PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)은 가공기, 로봇, 공장 자동화 등 현재까지도 산업 시스템 전반에 널리 쓰이고 있으며, 그에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 하지만 PMSM에 부하를 인가하거나 혹은 기계 몸체와의 결합 과정에서 기구부가 가지고 있는 고유진동 주파수에 의해 동력 전달 부분에 있어 기계계의 응답 특성은 불안정해지고, 떨림 현상이 발생된다. 본 논문에서는 PMSM을 이용한 회전 운동 시스템에서 출력되는 전류에 기구부가 가지고 있는 특정 영역의 고유진동 주파수를 제거한 전류를 적응 노치필터를 통해 내보낸다. 그 결과 기계부의 떨림 현상을 제거하고, 안정적인 제어 시스템을 제안한다. 이 제어알고리즘을 가상실험으로 필터 통과 전과 후의 결과를 비교 및 분석하도록 한다.
This paper presents an effective method to analyze the dynamic characteristics for the shilling transients of power transmission system using the multibody dynamics, which is composed of subsystem equation, subsystem assemble, and the self-determining technique for the system degree of freedom. Using the advantages of multibody dynamics, the proposed method can be used easily for mathematical models of mechanical systems, such as a power transmission, compared with newtonian method. With this theory, dynamic simulation program was developed. The program can be used to verify system performances, transient phenomena, and other dynamic problems. The simulation of a target system was presented, and its validity was attained by being compared with the previous analysis using newtonian method.
Conventional method to transform vehicle driving condition to engine operation mode is to use vehicle road load under neutral gear and mechanical efficiency of drivetrain. But this method requires additional measurement of efficiency of drivetrain on a test rig. And this measurement is normally done at fixed speed and thus estimated accuracy of engine operation mode is not considered to be high enough. This study suggests new method to calculate engine operation mode for prescribed driving mode such as NEDC using vehicle coastdown test under gear engaged condition without measurement of mechanical efficiency of drivetrain. Coastdown test was done under neutral and gear engaged condition for comparison and also trial to extract mechanical loss of drivetrain was carried out. Calculated engine torque by conventional and newly suggested method was compared with actually measured torque of a vehicle on a chassis dynamometer during NEDC. Newly suggested method showed slightly higher accuracy of accumulated brake work during NEDC.
With the prevalent use of robot, the interests in moving speed of robot have been increasing for the purpose of upgrading performance of production. But the faster robot manipulator moves, the worse working accuracies are. And mechanical vibration is more and more serious with the increment of the moving speed of robot. So, the study on the cause and control method of robot vibration is one of the points of issue in robotics. This paper focuses on the vibration of 3 DOF parallel link drive mechanism robot. We assume that links of robot manipulator are `rigid' and joints are `flexible elements'. Governing equations of robot system including controller, servo amplifier, D.C servo motor, transmission with elasticity, and manipulator dynamics are derived. On the basis of modelling, we define `controller stiffness' by the proportional gain of controller and `stiffness of transmission'. Numerical and experimental research is performed to study vibration phenomena of robot induced from the variation of these two defined stiffnesses, and its results are shown.
In this study, the transverse and the torsional vibration analyses of a precision dynamic drive system with the magnetic coupling are accomplished. The force of the magnetic coupling is regarded as an equivalent transverse stiffness, which has a nonlinearity as a function of the gap and the eccentricity between a driver and a follower. Such an equivalent stiffness is calculated by and determined by the physical law and the calculated equivalent stiffness is modelled as the truss element. The form of the torque function transmitted through the magnetic coupling is a sinusoidal and such an equivalent angular stiffness, which represents the torque between a driver and a follower, is modelled as a nonlinear spring. The main spindle connected to a follower is assumed to a rigid body. And then finally we have the nonlinear partial differential equation with respect to the angular displacements. Through the procedure mentioned above, we accomplish the results of the torsional vibration analysis in a spindle system with the magnetic coupling.
본 연구는 문화예술생태계에 출현한 새로운 종(種, species)으로서 생태계의 선순환 구조에 새로운 역동을 만들어내고 있는 '하비프러너'라는 존재에 주목하고, 그들의 활동이 함의하는 개인적, 사회적, 경제적 가치와 문화예술생태계 구조에 끼치는 영향을 고찰하였다. 하비프러너는 자신이 좋아하는 취미를 전문적인 일로 기획하여 사업으로 확장, 발전시켜 나가는 사람으로서, 취미나 여가 활동이 지속적 노력을 통해 전문화될 수 있으며 이를 통해 직업적 경력으로 개발될 수 있다는 새로운 가능성을 제시한다. 본 연구는 취미나 여가 활동 중에서도 큰 비중을 차지하는 문화예술교육분야에 초점을 맞추고, 문화예술 관련 취미 활동이 전문성을 획득하며 직업화되는 현상을 5인의 하비프러너를 통해 탐색하고, 그들의 활동이 문화예술 생태계 구조에 끼치는 영향을 현상학적 연구 방법을 통해 고찰하였다. 하비프러너의 활동은 공공 생활의 질을 향상하고 활력을 불어넣는 중요한 사회적 자본으로 기능하며, 문화예술계의 새로운 동력이 되어 문화예술 시장(marketplace) 속의 수요와 공급에 지대한 영향을 미치고 있음을 본 연구를 통해 확인하였다. 아울러, 하비프러너는 전문 예술가가 예술 소비자에게 직접 전달할 수 없는 다양한 가치들을 보충하는 역할을 하면서, 문화예술생태계의 선순환 구조에 주요한 매개체로 기능한다는 것을 확인할 수 있었다.
대형 특수차량용 독립현가형 액슬은 극소수 전문업체에서 생산되며 설계, 제작, 시험평가 등 세부기술은 제공되지 않고 있다. 또한 액슬 제작을 위한 설계기준 설정에는 시작품을 실제 차량에 탑재하여 수년 이상 소요되는 내구성 시험이 필수적이다. 본 연구는 독립현가형 액슬의 핵심부품인 스루드라이브를 역설계방법으로 개발하였으며 개발목표 달성 확인에 필요한 시험평가기준을 제안하였다. 또한 CAD/CAE 도구를 사용하여 제품을 설계하고 설계검증을 거쳐 시제품을 제작하였다. 본 연구에 적용된 개발절차 및 방법은 차량의 동력전달계통 개발에 유용할 것이다.
Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM)는 볼스크류, 기어 및 타이밍 벨트를 이용하여 NC, 가공기, 로봇 및 공장 자동화를 포함하여 산업 시스템 전반에 널리 사용되고 있다. 이러한 PMSM과 부하의 결합으로 구성된 시스템은 동력의 전달에 있어서, 고유의 공진 주파수를 가지며 공진 주파수 대역에서의 기계계의 응답 특성은 매우 불안정하고, 기계 시스템의 손상을 일으키게 된다. 본 논문에서는 PMSM을 이용한 직선 운동 시스템에서 기계적인 결합에 의한 기구부의 진동을 억제하기 위하여 진동 주파수를 자동으로 검출하여, 진동의 원인이 되는 토크 지령 신호를 억제하는 적응형 노치 필터를 포함하는 속도 제어 시스템을 제안한다. 하지만, 기계적인 진동 주파수와 주파수의 대역은 전동기에 결합된 결합 기구 및 부하에 따라서 변동하는 특성을 가지고 기계적인 진동의 크기도 진동원이 되는 신호에 따라 변동하므로, 이를 적응형 노치 필터부에서 이를 진단하여 진동 주파수를 자동으로 억제함으로써 안정적인 운전이 가능하도록 설계된다. 본 논문에서 제안된 기계적인 진동을 억제하기 위한 적응형 노치 필터의 성능은 시뮬레이션 및 실험을 통하여 검증하였다.
본 논문에서는 풍력발전기의 회전속도와 출력을 제어하기 위한 블레이드 피치 제어기 및 발전기 토크 제어 기법을 제시하고 비선형 시뮬레이션을 통하여 그 성능을 확인하였다. 회전속도 오차 및 출력오차를 이용한 양한정 함수를 정의하고 리아프노프 안정성 이론을 적용하여 정적 피치 제어기와 동적 토크 제어기를 설계하고, 제어기 설계 모델과 실제 적용 모델간의 차이를 보상할 수 있도록 시뮬레이션 기반 최적화를 이용하여 설계 인자 값을 결정하였다. 풍력발전기 제어기 설계에 가장 많이 사용되는 동력 전달계 모델을 기반으로 제어기 설계 절차를 예시하였고, 대표적으로 사용되는 비례-적분-미분 제어 및 최대 출력점 추종 토크 제어기와 성능 비교를 통하여 제안된 제어 설계 기법의 타당성을 검증하였다.
최근 건조 제품의 양질화, 고급화 및 편의화가 요구되어 이를 충족시키기 위한 새로운 건조방법이 계속 개발 되어 왔다. 이러한 방법들 중에서 저온과 진공하에서 건조가 이루어지는 진공 동결 건조는 가장 완벽한 건조 방법으로 최근 실용화 되고 있다. 진공동결건조란 건조의 한 종류로 수분을 함유한 시료를 동결시킨 후 진공펌프를 이용하여 수증기압을 3중점 이하로 낮추어 얼음을 직접 증기로 만드는 승화의 원리에 의해서 얻어진다. 분무진공동결건조의 특징은 (1) 물리적구조의 보존성, (2) 화학적인 안정성, (3) 생물학적인 활동의 보존성, (4) 제품의 높은 복원성 및 재생성이다. 따라서 분무진공동결건조 기술은 크게 진공, 분무, 동결, 건조, 멸균 등과 같은 요소기술의 복합기술이라 할 수 있다. 분말을 제조하기 위해서 진공동결건조 후 분쇄하는 방법을 사용하나 본 방법에서는 정밀화학품 제조를 위해서 분무진공동결건조 방식을 사용한다. 이를 통하여 적당한 크기인 5~10 um의 입경 제조가 가능하고, 공기동력학적인 입경이 기존 방식에 비해 작아서 허파까지의 운반효율이 1.5~2배 우수하다. 화학, 의학 분야에서의 분무동결 건조는 주로 민감한 제품, 즉 생물학적 고유성의 손상 없이 물을 제거하는데 사용되어 영구적으로 저장 가능한 상태로 보관할 수 있으며 물의 첨가로 원상태로 복구할 수 있어서 매우 각광을 받고 있다. 의약용 냉동건조 제품은 항생물질, 박테리아, 혈청, 백신, 검사 약물, 단백질을 포함하는 생물공학 제품들, 세포, 섬유, 화학제품 등이 있으며 주로 vial 또는 ampule 상태로 건조가 이루어진다.본 연구에서는 원료를 $-194^{\circ}C$의 액체질소에 분무시켜 동결된 미립자를 형성한 후 진공 및 저온상태에서얼음의 승화(sublimation)에 기반한 1차 건조와 수증기 탈착(desorption)에 기초한 2차 건조 과정으로 구성된 분무진공동결건조기를 개발하였다. 분무동결 과정의 해석을 통해 2유체식 노즐을 통해 분무된 미세 입경의 액적이 액체 질소 표면까지 도달하는 회수률, 분무 노즐의 위치, 운전 조건 및 용기의 설계의 최적화를 수행하였다. 초기 액적속도, 분무노즐의 높이, 흡입구 추가에 따른 액적 유동 및 회수의 특성을 제시하였으며 이를 통한 분사시스템 고도화 가능성을 제시하였다. 구형의 미세 입자가 적층된 제품의 동결건조 공정의 해석은 흡착승화 모델(sorption sublimation model)을 기반으로 다음과 같은 열전달, 물질전달, 상변화 모델을 고려하여 유도되었다. 분무노즐 및 냉동/진공 배기계 시작품을 개발하여, 표면의 고다공도를 갖춘 입경 3~20 m 정도의 시료를 얻을 수 있으며, 동역학적 입경 5 m 충족함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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