• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.18 no.1
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• pp.15-24
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• 2015

In magnetic levitation vehicles, the clearance between the magnet and track should be maintained within an allowable range through a feedback control loop. The flexibility of the guideway would introduce additional modes in the overall suspension system, resulting in dynamic interaction between the guideway vibration and the electromagnetic suspension control system. This dynamic interaction can be a serious problem, particularly at very low speeds or standstill, and may cause airgap instability. To optimize the overall system dynamics, an integrated dynamic model including mechanical and electrical parts and a flexible guideway as well as a control loop was developed. With the proposed model, airgap simulations at standstill were performed while varying the control gains, specifically with the aim of understanding the effects of gains of the PID controller on the airgap variation. The findings may be used to achieve a stable levitation controller design.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.07d
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• pp.2378-2380
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• 2003

본 연구에서는 각 운동량 보존법칙으로부터 도출되어지는 공중부상체(flying objects)의 제어기법에 대해 논의하고자 한다. 먼저, 공중부상체에 대하여 각 운동량 보존법칙을 적용하여 적분불가능한 구속조건으로부터 비 홀로노믹시스템을 도출하고 상태변환과 입력변환을 행하여 제어가 용이한 체인드 폼(Chained form)을 유도한다. 체인드 폼에 대해서는 백스테핑제어기법을 적용하여 제어기를 설계하고 제어기법의 유용성을 검증하기 위하여 3개의 회전관절로 구성된 공중부상체를 대상으로 하여 초기자세로부터 목적자세까지의 제어를 행하였다.

• ICROS
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• v.1 no.2
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• pp.14-20
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• 1995

이 글에서는 제어시스템의 구현 동향을 간단히 정리하였다. 특히 국내에서 최근 많은 관심을 끌고 있는 분야들 중에서 발전산업에 관련된 보일러-터빈-발전기의 핵심기기 제어장치와 흡인식 자기부상 열차의 부상제어기에 관하여 서술하였다. 제어이론의 측면보다는 산업현장에서 요구되거나 시스템 통합차원에서 요구되는 사항들을 중심으로 기술하였으며 각각의 분야에 대한 보다 전문적인 접근을 다음으로 미룬다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.11a
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• pp.65-66
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• 2017

본 논문은 자기부상열차 시스템의 부상 신뢰도 향상을 위한 선형 유도전동기의 순시 제어기법을 제안한다. 선형 유도전동기는 자기부상열차의 추진을 담당하며, 운전 속도와 입력 주파수에 따른 슬립 특성이 존재한다. 이 슬립 특성은 전동기에서 발생되는 수직력과 밀접한 관련을 보이며, 이는 부상 시스템에 외란으로 작용된다. 따라서 본 논문에서는 선형 유도전동기의 특성을 FEM 해석을 통해 정확히 분석하고, 이를 반영한 최적 슬립 주파수 간접벡터제어 기법을 통해 부상 신뢰도 향상을 위한 새로운 순시 제어기법을 제안 하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.727-730
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• 2011

본 논문에서는 3차원 자기부상열차에 대한 열차-가이드웨이 상호작용 해석기법을 제시하고자 한다. 수직 및 수평방향 변위, 피칭, 롤링 그리고 요잉에 대한 자유도를 각 보기와 차체에 대해 고려하여 총 25자 유도 자기부상열차에 대한 운동방정식을 유도하였다. 제어방식으로는 UTM01에 적용된 제어기법을 이용하였고, 궤도 틀림을 고려하기 위하여 미국 FRA에 적용하고 있는 궤도 불규칙성에 대한 밀도 스펙트럼 함수를 이용하여 조도를 생성하였다. 같은 조건하에 2차원 모델과 3차원 모델의 동적응답 결과를 비교하여 타당성을 확인하였고, 2차원 모델에서 고려할 수 없는 수평방향 조도를 도입하였을 때 수직방향 부상공극에는 두드러진 영향을 미치지 않았으나, 수평방향 부상변위에 있어서 중요하게 작용함을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.10c
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• pp.5-6
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• 2007

자기부상열차의 부상제어 및 마그네트의 전류 출력을 담당하는 마그네틱 드라이버(MDU)는 자기부상열차의 운전에 직접적인 영향을 미치며, 가장 안정적으로 운용되어야 할 시스템이다. 보다 안정적인 운전을 위해서는 Master와 Stand-by간의 상호 보완적인 감시시스템이 필요하며, 이것은 있을 수도 있는 사고를 미연에 방지할 중요한 목표이다. 이를 이루기 위해서는 부상제어기의 디지털/아나로그 회로에서부터 초퍼구성에 이르기까지 모든 부분에서 이중화가 고려되어야 하며, 특히 이중화 제어기는 상호감시라는 측면에서 접근하여, 고속으로 연산하는 제어기에서 이중화의 상대방 제어기의와의 연동이 필요하며, 초퍼의 이중화는 Hot-Backup의 관점에서 완전하게 독립된 두 개의 초퍼가 최소한의 불연속 제어요소를 가지고 절체되어야 하는 점이다. 이중화 마그네트 드라이브는 이러한 요소들을 만족시키며 최상의 안정성을 고려한 시스템이라 할 수 있으며 이후 실용화 단계에서 필요한 기술을 내포하고 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2007.10a
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• pp.192-195
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• 2007

본 논문에서는 RF 모듈을 탐재한 Atmega 시스템 설계를 통한 잠수함 원격 제어 시스템을 구현한다. 본 연구에서 제작한 RC 잠수함은 실제 잠수함의 원리와 비슷하게 잠항을 할 때는 소형펌프로 밸러스트탱크에 물을 채우고, 잠수를 할 때 수직타와 추진력을 이용하여 잠항을 한다. 이와 반대로 부상은 소형펌프로 밸러스트탱크 안에 물을 배수하여 WTC(방수실린더)안의 기압과 수직타와 추진력을 이용하여 부상을 한다. RC 잠수함은 크게 외부와 내부 그리고 방수를 하기 위한 WTC(방수 실린더)로 나누어진다. 송신 부는 RF 모듈, MCU(Atmega128), 키패드, 캐릭터LCD로 구성되며 수신부는 MCU(Atmega128), RF 모듈, 제어장치들로 구성한다. 제어장치에는 모형 잠수함은 추진력을 위하여 DC 모터에 스크류(프로펠러)를 장착하고, 방향전환 및 잠항과 부상을 위하여 RC 서보 모터를 사용하고 잠항과 부상을 위하여 펌프를 사용한다. WTC는 방수실린더로서 아크릴파이프를 이용하여 제작하고 방수를 위하여 아크릴파이프를 이용 여기에 MCU와 제어 장치들을 넣어 밀봉시켜 방수를 하여 완성한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1260-1261
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• 2011

LSM기반의 초고속자기부상열차는 고전압, 대전류의 추진 전력을 공급할 수 있도록 설계되어진 특수한 형태의 추진 인버터와 주행시 부상공극변동에 대해서도 강인한 부상특성을 제공할 수 있도록 개발된 부상제어시스템이 필요하다. 본 논문은 550km/h급 초고속자기부상 시스템에 대한 설계기술의 확보를 위한 것으로, 실 규모시스템 구현에 앞서 축소모형으로 각각의 시스템 구성품을 개발하되 실규도 시스템에 적용하는 방식의 2스텝의 추진용 인버터시스템과 전류원 초퍼기반의 부상시스템 토플로지를 구성하고 그 제어특성의 시험 및 평가를 위해 시뮬레이션을 수행하여 그 가용성을 확인하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.35-38
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• 2010

본 논문에서는 flexible guideway 교량과 능동적으로 제어되는 자기부상 열차간의 동적 상호작용에 대한 수치해석 모델을 개발하였다. 중 저속 자기부상열차의 동적 응답에 대한 열차와 guideway 사이의 특성에 대한 연구를 실시하였다. 동적 지배방정식은 10자유도계의 자기부상열차 모델, guideway구조물의 모드 특성과 UTM02 부상제어모델을 결합함으로써 유도하였다. 수치해석으로부터 열차의 부상공극은 차량의 속도, 트랙조도의 영향을 크게 받는 것을 발견하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.7
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• pp.899-903
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• 2013

A self-bearing is an electric machine that achieves both rotational actuation and magnetic levitation using a single magnetic structure. To be able to stably levitate the rotor in a self-bearing, one needs to have an inverse of the force-current model. However, the force-current model in a self-bearing motor is typically not square. Furthermore, the elements of the matrix vary with respect to the rotational angle, resulting in singularities of the pseudo-inverse at various angles. In this paper, we propose a new force-current model that eliminates the singularities by adding a constraint in coil currents. This constraint eliminates the flux density in the stator core so that the saturation problem in the previous study is avoided. By implementing this force-current model, we are able to implement a levitation controller for a toroidally-wound self-bearing BLDC motor. The model inversion and levitation are validated experimentally.