할 수 있다.Obtaining the singular point of the peak frequency variation may obtain the singular point from a difference between a peak frequency corresponding to the number of accumulated n data samples and a peak frequency corresponding to n-1 accumulated data sample counts.

상기 데이터 샘플 개수를 추정하는 단계는, 상기 특이점의 첨두 주파수와 상기 특이점 직전의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수의 평균값을 이용하여, 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정할 수 있다.The step of estimating the number of data samples may include estimating the number of data samples corresponding to the i-th period of the oscillation mode using the peak frequency of the singular point and the average value of the peak frequency for the accumulated number of data samples immediately before the singular point, can do.

상기 데이터 샘플 개수를 추정하는 단계는, 상기 특이점의 첨두 주파수와 다음 특이점이 나타나기 전까지의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수들의 중간값을 이용하여, 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정할 수 있다.Wherein the step of estimating the number of data samples comprises the step of estimating the number of data samples corresponding to the i < th > period of the oscillation mode by using the peak value of the singularity and the intermediate value of the peak frequencies for the number of accumulated data samples before the next singularity appears, It is possible to estimate the number.

상기 데이터 샘플 개수를 추정하는 단계는, 상기 특이점의 첨두 주파수와 상기 특이점 직전의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수의 평균값 및 상기 특이점의 첨두 주파수와 다음 특이점이 나타나기 전까지의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수들의 중간값의 평균값을 이용하여, 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정할 수 있다.Wherein the step of estimating the number of data samples comprises calculating a peak frequency of the singular point, an average value of the peak frequency with respect to the accumulated number of data samples immediately before the singular point, and a peak frequency of the singular point with respect to the cumulative number of data samples before the next singularity appears It is possible to estimate the number of data samples corresponding to the i < th > period of the vibration mode using the average value of the median values of the peak frequencies.

상기 진동 모드의 파라미터를 추정하는 단계는, 상기 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수 중 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수를 상기 진동 모드의 주파수로 추정할 수 있다.The step of estimating the parameter of the vibration mode may estimate a peak frequency corresponding to the number of data samples corresponding to the i-th cycle of the vibration mode among the peak frequencies of the Fourier amplitude spectrum as the frequency of the vibration mode.

상기 진동 모드의 파라미터를 추정하는 단계는, 상기 첨두 주파수에 대응하는 위상 중 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수에 대응하는 위상을 상기 진동 모드의 위상으로 추정할 수 있다.The step of estimating the parameter of the vibration mode may estimate a phase corresponding to the number of data samples corresponding to the i-th period of the vibration mode among the phases corresponding to the peak frequency as the phase of the vibration mode.

상기 진동 모드의 파라미터를 추정하는 단계는, 상기 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치 중 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두치를 이용하여 상기 진동 모드의 진동 계수(damping factor)를 추정할 수 있다.Wherein the step of estimating the parameter of the vibration mode includes calculating a damping factor of the vibration mode by using a peak value corresponding to the number of data samples corresponding to the i-th period of the vibration mode among the peak values of the Fourier amplitude spectrum Can be estimated.

상기 진동 모드의 파라미터를 추정하는 단계는, 상기 추정된 진동 계수를 이용하여 상기 진동 모드의 크기를 추정할 수 있다.The step of estimating the parameter of the vibration mode may estimate the magnitude of the vibration mode using the estimated vibration coefficient.

본 발명의 일 실시예에 따른 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램은 기 설정된 샘플링 주기에 따라 시계열 신호를 샘플링하는 단계, 샘플링된 데이터를 누적하여 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 스펙트럼을 획득하는 단계, 상기 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대하여 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치, 첨두 주파수 및 상기 첨두 주파수에 대응하는 위상을 획득하는 단계 및 상기 누적된 데이터 샘플 개수에 따른 첨두 주파수 변화에 기초하여, 상기 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 파라미터를 추정하는 단계를 실행시킬 수 있다.A computer program stored in a recording medium according to an exemplary embodiment of the present invention includes a step of sampling a time series signal according to a preset sampling period, accumulating sampled data to obtain a Fourier spectrum for each accumulated number of data samples, Obtaining a peak value, a peak frequency and a phase corresponding to the peak frequency of a Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated data sample counts, and based on the peak frequency variation according to the accumulated number of data samples, And estimating a parameter of the vibration mode.

본 발명의 실시예들에 따르면, 누적된 데이터 샘플 개수에 따른 첨두 주파수의 변화를 이용하여, 진동 모드의 파라미터를 추정함으로써, 적은 수의 샘플링 데이터만으로도 파라미터 추정의 속도 및 정확성을 향상시킬 수 있다. According to embodiments of the present invention, by estimating the parameters of the vibration mode using the change of the peak frequency according to the accumulated number of data samples, the speed and accuracy of parameter estimation can be improved with only a small number of sampling data.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모드 추정 장치의 구성도
도 2는 누적된 데이터 샘플 개수에 따른 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수 변화의 예시도
도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 진동 모드의 파라미터를 추정한 결과를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모드의 파라미터 추정 방법의 순서도
도 6은 첨두 주파수 변화에 기초하여 진동 모드의 파라미터를 추정하는 상세 절차를 나타낸 순서도
1 is a block diagram of a vibration mode estimating apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 shows an example of the peak frequency variation of the amplitude spectrum according to the number of accumulated data samples
FIGS. 3 and 4 are diagrams showing the results of estimation of parameters of a vibration mode, according to an embodiment of the present invention; FIG.
5 is a flowchart of a method of estimating a parameter of a vibration mode according to an embodiment of the present invention
6 is a flowchart showing a detailed procedure for estimating a parameter of a vibration mode based on a change in peak frequency

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following detailed description is provided to provide a comprehensive understanding of the methods, apparatus, and / or systems described herein. However, this is merely an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification. The terms used in the detailed description are intended only to describe embodiments of the invention and should in no way be limiting. Unless specifically stated otherwise, the singular form of a term includes plural forms of meaning. In this description, the expressions "comprising" or "comprising" are intended to indicate certain features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, Should not be construed to preclude the presence or possibility of other features, numbers, steps, operations, elements, portions or combinations thereof.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모드 파라미터 추정 장치(100)의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an apparatus 100 for estimating a vibration mode parameter according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모드 파라미터 추정 장치(100)는 샘플링부(110), 스펙트럼 획득부(120) 및 파라미터 추정부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an apparatus 100 for estimating a vibration mode parameter according to an exemplary embodiment of the present invention includes a sampling unit 110, a spectrum acquisition unit 120, and a parameter estimation unit 130.

한편, 도 1에 도시된 진동 모드 추정 장치(100)에 포함된 각 구성(110, 120 및 130)은 반드시 물리적으로 분리된 별도의 장치에 의해 구현되는 것은 아니며, 구체적 동작에 있어서 명확히 구분되지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 진동 모드 추정 장치(100)는 예를 들어, DSP(Digital Signal Processor)와 같은 하드웨어에 의해 구현될 수 있으며, 각 구성(110, 120 및 130)은 DSP에서 수행되는 기능에 따라 구분한 것일 수 있다.Meanwhile, the respective components 110, 120, and 130 included in the vibration mode estimation apparatus 100 shown in FIG. 1 are not necessarily implemented by separate devices that are physically separated from each other, . For example, the vibration mode estimation apparatus 100 shown in FIG. 1 may be implemented by hardware such as, for example, a DSP (Digital Signal Processor), and each of the configurations 110, 120, The function may be classified according to the function.

샘플링부(110)는 시계열 신호를 입력받아 미리 설정된 샘플링 간격에 따라 샘플링할 수 있다. 이때, 시계열 신호는 예를 들어, 전력 계통에서 측정된 신호이거나 사용자에 의해 임의로 생성된 신호일 수 있다.The sampling unit 110 may receive the time series signal and may sample the time series signal according to a predetermined sampling interval. At this time, the time series signal may be, for example, a signal measured in the power system or a signal arbitrarily generated by the user.

한편, 샘플링부(110)의 샘플링 간격은 미리 설정된 값을 사용할 수 있으며, 파라미터 추정의 정확성, 계산 부하 등을 고려하여 사용자에 의해 적절한 값으로 설정 및 변경 가능하다. Meanwhile, the sampling interval of the sampling unit 110 can be set to a predetermined value, and can be set and changed to an appropriate value by the user in consideration of the accuracy of parameter estimation, calculation load, and the like.

스펙트럼 획득부(120)는 샘플링부(110)에 의해 샘플링된 데이터를 누적하여, 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 스펙트럼을 획득할 수 있다. 구체적으로, 스펙트럼 획득부(120)는 샘플링부(110)에 의해 샘플링된 데이터를 순차적으로 누적하고, 누적된 데이터를 퓨리에 변환하여 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 스펙트럼을 획득할 수 있다. The spectrum acquisition unit 120 accumulates data sampled by the sampling unit 110 and acquires a Fourier spectrum for each accumulated number of data samples. Specifically, the spectrum acquisition unit 120 sequentially accumulates data sampled by the sampling unit 110, and Fourier-transforms the accumulated data to acquire a Fourier spectrum for each accumulated number of data samples.

한편, 스펙트럼 획득부(120)는 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대하여 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치, 첨두 주파수 및 첨두 주파수에 대응하는 위상을 획득할 수 있다. 이때, 첨두 주파수는 퓨리에 진폭 스펙트럼에서 첨두치에 대응하는 주파수를 의미한다. On the other hand, the spectrum acquisition unit 120 may acquire a phase corresponding to the peak value, the peak frequency, and the peak frequency of the Fourier amplitude spectrum for each accumulated number of data samples. At this time, the peak frequency means a frequency corresponding to the peak value in the Fourier amplitude spectrum.

구체적으로, 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치는 수학식 1을 이용하여 획득할 수 있다.Specifically, the peak value of the Fourier amplitude spectrum can be obtained using Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112015005971316-pat00001
Figure 112015005971316-pat00001

이때, A(ω)는 퓨리에 진폭 스펙트럼을 의미한다.Here, A (?) Means the Fourier amplitude spectrum.

따라서, 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 진폭 스펙트럼의 첨두치는 수학식 2와 같다.Therefore, the peak value of the amplitude spectrum for each of the accumulated number of data samples is expressed by Equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112015005971316-pat00002
Figure 112015005971316-pat00002

이때, n은 누적된 데이터 샘플 개수, An(ω)는 n개의 데이터 샘플을 누적한 데이터에 대한 퓨리에 진폭 스펙트럼을 각각 의미한다.In this case, n denotes the number of accumulated data samples, and An (?) Denotes a Fourier amplitude spectrum for data obtained by accumulating n data samples, respectively.

한편, 각각의 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수는 수학식 3을 이용하여 획득 수 있다.On the other hand, the peak frequency of each Fourier amplitude spectrum can be obtained using Equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112015005971316-pat00003
Figure 112015005971316-pat00003

따라서, 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수는 수학식 4와 같다.Thus, the peak frequency of the Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated number of data samples is given by Equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112015005971316-pat00004
Figure 112015005971316-pat00004

한편, 첨두 주파수에 대응하는 위상은 퓨리에 위상 스펙트럼으로부터 구할 수 있으며, 이는 수학식 5와 같다. On the other hand, the phase corresponding to the peak frequency can be obtained from the Fourier phase spectrum, which is shown in Equation (5).

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure 112015005971316-pat00005
Figure 112015005971316-pat00005

이때,

Figure 112015005971316-pat00006
는 퓨리에 위상 스펙트럼을 의미한다.At this time,
Figure 112015005971316-pat00006
Means the Fourier phase spectrum.

따라서, 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수에 대응하는 위상은 수학식 6과 같다.Thus, the phase corresponding to the peak frequency of the Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated number of data samples is shown in Equation (6).

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112015005971316-pat00007
Figure 112015005971316-pat00007

이때,

Figure 112015005971316-pat00008
은 n개의 데이터 샘플을 누적한 데이터에 대한 퓨리에 위상 스펙트럼을 의미한다.At this time,
Figure 112015005971316-pat00008
Refers to the Fourier phase spectrum for the data in which n data samples are accumulated.

파라미터 추정부(130)는 누적된 데이터 샘플 개수에 따른 첨두 주파수의 변화에 기초하여, 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 파라미터를 추정할 수 있다. The parameter estimator 130 may estimate the parameter of the vibration mode included in the time-series signal based on the change of the peak frequency according to the accumulated number of data samples.

구체적으로, 스펙트럼 획득부(120)에 의해 획득된 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수는 누적된 데이터 샘플 개수에 따라 변화하게 된다. 파라미터 추정부(130)는 이러한 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수 변화를 이용하여, 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정하고, 추정된 데이터 샘플 개수를 이용하여 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 파라미터를 추정할 수 있다.Specifically, the peak frequency of the amplitude spectrum obtained by the spectrum acquisition unit 120 changes according to the accumulated number of data samples. The parameter estimator 130 estimates the number of data samples corresponding to the i-th period of the oscillation mode using the peak frequency variation of the amplitude spectrum, and estimates the number of data samples corresponding to the oscillation mode included in the time series signal Parameters can be estimated.

한편, 누적된 데이터 샘플 개수에 따른 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수의 변화에 대해 설명하면 다음과 같다.  A change in the peak frequency of the amplitude spectrum according to the accumulated number of data samples will be described below.

이산 퓨리에 변환에서 이산 퓨리에 스펙트럼의 주파수 해상도는 수학식 7과 같다.The frequency resolution of the discrete Fourier spectrum in the discrete Fourier transform is given by Equation (7).

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure 112015005971316-pat00009
Figure 112015005971316-pat00009

이때,

Figure 112015005971316-pat00010
는 주파수 해상도, n은 데이터 샘플 개수, t는 샘플링 간격, T는 총 샘플링 시간을 의미한다.At this time,
Figure 112015005971316-pat00010
N is the number of data samples, t is the sampling interval, and T is the total sampling time.

한편, 스펙트럼 누설이 없다고 가정하면, 이산 퓨리에 변환을 통해 획득되는 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수는 수학식 8과 같다.On the other hand, assuming that there is no spectral leakage, the peak frequency of the amplitude spectrum obtained through the discrete Fourier transform is expressed by Equation (8).

[수학식 8]&Quot; (8) "

Figure 112015005971316-pat00011
Figure 112015005971316-pat00011

이때, ω*는 실제 진동 모드 주파수를 의미하며, round는 괄호 안의 값을 소수점 첫째 자리에서 반올림하는 함수를 의미한다.In this case, ω * denotes the actual vibration mode frequency, and round denotes a function of rounding the value in parentheses at the first decimal place.

결과적으로, 이산 퓨리에 변환을 통해 획득된 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수와 실제 진동 모드 주파수 사이의 오차는 수학식 9와 같다.As a result, the error between the peak frequency of the amplitude spectrum obtained through the discrete Fourier transform and the actual vibration mode frequency is expressed by Equation (9).

[수학식 9] &Quot; (9) "

Figure 112015005971316-pat00012
Figure 112015005971316-pat00012

수학식 9로부터 이산 퓨리에 변환을 통해 획득되는 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수는 ω*nt의 나머지가 0일 때, 실제 진동 모드의 주파수와 동일함을 알 수 있다. 예를 들어, ω*가 1.04 [Hz]이고 Δω가 0.03 [Hz]인 경우, 이산 퓨리에 변환을 통해 획득되는 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수는 1.05 [Hz]가 된다. 반면, ω*가 1.04 [Hz]이고 Δω가 0.04 [Hz]인 경우, 이산 퓨리에 변환을 통해 획득되는 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수는 1.04 [Hz]가 되어 실제 진동 모드 주파수와 동일하게 된다.From Equation (9), it can be seen that the peak frequency of the amplitude spectrum obtained through discrete Fourier transform is the same as the frequency of the actual vibration mode when the remainder of? * Nt is zero. For example, when ω * is 1.04 [Hz] and Δω is 0.03 [Hz], the peak frequency of the amplitude spectrum obtained through discrete Fourier transform is 1.05 [Hz]. On the other hand, when ω * is 1.04 [Hz] and Δω is 0.04 [Hz], the peak frequency of the amplitude spectrum obtained through the discrete Fourier transform becomes 1.04 [Hz] and becomes equal to the actual vibration mode frequency.

한편, 수학식 7을 이용하여 수학식 8을 정리하면, 수학식 8은 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.On the other hand, by summarizing Equation (8) using Equation (7), Equation (8) can be expressed as Equation (10).

[수학식 10]&Quot; (10) "

Figure 112015005971316-pat00013
Figure 112015005971316-pat00013

수학식 9 및 10으로부터 이산 퓨리에 변환을 통해 획득되는 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수는 누적된 데이터 샘플의 개수에 의해 변동되며, 이에 따라, 퓨리에 변환을 통해 획득된 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수와 실제 진동 모드 주파수 사이의 오차 역시 누적된 데이터 샘플 개수에 따라 변동됨을 알 수 있다. 이를 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.From Equations 9 and 10, the peak frequency of the amplitude spectrum obtained through the discrete Fourier transform is varied by the number of accumulated data samples, so that the difference between the peak frequency of the amplitude spectrum obtained through the Fourier transform and the actual oscillation mode frequency Is also varied according to the number of accumulated data samples. This will be described in more detail with reference to FIG.

도 2는 누적된 데이터 샘플 개수에 따른 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수 변화의 예시도이다. Figure 2 is an illustration of the peak frequency variation of the amplitude spectrum according to the number of accumulated data samples.

구체적으로, 도 2는 실제 진동 모드 주파수(ω*)가 0.7854[Hz], 샘플링 간격(t)이 0. 1 [s], 총 샘플링 시간(T)이 6.4[s]인 경우, 누적된 데이터 샘플 개수에 따른 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수의 변화를 나타낸다. 또한, 가로축은 누적된 데이터 샘플의 개수, 세로축은 첨두 주파수를 각각 의미하며, 세로축의 단위는 Hz이다. 또한, 0.8[Hz] 부근에 실선으로 표시된 부분은 실제 진동 모드 주파수를 의미한다.More specifically, FIG. 2 shows the case where the actual vibration mode frequency? * Is 0.7854 [Hz], the sampling interval t is 0.1 [s], and the total sampling time T is 6.4 [s] It shows the change of the peak frequency of the amplitude spectrum according to the number of samples. The horizontal axis represents the number of accumulated data samples, the vertical axis represents the peak frequency, and the vertical axis represents Hz. A portion indicated by a solid line in the vicinity of 0.8 [Hz] means the actual vibration mode frequency.

도 2에 도시된 예에서, 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수는 누적된 데이터 샘플의 개수가 증가함에 따라 실제 진동 모드 주파수 주변을 진동하면서 점진적으로 실제 진동 모드 주파수에 근접하게 됨을 알 수 있다. In the example shown in FIG. 2, it can be seen that the peak frequency of the amplitude spectrum gradually approaches the actual vibration mode frequency while vibrating around the actual vibration mode frequency as the number of accumulated data samples increases.

따라서, 이론적으로는 누적된 데이터 샘플의 개수가 무한대인 경우, 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수는 실제 진동 모드 주파수와 동일하게 된다. 그러나, 실제 구현에서 무한대의 데이터 샘플을 획득하는 것은 불가능하다. 또한, 누적된 데이터 샘플의 개수가 증가할수록 첨두 주파수를 통해 추정되는 진동 모드 주파수는 실제 진동 모드 주파수에 근접하게 되나, 진동 주파수 추정에 걸리는 시간 역시 증가하게 된다. Therefore, theoretically, when the number of accumulated data samples is infinite, the peak frequency of the amplitude spectrum becomes equal to the actual vibration mode frequency. However, it is impossible to obtain infinite data samples in actual implementations. Also, as the number of accumulated data samples increases, the vibration mode frequency estimated through the peak frequency becomes closer to the actual vibration mode frequency, but the time required for the vibration frequency estimation also increases.

한편, 도 2에 도시된 예에서, 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수는 누적된 데이터 샘플 개수가 특정한 값(즉, 실제 진동 모드의 i번째 주기에 근접하는 누적된 데이터 샘플 개수)일 때, 실제 진동 모드 주파수에 근접한 값을 가짐을 알 수 있다. 따라서, 제한된 데이터 샘플을 이용하여 정확한 진동 모드 주파수를 추정하기 위해서는 실제 진동 모드 주파수에 근접한 첨두 주파수를 획득할 수 있는 데이터 샘플 개수를 찾을 필요가 있다. On the other hand, in the example shown in Fig. 2, when the number of accumulated data samples is a specific value (i.e., the number of accumulated data samples close to the i-th cycle of the actual vibration mode), the peak frequency of the amplitude spectrum As shown in Fig. Therefore, in order to estimate the accurate vibration mode frequency using a limited data sample, it is necessary to find the number of data samples capable of obtaining a peak frequency close to the actual vibration mode frequency.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 파라미터 추정부(130)는 누적된 데이터 샘플 개수의 증가에 따른 첨두 주파수 변화의 특이점을 획득하고, 획득된 특이점을 이용하여 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 누적된 데이터 샘플 개수를 추정할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the parameter estimator 130 obtains the singularity of the peak frequency variation according to the increase in the number of accumulated data samples, and calculates the i < th > The number of accumulated data samples corresponding to the period can be estimated.

구체적으로, 도 2에 도시된 예에서, 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수는 누적된 데이터 샘플의 개수가 증가함에 따라 점진적으로 감소하다가, ω*nt의 나머지가 변화함에 따라 특정 부분(210, 220, 230 및 240)에서 갑자기 증가하게 됨을 알 수 있다. 이하에서는 누적된 데이터 샘플의 개수가 증가함에 따라 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수가 증가하는 지점을 첨두 주파수 변화의 특이점이라고 정의한다. 이러한, 첨두 주파수 변화의 특이점은 이론적으로는 진동 모드의 (2m+1)/2주기에서 발생한다(이때, m은 양의 정수).More specifically, In the example shown in Figure 2, the peak frequency of the amplitude spectrum is a specific part (210, 220, 230 as the rest of the while gradually decreases with increasing the number of the accumulated data samples, ω * nt is changed, and 240). Hereinafter, the point at which the peak frequency of the amplitude spectrum increases as the number of accumulated data samples increases is defined as the singular point of the peak frequency change. This singularity of the peak frequency change occurs theoretically in the (2m + 1) / 2 period of the oscillation mode, where m is a positive integer.

파라미터 추정부(130)는 n개의 누적된 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수와 n-1개의 누적된 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수의 차이로부터 첨두 주파수 변화의 특이점(210, 220, 230 및 240)을 획득할 수 있다. 즉, 상기한 바대로, 첨두 주파수 변화의 특이점(210, 220, 230 및 240)은 누적된 데이터 샘플 개수의 증가에 따라 첨두 주파수가 감소하다가 급격하게 증가하는 지점이다. 따라서, 파라미터 추정부(130)는 아래 수학식 11의 값이 양(+)이 되는 지점을 찾음으로써 첨두 주파수 변화의 특이점을 획득할 수 있다. The parameter estimator 130 determines the singularities 210, 220, 230, and 240 of the peak frequency change from the difference between the peak frequency corresponding to the n accumulated data sample counts and the peak frequency corresponding to n-1 accumulated data sample counts Can be obtained. That is, as described above, the singularities (210, 220, 230, and 240) of the peak frequency change are the points at which the peak frequency decreases with an increase in the number of accumulated data samples, but increases sharply. Therefore, the parameter estimator 130 can obtain the singular point of the peak frequency change by finding the point where the value of the following Equation 11 becomes positive (+).

[수학식 11]&Quot; (11) "

Figure 112015005971316-pat00014
Figure 112015005971316-pat00014

이때, sign은 괄호 안에 있는 값의 부호를 추출하는 함수를 의미한다. Here, sign is a function that extracts the sign of the value in parentheses.

한편, 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수는 예를 들어, 첨두 주파수 변화의 특이점에 대응하는 첨두 주파수와 특이점이 나타나기 직전의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수의 평균값을 이용하여 추정할 수 있다.On the other hand, the number of data samples corresponding to the i-th period of the vibration mode can be estimated, for example, by using the peak frequency corresponding to the singularity of the peak frequency change and the average value of the peak frequency for the number of accumulated data samples just before the singularity appears can do.

구체적으로, 첨두 주파수 변화의 특이점에 대응하는 첨두 주파수와 특이점이 나타나기 직전의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수의 평균값은 수학식 12를 이용하여 구할 수 있다.Specifically, the peak frequency corresponding to the singular point of the peak frequency variation and the average value of the peak frequency with respect to the accumulated number of data samples immediately before the singular point appears can be obtained using the equation (12).

[수학식 12] &Quot; (12) "

Figure 112015005971316-pat00015
Figure 112015005971316-pat00015

이때, ki는 i번째 특이점의 데이터 샘플 개수를 의미한다.In this case, k i denotes the number of data samples of the i-th singular point.

또한, 수학식 12의 결과로부터 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수는 수학식 13를 이용하여 추정할 수 있다.Further, the number of data samples corresponding to the i-th period of the vibration mode can be estimated from the result of Expression (12) using Expression (13).

[수학식 13]&Quot; (13) "

Figure 112015005971316-pat00016
Figure 112015005971316-pat00016

다른 예로, 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수는 특이점의 첨두 주파수와 다음 특이점이 나타나기 전까지의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수들의 중간값을 이용하여 추정할 수 있다.As another example, the number of data samples corresponding to the i-th period of the oscillation mode can be estimated using the peak frequency of the singularity and the intermediate value of the peak frequencies for the accumulated number of data samples before the next singularity appears.

구체적으로, 특이점의 첨두 주파수와 다음 특이점이 나타나기 전까지의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수들의 중간값은 수학식 14를 이용하여 구할 수 있다.Specifically, the peak value of the singularity and the intermediate value of the peak frequencies with respect to the cumulative number of data samples before the next singularity appears can be obtained using Equation (14).

[수학식 14]&Quot; (14) "

Figure 112015005971316-pat00017
Figure 112015005971316-pat00017

또한, 수학식 14의 결과로부터, 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수는 수학식 15를 이용하여 추정할 수 있다.Further, from the result of Expression (14), the number of data samples corresponding to the i-th period of the vibration mode can be estimated using Expression (15).

[수학식 15]&Quot; (15) "

Figure 112015005971316-pat00018
Figure 112015005971316-pat00018

또 다른 예로, 스펙트럼 누설에 의한 오차를 줄이기 위해 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수는 수학식 12와 수학식 14를 통해 구해진 값의 평균을 이용하여 추정할 수 있다. As another example, the number of data samples corresponding to the i-th cycle of the vibration mode may be estimated by using an average of the values obtained by Equations (12) and (14) in order to reduce errors due to spectral leakage.

구체적으로, 수학식 12와 수학식 14를 통해 구해진 값의 평균은 수학식 16을 이용하여 구할 수 있다.Specifically, the average of the values obtained through the expressions (12) and (14) can be obtained by using the expression (16).

[수학식 16]&Quot; (16) "

Figure 112015005971316-pat00019
Figure 112015005971316-pat00019

또한, 수학식 16의 결과로부터, 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수는 수학식 17을 이용하여 추정할 수 있다.Further, from the result of Expression (16), the number of data samples corresponding to the i-th cycle of the vibration mode can be estimated using Expression (17).

[수학식 17]&Quot; (17) "

Figure 112015005971316-pat00020
Figure 112015005971316-pat00020

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 파라미터 추정부(130)는 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수로부터 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 주파수, 위상, 진동 계수(damping factor) 및 크기를 추정할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the parameter estimator 130 may calculate the frequency, phase, damping factor, and frequency of the vibration mode included in the time-series signal from the number of data samples corresponding to the i- The size can be estimated.

구체적으로, 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 주파수는 수학식 18을 통해 추정될 수 있다.Specifically, the frequency of the vibration mode included in the time-series signal can be estimated through Equation (18).

[수학식 18]&Quot; (18) "

Figure 112015005971316-pat00021
Figure 112015005971316-pat00021

또한, 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 위상은 수학식 19를 통해 추정될 수 있다.Further, the phase of the vibration mode included in the time-series signal can be estimated through Equation (19).

[수학식 19]&Quot; (19) "

Figure 112015005971316-pat00022
Figure 112015005971316-pat00022

또한, 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 진동계수는 수학식 20을 통해 추정될 수 있다.In addition, the vibration coefficient of the vibration mode included in the time-series signal can be estimated through Equation (20).

[수학식 20]&Quot; (20) "

Figure 112015005971316-pat00023
Figure 112015005971316-pat00023

한편, 파라미터 추정부(130)는 추정된 진동계수를 이용하여, 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 크기를 추정할 수 있다. 구체적으로, 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 크기는 수학식 21을 통해 추정될 수 있다.On the other hand, the parameter estimator 130 can estimate the magnitude of the vibration mode included in the time-series signal by using the estimated vibration coefficient. Specifically, the magnitude of the vibration mode included in the time-series signal can be estimated through Equation (21).

[수학식 21]&Quot; (21) "

Figure 112015005971316-pat00024
Figure 112015005971316-pat00024

이때,

Figure 112015005971316-pat00025
는 추정된 진동 모드 주파수에서 진폭 스펙트럼의 크기를 의미한다.At this time,
Figure 112015005971316-pat00025
Means the magnitude of the amplitude spectrum at the estimated vibration mode frequency.

도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 진동 모드의 파라미터를 추정한 결과를 나타낸 도면이다.FIGS. 3 and 4 are views showing the results of estimation of parameters of a vibration mode according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 3은 진동 모드의 파라미터 추정을 위해 사용된 시험 함수를 나타내며, 가로축은 시간(단위: sec)을 세로축은 시험함수 값을 나타낸다. 구체적으로, 시험함수는 수학식 22와 같은 형태의 지수감쇄 코사인 함수를 이용하였다.Fig. 3 shows a test function used for parameter estimation of the vibration mode. The horizontal axis represents time (unit: sec), and the vertical axis represents a test function value. Specifically, the test function uses an exponential decay cosine function of the form of Equation (22).

[수학식 22]&Quot; (22) "

Figure 112015005971316-pat00026
Figure 112015005971316-pat00026

또한, 시험함수의 파라미터는 다음과 같다. The parameters of the test function are as follows.

진동 모드 1: A1=1, α1=0.02, ω1=0.5323[Hz], φ1=60 [degree]Vibration mode 1: A 1 = 1, α 1 = 0.02, ω 1 = 0.5323 [Hz], φ 1 = 60 [degree]

진동 모드 2: A2=1, α2=-0.05, ω2=1.2135[Hz],φ2=0 [degree]Vibration mode 2: A 2 = 1, α 2 = -0.05, ω 2 = 1.2135 [Hz], φ 2 = 0 [degree]

한편, 샘플링 주파수는 0.01[sec]로 설정하였으며, 도시된 예에서, 원으로 표시된 부분은 샘플링된 데이터를 나타낸다.On the other hand, the sampling frequency is set to 0.01 [sec], and in the illustrated example, the portion indicated by circles represents the sampled data.

도 4는 도 3의 시험함수를 이용하여, 진동 모드의 파라미터를 추정한 결과를 나타낸다.Fig. 4 shows the results of estimating the parameters of the vibration mode using the test function of Fig.

도 4에서, Frequency는 추정된 진동 모드의 주파수[Hz], Damp는 추정된 진동 모드의 진동 계수, Phase는 추정된 진동 모드의 위상[Degree] 및 Amp는 추정된 진동 모드의 크기를 각각 의미한다. 한편, Sec는 파라미터 추정을 위해 이용된 첨두 주파수 변화의 특이점 발생 시간을 의미한다. 즉, Sec는 진동 모드의 (2m+1)/2주기에 해당한다(이때, m은 양의 정수). 또한, Cycles는 수학식 13, 15 또는 17에 의해 추정된 데이터 샘플 개수에 대응하는 진동 모드의 주기를 의미한다.In Fig. 4, Frequency is the frequency of the estimated vibration mode [Hz], Damp is the vibration coefficient of the estimated vibration mode, Phase is the phase of the estimated vibration mode [Degree], and Amp is the magnitude of the estimated vibration mode . On the other hand, Sec means a singularity occurrence time of a peak frequency change used for parameter estimation. That is, Sec corresponds to (2m + 1) / 2 cycles of the vibration mode (where m is a positive integer). Also, Cycles means a cycle of the vibration mode corresponding to the number of data samples estimated by Equation (13), (15) or (17).

도 4를 참조하면, 진동 모드 1의 경우, 진동 모드 주파수의 6.5 사이클(12.26초) 정도에서 근사적인 파라미터가 추정됨을 알 수 있다. 또한, 진동 모드 2의 경우, 진동 모드 주파수의 6.5 사이클(5.37초) 정도에서 추정됨을 알 수 있다. Referring to FIG. 4, in the case of the vibration mode 1, an approximate parameter is estimated at about 6.5 cycles (12.26 seconds) of the vibration mode frequency. Also, in the case of the vibration mode 2, it can be seen that it is estimated at about 6.5 cycles (5.37 seconds) of the vibration mode frequency.

따라서, 매우 작은 데이터 샘플 개수를 통해 근사적인 진동 모드 파라미터를 추정할 수 있으며, 파라미터 추정의 계산 시간이 1초 미만으로 온라인 파라미터 추정에도 사용될 수 있음을 알 수 있다.Thus, it can be seen that the approximate vibration mode parameter can be estimated through a very small number of data samples, and the calculation time of the parameter estimation can be used for on-line parameter estimation less than 1 second.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모드의 파라미터 추정 방법의 순서도이다.5 is a flowchart of a method of estimating a parameter of a vibration mode according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 진동 모드의 파라미터 추정 장치(100)는 시계열 신호를 입력 받아(510), 입력된 시계열 신호를 기 설정된 샘플링 주기에 따라 샘플링한다(520).5, the parameter estimation apparatus 100 of the vibration mode receives a time series signal (510) and samples the input time series signal according to a predetermined sampling period (520).

이후, 진동 모드의 파라미터 추정 장치(100)는 샘플링된 데이터를 누적하여 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 스펙트럼을 획득한다(530). Thereafter, the parameter estimation apparatus 100 of the vibration mode accumulates the sampled data and acquires a Fourier spectrum for each of the accumulated data samples (530).

이후, 진동 모드의 파라미터 추정 장치(100)는 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대하여 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치, 첨두 주파수 및 첨두 주파수에 대응하는 위상을 획득한다(540).Thereafter, the parameter estimation apparatus 100 of the vibration mode acquires 540 the phase corresponding to the peak value, the peak frequency and the peak frequency of the Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated data sample counts.

이후, 진동 모드의 파라미터 추정 장치(100)는 누적된 데이터 샘플 개수에 따른 첨두 주파수 변화에 기초하여, 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 파라미터를 추정한다(550).Thereafter, the parameter estimating apparatus 100 of the vibration mode estimates a parameter of the vibration mode included in the time-series signal based on the peak frequency change according to the accumulated number of data samples (550).

구체적으로, 진동 모드의 파라미터 추정 장치(100)는 누적된 데이터 샘플 개수에 따른 첨두 주파수 변화에 기초하여 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정하고, 추정된 데이터 샘플 개수를 이용하여 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 파라미터를 추정할 수 있다. Specifically, the parameter estimating apparatus 100 for a vibration mode estimates the number of data samples corresponding to the i-th cycle of the vibration mode based on the peak frequency change according to the accumulated number of data samples, The parameters of the vibration mode included in the time series signal can be estimated.

도 6은 첨두 주파수 변화에 기초하여 진동 모드의 파라미터를 추정하는 상세 절차를 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart showing a detailed procedure for estimating a parameter of a vibration mode based on a change in peak frequency.

도 6을 참조하면, 진동 모드의 파라미터 추정 장치(100)는 누적된 데이터 샘플 개수에 따른 첨두 주파수 변화의 특이점을 획득한다(610). 이때, 첨두 주파수 변화의 특이점은, n개의 누적된 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수와 n-1개의 누적된 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수의 차이로부터 획득할 수 있다.Referring to FIG. 6, the parameter estimation apparatus 100 of the vibration mode acquires the singularity of the peak frequency variation according to the accumulated number of data samples (610). At this time, the singularity of the peak frequency change can be obtained from the difference between the peak frequency corresponding to the number of accumulated data samples n and the peak frequency corresponding to the accumulated sample number of n-1 data samples.

이후, 진동 모드의 파라미터 추정 장치(100)는 첨두 주파수 변화의 특이점을 이용하여, 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정한다(620).Then, the parameter estimating apparatus 100 of the vibration mode estimates the number of data samples corresponding to the i-th cycle of the vibration mode included in the time-series signal using the singularity of the peak-to-peak frequency variation (620).

이때, 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수는 예를 들어, 특이점의 첨두 주파수와 특이점 직전의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수의 평균값을 이용하여 추정할 수 있다.At this time, the number of data samples corresponding to the i-th period of the vibration mode can be estimated, for example, by using the peak frequency of the singular point and the average value of the peak frequency with respect to the accumulated number of data samples just before the singular point.

다른 예로, 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수는 특이점의 첨두 주파수와 다음 특이점이 나타나기 전까지의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수들의 중간값을 이용하여 추정할 수 있다.As another example, the number of data samples corresponding to the i-th period of the oscillation mode can be estimated using the peak frequency of the singularity and the intermediate value of the peak frequencies for the accumulated number of data samples before the next singularity appears.

또 다른 예로, 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수는 특이점의 첨두 주파수와 특이점 직전의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수의 평균값 및 특이점의 첨두 주파수와 다음 특이점이 나타나기 전까지의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수들의 중간값의 평균값을 이용하여 추정할 수 있다.As another example, the number of data samples corresponding to the i-th period of the oscillation mode may be calculated by multiplying the peak frequency of the singular point, the average value of the peak frequency with respect to the accumulated number of data samples just before the singular point, and the peak value of the singularity, The average value of the intermediate values of the peak frequencies with respect to the number of data samples.

이후, 진동 모드의 파라미터 추정 장치(100)는 추정된 데이터 샘플 개수를 이용하여, 진동 모드의 파라미터를 추정한다(630). 이때, 추정되는 진동 모드의 파라미터는 진동 모드의 주파수, 위상, 진동 계수 및 크기를 포함할 수 있다.Thereafter, the parameter estimating apparatus 100 of the vibration mode estimates the parameters of the vibration mode using the estimated number of data samples (630). At this time, the parameter of the estimated vibration mode may include the frequency, phase, vibration coefficient and magnitude of the vibration mode.

예를 들어, 진동 모드의 파라미터 추정 장치(100)는 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수 중 추정된 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수를 진동 모드의 주파수로 추정할 수 있다.For example, the parameter estimation apparatus 100 of the vibration mode can estimate the peak frequency corresponding to the estimated number of data samples out of the peak frequencies of the Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated data sample frequencies as the frequency of the vibration mode.

또한, 진동 모드의 파라미터 추정 장치(100)는 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수에 대응하는 위상 중 추정된 데이터 샘플 개수에 대응하는 위상을 진동 모드의 위상으로 추정할 수 있다.Further, the parameter estimation apparatus 100 of the vibration mode can estimate the phase corresponding to the estimated number of data samples out of the phases corresponding to the peak frequency of the Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated number of data samples, as the phase of the vibration mode .

또한, 진동 모드의 파라미터 추정 장치(100)는 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치 중 추정된 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두치를 이용하여 진동 모드의 진동 계수(damping factor)를 추정할 수 있다.The parameter estimation apparatus 100 of the vibration mode estimates a damping factor of the vibration mode using a peak value corresponding to the estimated number of data samples among the peak values of the Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated data sample counts. can do.

또한, 진동 모드의 파라미터 추정 장치(100)는 추정된 진동 계수를 이용하여 진동 모드의 크기를 추정할 수 있다.In addition, the parameter estimating apparatus 100 of the vibration mode can estimate the magnitude of the vibration mode using the estimated vibration coefficient.

한편, 도 5 및 도 6에 도시된 순서도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.In the flowcharts shown in FIGS. 5 and 6, the method is described by dividing the method into a plurality of steps. However, at least some of the steps may be performed in reverse order, or may be performed in combination with other steps, omitted, Or one or more steps not shown may be added.

한편, 본 발명의 실시예는 본 명세서에서 기술한 방법들을 컴퓨터상에서 수행하기 위한 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 기록매체를 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 기록매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나, 또는 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상적으로 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체, 플로피 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.On the other hand, an embodiment of the present invention may include a computer-readable recording medium including a program for performing the methods described herein on a computer. The computer-readable recording medium may include a program command, a local data file, a local data structure, or the like, alone or in combination. The media may be those specially designed and constructed for the present invention, or may be those that are commonly used in the field of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floppy disks, and magnetic media such as ROMs, And hardware devices specifically configured to store and execute program instructions. Examples of program instructions may include machine language code such as those generated by a compiler, as well as high-level language code that may be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, . Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by equivalents to the appended claims, as well as the appended claims.

100: 파라미터 추정 장치
110: 샘플링부
120: 스펙트럼 획득부
130: 파라미터 추정부
100: Parameter estimating device
110: Sampling unit
120: Spectrum acquisition unit
130: Parameter estimation unit

Claims (23)

시계열 신호를 입력 받아 기 설정된 샘플링 주기에 따라 샘플링하는 샘플링부;
샘플링된 데이터를 누적하여 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 스펙트럼을 획득하고, 상기 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치, 첨두 주파수 및 상기 첨두 주파수에 대응하는 위상을 획득하는 스펙트럼 획득부; 및
상기 누적된 데이터 샘플 개수의 변화에 따른 상기 첨두 주파수의 변화의 특이점을 이용하여 상기 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정하며, 상기 추정된 데이터 샘플 개수, 상기 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치 및 상기 첨두 주파수에 대응하는 위상에 기초하여, 상기 진동 모드의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정부를 포함하는 진동 모드의 파라미터 추정 장치.
A sampling unit for receiving a time series signal and sampling the time series signal according to a predetermined sampling period;
Accumulating the sampled data to acquire a Fourier spectrum for each of the accumulated number of data samples, and obtaining a spectrum corresponding to the peak value, the peak frequency, and the phase corresponding to the peak frequency of the Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated data samples, An acquisition unit; And
Estimating a number of data samples corresponding to an i-th period of a vibration mode included in the time-series signal by using a singular point of a change in the peak frequency according to a change in the number of accumulated data samples, And a parameter estimator for estimating a parameter of the vibration mode based on a peak value of a Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated number of data samples and a phase corresponding to the peak frequency.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 파라미터 추정부는, n개의 누적된 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수와 n-1개의 누적된 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수의 차이로부터 상기 특이점을 획득하는 진동 모드의 파라미터 추정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the parameter estimator obtains the singular point from a difference between a peak frequency corresponding to the number of n accumulated data samples and a peak frequency corresponding to n-1 accumulated data sample counts.
청구항 1에 있어서,
상기 파라미터 추정부는, 상기 특이점의 첨두 주파수와 상기 특이점 직전의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수의 평균값을 이용하여, 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정하는 진동 모드의 파라미터 추정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the parameter estimator calculates a parameter of a vibration mode for estimating the number of data samples corresponding to the i-th cycle of the vibration mode, using the peak frequency of the singular point and the average value of the peak frequency for the accumulated number of data samples immediately before the singular point, Estimating device.
청구항 1에 있어서,
상기 파라미터 추정부는, 상기 특이점의 첨두 주파수와 다음 특이점이 나타나기 전까지의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수들의 중간값을 이용하여, 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정하는 진동 모드의 파라미터 추정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the parameter estimator estimates the number of data samples corresponding to the i < th > period of the oscillation mode using the peak value of the singularity and the intermediate value of the peak frequencies with respect to the accumulated number of data samples before the next singularity appears, Mode.
청구항 1에 있어서,
상기 파라미터 추정부는, 상기 특이점의 첨두 주파수와 상기 특이점 직전의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수의 평균값 및 상기 특이점의 첨두 주파수와 다음 특이점이 나타나기 전까지의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수들의 중간값의 평균값을 이용하여, 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정하는 진동 모드의 파라미터 추정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the parameter estimator calculates an average value of the peak frequency of the peak point of the singular point and a peak value of the peak value of the peak value of the peak value of the peak value of the peak value of the peak value of the peak value, And estimates the number of data samples corresponding to the i-th period of the vibration mode using an average value of the values of the data samples.
청구항 1에 있어서,
상기 파라미터 추정부는, 상기 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수 중 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수를 상기 진동 모드의 주파수로 추정하는 진동 모드의 파라미터 추정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the parameter estimating unit estimates a peak frequency corresponding to the number of data samples corresponding to the i-th cycle of the vibration mode among the peak frequencies of the Fourier amplitude spectrum as the frequency of the vibration mode.
청구항 1에 있어서,
상기 파라미터 추정부는, 상기 첨두 주파수에 대응하는 위상 중 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수에 대응하는 위상을 상기 진동 모드의 위상으로 추정하는 진동 모드의 파라미터 추정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the parameter estimating unit estimates a phase corresponding to the number of data samples corresponding to the i-th period of the vibration mode among the phases corresponding to the peak frequency as the phase of the vibration mode.
청구항 1에 있어서,
상기 파라미터 추정부는, 상기 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치 중 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두치를 이용하여 상기 진동 모드의 진동 계수(damping factor)를 추정하는 진동 모드의 파라미터 추정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the parameter estimator calculates a parameter of a vibration mode that estimates a damping factor of the vibration mode using a peak value corresponding to the number of data samples corresponding to the i-th cycle of the vibration mode among the peak values of the Fourier amplitude spectrum Estimating device.
청구항 10에 있어서,
상기 파라미터 추정부는, 상기 추정된 진동 계수를 이용하여 상기 진동 모드의 크기를 추정하는 진동 모드의 파라미터 추정 장치.
The method of claim 10,
Wherein the parameter estimating unit estimates the magnitude of the vibration mode using the estimated vibration coefficient.
시계열 신호를 입력 받는 단계;
기 설정된 샘플링 주기에 따라 상기 시계열 신호를 샘플링하는 단계;
샘플링된 데이터를 누적하여 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 스펙트럼을 획득하는 단계;
상기 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치, 첨두 주파수 및 상기 첨두 주파수에 대응하는 위상을 획득하는 단계;
상기 누적된 데이터 샘플 개수의 변화에 따른 상기 첨두 주파수의 변화의 특이점을 획득하는 단계;
상기 특이점을 이용하여, 상기 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정하는 단계; 및
상기 추정된 데이터 샘플 개수, 상기 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치 및 상기 첨두 주파수에 대응하는 위상에 기초하여, 상기 진동 모드의 파라미터를 추정하는 단계를 포함하는 진동 모드의 파라미터 추정 방법.
Receiving a time series signal;
Sampling the time series signal according to a predetermined sampling period;
Accumulating the sampled data to obtain a Fourier spectrum for each of the accumulated data samples;
Obtaining a peak value, a peak frequency, and a phase corresponding to the peak frequency of the Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated number of data samples;
Obtaining a singularity of a change in the peak frequency according to a change in the number of accumulated data samples;
Estimating a number of data samples corresponding to an i-th period of the vibration mode included in the time series signal using the singular point; And
Estimating a parameter of the vibration mode based on the estimated number of data samples, a peak value of a Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated number of data samples, and a phase corresponding to the peak frequency, Estimation method.
삭제delete 삭제delete 청구항 12에 있어서,
상기 첨두 주파수 변화의 특이점을 획득하는 단계는, n개의 누적된 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수와 n-1개의 누적된 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수의 차이로부터 상기 특이점을 획득하는 진동 모드의 파라미터 추정 방법.
The method of claim 12,
The step of obtaining the singularity of the peak frequency variation comprises the steps of obtaining the singularity from the difference between the peak frequency corresponding to the number of accumulated n data samples and the peak frequency corresponding to the accumulated number of n-1 data samples Parameter estimation method.
청구항 12에 있어서,
상기 데이터 샘플 개수를 추정하는 단계는, 상기 특이점의 첨두 주파수와 상기 특이점 직전의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수의 평균값을 이용하여, 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정하는 진동 모드의 파라미터 추정 방법.
The method of claim 12,
The step of estimating the number of data samples may include estimating the number of data samples corresponding to the i-th period of the oscillation mode using the peak frequency of the singular point and the average value of the peak frequency for the accumulated number of data samples immediately before the singular point, Wherein the method comprises:
청구항 12에 있어서,
상기 데이터 샘플 개수를 추정하는 단계는, 상기 특이점의 첨두 주파수와 다음 특이점이 나타나기 전까지의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수들의 중간값을 이용하여, 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정하는 진동 모드의 파라미터 추정 방법.
The method of claim 12,
Wherein the step of estimating the number of data samples comprises the step of estimating the number of data samples corresponding to the i < th > period of the oscillation mode by using the peak value of the singularity and the intermediate value of the peak frequencies for the number of accumulated data samples before the next singularity appears, And estimating the number of vibration modes.
청구항 12에 있어서,
상기 데이터 샘플 개수를 추정하는 단계는, 상기 특이점의 첨두 주파수와 상기 특이점 직전의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수의 평균값 및 상기 특이점의 첨두 주파수와 다음 특이점이 나타나기 전까지의 누적된 데이터 샘플 개수에 대한 첨두 주파수들의 중간값의 평균값을 이용하여, 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정하는 진동 모드의 파라미터 추정 방법.
The method of claim 12,
Wherein the step of estimating the number of data samples comprises calculating a peak frequency of the singular point, an average value of the peak frequency with respect to the accumulated number of data samples immediately before the singular point, and a peak frequency of the singular point with respect to the cumulative number of data samples before the next singularity appears And estimating the number of data samples corresponding to the i-th period of the vibration mode using an average value of the median values of the peak frequencies.
청구항 12에 있어서,
상기 진동 모드의 파라미터를 추정하는 단계는, 상기 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두 주파수 중 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두 주파수를 상기 진동 모드의 주파수로 추정하는 진동 모드의 파라미터 추정 방법.
The method of claim 12,
Wherein the step of estimating the parameter of the vibration mode includes the step of estimating a parameter of a vibration mode that estimates a peak frequency corresponding to the number of data samples corresponding to the i < th > period of the vibration mode among the peak frequencies of the Fourier amplitude spectrum, Estimation method.
청구항 12에 있어서,
상기 진동 모드의 파라미터를 추정하는 단계는, 상기 첨두 주파수에 대응하는 위상 중 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수에 대응하는 위상을 상기 진동 모드의 위상으로 추정하는 진동 모드의 파라미터 추정 방법.
The method of claim 12,
Wherein the step of estimating the parameter of the vibration mode comprises: estimating a phase corresponding to the number of data samples corresponding to the i-th cycle of the vibration mode among the phases corresponding to the peak frequency as a phase of the vibration mode, Way.
청구항 12에 있어서,
상기 진동 모드의 파라미터를 추정하는 단계는, 상기 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치 중 상기 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수에 대응하는 첨두치를 이용하여 상기 진동 모드의 진동 계수(damping factor)를 추정하는 진동 모드의 파라미터 추정 방법.
The method of claim 12,
Wherein the step of estimating the parameter of the vibration mode includes calculating a damping factor of the vibration mode by using a peak value corresponding to the number of data samples corresponding to the i-th period of the vibration mode among the peak values of the Fourier amplitude spectrum And estimating the parameter of the vibration mode.
청구항 21에 있어서,
상기 진동 모드의 파라미터를 추정하는 단계는, 상기 추정된 진동 계수를 이용하여 상기 진동 모드의 크기를 추정하는 진동 모드의 파라미터 추정 방법.
23. The method of claim 21,
Wherein the step of estimating the parameter of the vibration mode estimates the magnitude of the vibration mode using the estimated vibration coefficient.
하드웨어와 결합되어,
기 설정된 샘플링 주기에 따라 시계열 신호를 샘플링하는 단계;
샘플링된 데이터를 누적하여 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 스펙트럼을 획득하는 단계;
상기 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치, 첨두 주파수 및 상기 첨두 주파수에 대응하는 위상을 획득하는 단계;
상기 누적된 데이터 샘플 개수의 변화에 따른 상기 첨두 주파수의 변화의 특이점을 획득하는 단계;
상기 특이점을 이용하여, 상기 시계열 신호에 포함된 진동 모드의 i번째 주기에 대응하는 데이터 샘플 개수를 추정하는 단계; 및
상기 추정된 데이터 샘플 개수, 상기 누적된 데이터 샘플 개수 각각에 대한 퓨리에 진폭 스펙트럼의 첨두치 및 상기 첨두 주파수에 대응하는 위상에 기초하여, 상기 진동 모드의 파라미터를 추정하는 단계를 실행시키기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
Combined with hardware,
Sampling the time series signal according to a predetermined sampling period;
Accumulating the sampled data to obtain a Fourier spectrum for each of the accumulated data samples;
Obtaining a peak value, a peak frequency, and a phase corresponding to the peak frequency of the Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated number of data samples;
Obtaining a singularity of a change in the peak frequency according to a change in the number of accumulated data samples;
Estimating a number of data samples corresponding to an i-th period of the vibration mode included in the time series signal using the singular point; And
Estimating a parameter of the vibration mode based on the estimated number of data samples, a peak value of a Fourier amplitude spectrum for each of the accumulated number of data samples, and a phase corresponding to the peak frequency, A stored computer program.
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