유도무기체계를 위한 구동장치는 크게 유도탄 조종용 구동장치와 유도무기 발사대 터렛 구동장치로 나눌수 있다. 유도탄 구동장치는 1회용이지만 높은 출력/무게비가 요구되고, 발사대 구동장치는 대부하라는 점에서 기술적 특성이 구별된다. 유도무기 구동장치로는 유압, 공압, 전기모타 구동장치가 쓰일수 있으나 종래에는 작은 동력이 요구되는 전술용 유도무기의 구동장치를 제외하고는 많은 경우에 출력대 무게 비가 높은 유압구동장치가 사용되어왔다
일반적으로 탑재 교정을 위한 교정 반사경 구동장치는 교정임무 수행 시에는 주광경로 상의 전개위치로 반사경을 구동하며, 교정 후에는 주광경로와 이격된 수납위치로 반사경을 구동한다. 교정 반사경 구동장치의 결함 발생 시에는 반사경이 전개된 상태로 남아 주광경로를 차단하지 않도록 반사경을 강제 수납한다. 본 논문에서 제안한 결함 안전장치를 가지는 교정용 반사경 구동장치는 구동을 위한 스텝모터, 전개 및 수납 상태확인을 위한 마이크로 스위치, 베어링과 스프링의 기능을 동시에 갖는 피봇베어링 등으로 구성된다. 본 논문에서는 상기의 기능을 갖는 교정 반사경 구동장치 구현을 위한 구동장치 구성을 제안하였으며, 구성요소의 최적화 설계치를 도출하고 기능시험을 통해 결함안전 기능을 갖는 교정 반사경 구동장치의 유효성을 검증하였다.
KSLV-I의 킥모터의 추력벡터제어용 구동장치 시스템은 전기-유압식 서보 구동장치 형상으로 설계되었으며 가동노즐을 구동하는 구동장치, 유압동력을 생성하는 유압동력 생성장치, 유압동력을 구동장치에 전달해 주는 유압동력분배장치와 관성항법장치에서 입력되는 제어신호에 따라 구동장치를 제어하는 제어장치 등으로 구성되어있다. 그중에서 유압동력을 생성하는 장치는 전기모터를 이용하여 유압펌프를 구동하는 EMDP(Electric Motor Driven Pump) 방식을 채택하고 있다. 일반적으로 전기모터는 구동이 편리한 브러시 방식의 직류모터(BDC 모터)를 사용하는데 일정 고도이상에서는 사용이 용이하지 않다. 그래서 고고도에서 사용하기 위해 브러시없는 직류모터(BLDC 모터)를 이용하여 유압펌프를 구동하는 시스템을 개발하고 있다. 본 논문에서는 브러시없는 직류모터를 구동하기 위한 제어기 설계에 대하여 자세히 설명하고자 한다.
본 논문에서는 유도무기체계의 구동장치 기술에 대한 사항과 발전방향에 대해 연구하였다. 유도무기체계의 구동장치로는 일반적으로 유 공압 및 전기모타 구동장치가 많이 사용되었으나 근래에는 작은 동력이 요구되는 소형 전술용 유도탄의 구동장치를 제외하고는 대부분 경우에 출력 대 무게비가 높은 유압구동장치가 사용되어 왔다. 그러나 최근에는 유도탄의 높은 기동성 혹은 반응성 요구와 함께 신소재를 이용한 자성재료들의 개발, 제어기술 및 동력전자 기술의 발달, 디지털화 또는 집적화 등 구동장치 관련 기술의 발전도 두드러져 구동장치의 기술수준과 설계개념 등이 빠른 속도로 변화하고 있다. 따라서 본 연구를 통해서 차세대의 유도무기체계 구동장치의 설계기준과 구성, 특성 및 세부기술의 발전방향 명확히 제시하였다.
기존의 아날로그로 구성된 제어봉구동장치 제어계통을 디지탈로 설계개선하기 위한 선행 작업의 일환으로 제어봉구동장치의 출력 신호를 모사하기 위한 제어봉구동장치 시뮬레이터가 개발 되었다. 개발된 시뮬레이터는 제어봉구동장치의 인출 및 삽입시에 마그네틱 코일로부터 검출되는 전류파형을 모사 할뿐만 아니라 제어봉구동장치가 비정상적으로 움직이는 기계적인 이상 상태를 모사 할 수 있도록 모델링 하였다. 시뮬레이터의 성능 검증을 위하여 영광 3,4호기 현장에서 수집한 제어봉구동장치 출력 신호 와 비교해 본 결과 제어봉구동장치의 거동을 잘 모사 함을 알 수 있었다. 이 시뮬레이터는 디지탈 제어봉구동장치 제어계통 개발시에 소프트웨어의 기능을 검증할 수 있고, 제어봉구동장치 제어계통을 설계개선할 경우 설계 도구로 사용할 수 있다.
집적형 하이브리드 구동장치는 적층형 압전재료(압전스택)를 이용한 마이크로 펌프에서 토출되는 유체로 피스톤을 구동시키는데 크기는 작으면서도 큰 구동력과 높은 속도를 동시에 출력할 수 있는 새로운 개념의 통합 구동장치로서 현재 소형화 및 고출력을 요구하는 항공 우주, 유도무기 등 다양한 분야에서 광범위하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 이러한 하이브리드 구동장치의 구동원리 및 성능 시험에 대해 소개하였다. 우선 구동장치의 주 동력인 압전 스택의 성능 시험을 수행함으로써 압전 스택의 구동전력과 구동시간에 따른 성능 변화를 관찰하였고 다음 구동장치의 성능 시험을 통해 구동장치의 최대 이송속도와 최대 구동력을 측정하였다. 구동장치의 최대 이송속도는 53.3 mm/s로, 최대 구동력은 240.7 N으로, 최대 일률은 3.2 W로 측정되었다.
유도탄 구동장치는 구동장치 날개 펼침 시간과 위치가 유도탄의 초기 기동에 매우 중요한 요소가 되며, 유도탄 구동장치 점검은 구동 동작 수집 데이터 획득 정확성과 실시간성이 보장되어야 한다. 본 연구에서는 기존 구동장치 점검 설계 및 구현방식과 데이터 수집장치 구동장치의 설계 구현방식 차이를 비교하고, 데이터 수집량, 실시간 데이터 수집 성능 차이를 획득 후 비교하였으며, 시험을 통해 나타난 데이터를 그래프로 변환한다. 획득된 데이터 구동장치 파형을 비교 분석하고, 분석된 데이터를 기반으로 기존 구동장치 점검과 데이터 수집장치 점검 중 실시간 응답 속도와 안정성이 보장된 데이터 수집장치 점검구성을 제안한다.
본 연구에서는 다용도 구동 모사 장치인 VDS(versatile driving simulator)를 이용하여 기존에 상용되고 있는 AC-PDP의 파형 분석 및 구동 파형 최적화를 위한 기초 연구 결과들을 소개한다. 일반적으로 PDP, FED, LCD 등의 평판 표시장치들은 패널 자체의 특성 뿐만 아니라 패널에 인가되는 전압 파형과 구동 방법에 따라 효율 및 화질을 포함한 전체 성능이 크게 좌우된다. 따라서 각 표시장치에 가장 적합한 파형과 구동법을 연구하는 것은 매우 중요한 과제이다. 특히 PDP의 경우 구동 파형이 효율과 화질에 미치는 영향은 절대적이라 해도 과언이 아니다. 그러나 이들 평판 표시장치를 구동하는 상용회로들은 스위칭 회로를 이용한 것이 대부분으로 한 개의 파형 당 한 부분의 회로가 담당하는 형태로 되어 있다. 즉 자유도가 매우 제한되어 있다. 따라서 파형 변화에 따른, 그리고 구동법의 변화에 따른 연구를 하기 위해서는 많은 인력과 시간이 소요된다는 어려움이 있다. 이러한 문제점을 해소하기 위하여 새로운 개념의 구동모사 장치 VDS(versatile driving simulator)를 개발하였다. VDS 시스템은 디지털 기술과 아날로그 기술을 통합하여 제작된 구동 모사장치로써 평판 표시 장치에 인가되는 실제 파형 및 구동법을 손쉽게 변화시킬 수 있으며 이의 결과를 빠르게 확인할 수 있도록 설계되었다.
본고에서는 스텝모터의 구동장치 및 제어방식을 다음의 다섯 분야로 나누어 설명하려한다. 1. 스텝모터의 구동형태 2. 스텝모터의 여자방식 3. Suppression 형태 4. 스텝모터의 제어방식 5. 스텝모터의 Damping 이들 구동장치 및 제어방식에는 여러가지가 있으나 여기서는 보편적으로 많이 쓰이는 몇가지 형태에 대해서 설명하였고, 이와같은 구동장치들은 모터의 종류에 따라 많이 달라지므로 본고에서는 4상 bifilar 권선의 스텝모터를 중심으로 설명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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