Journal of Aerospace System Engineering (항공우주시스템공학회지)

The Society for Aerospace System Engineering (항공우주시스템공학회)
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Design approach of passive vibration control using damping tape for quadrotor drone in hover

제자리 비행 조건에서 쿼드로터의 감쇠 테이프를 이용한 수동적 진동 제어 설계 방법 연구

  • Sejun Kim (Department of Aerospace Engineering, Jeonbuk National University) ;
  • Hyungmo Kim (Department of Aerospace Engineering, Jeonbuk National University) ;
  • Seongwoo Cheon (Department of Aerospace Engineering, Jeonbuk National University) ;
  • Sungjun Kim (LANL-JBNU Engineering Institute-Korea, Jeonbuk National University) ;
  • Haeseong Cho (Department of Aerospace Engineering, Jeonbuk National University) ;
  • Lae-Hyong Kang (LANL-JBNU Engineering Institute-Korea, Jeonbuk National University)
  • 김세준 (전북대학교 항공우주공학과) ;
  • 김형모 (전북대학교 항공우주공학과) ;
  • 천성우 (전북대학교 항공우주공학과) ;
  • 김성준 (전북대학교 로스알라모스연구소-전북대학교 한국공학연구소) ;
  • 조해성 (전북대학교 항공우주공학과) ;
  • 강래형 (전북대학교 로스알라모스연구소-전북대학교 한국공학연구소)
  • Received : 2023.11.02
  • Accepted : 2024.01.03
  • Published : 2024.02.28
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Abstract

This paper presents a design approach for passive vibration control to reduce vertical vibrations transmitted to the control unit during hovering flight of a quadrotor drone. Ground vibration test simulation based on finite element model was performed for forced vibration analysis of the quadrotor drone. First, modal analysis was performed to evaluate dynamic characteristics. Forced vibration response analysis was then performed to obtain the steady-state response within the operating frequency range under the hovering flight condition. Furthermore, to obtain the vibration reduction effect, a viscous damping tape was applied at positions that could induce vibrations transmitted to the control unit under the same conditions. Such a passive vibration control approach was investigated. Relevant vibration reduction effect was assessed with respect to the application of damping materials and the attachment position.

본 논문에서는 쿼드로터형 드론의 제자리 비행 상태에서 제어부에 전달되는 수직 방향 진동을 저감하기 위한 수동적 진동 제어 방법에 따른 설계 방법을 제시하였다. 쿼드로터형 드론의 진동 해석을 위해 유한요소 기반 이산화 모델 및 번지 케이블을 이용한 지상진동시험 모사 모델을 구축하였다. 제자리 비행 상태에서의 하중을 부여하여 동특성 평가 및 공진 회피 설계를 위한 모드 해석을 수행하여 결과를 분석하였으며, 강제진동응답해석을 수행하여 제자리 비행 상태의 운용주파수 범위 내에서의 정상상 태응답을 도출하였다. 또한 감쇠 재료의 유무에 따른 진동 저감 효과를 비교하기 위해 동일한 조건내에서 제어부에 전달되는 진동을 유발할 수 있는 위치에 점성 감쇠 테이프를 적용하여 이에 따른 정상상태응답을 도출하고 감쇠 재료를 적용하였을 경우의 진동 저감 효과 및 부착 위치에 따른 진동 저감 효과를 평가하였다.

Keywords

Acknowledgement

본 과제(결과물)는 2023년도 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업(2023RIS-008)과 중소벤처기업부에서 지원하는 2022년도 맞춤형기술파트너지원사업(RS-2022-2201001404)의 연구수행으로 인한 결과물임을 밝힙니다.

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