현가장치의 기능은 노면으로부터의 진동이나 충격을 차체와 격리시키며 주행시 차량의 안전성을 확보하는데 있다. 고정된 스프링과 댐퍼의 특성으로는 두 가지 차량 주행특성을 나타내는 차체 가속도와 타이어 동적력을 최소화할 수 없으므로 가변형 댐퍼를 이용한 반능동식 현가장치로서 승차감과 주행 안정성을 동시에 고려하여 성능 지수를 설계하는 LQ(Linear Quadratic)제어 이론을 적용하는 연구가 진행되고 있다. LQ 제어 성능지수의 가중함수는 주파수와 시간에 관계없이 상수로 고정되기 때문에 각 요소에 대한 비중이 모든 상황에서 동일하나 승차감이나 주행 안정성의 평가기준이 모든 주파수에서 동일하지 않으므로 본 연구에서는 자기유변댐퍼를 장착한 1/4차의 반능동형 현가장치를 구성하고 LQ 제어의 문제점을 해결하는 Frequency shaped 최적 제어를 이용하여 특정 주파수 범위에서 차량의 승차감과 주행 안정성을 향상시킨다. Frequency shaped 최적 제어는 가중치가 주파수의 함수인 성능 지수를 통해 제어 규칙을 구하는데, 가중함수의 설계기준을 인간이 가장 민감하게 느끼는 4~8Hz의 주파수에서는 승차감에 두고 차축 고유 진동수 부근에는 주행안전성에 둔다. 모사실험과 실험 결과로부터 Frequency shaped 최적 제어기를 장착한 반능동형 현가장치가 승차감과 주행 안정성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
본 논문에서는 미국토목학회(ASCE)의 사장교에 대한 첫번째 벤치마크 문제를 이용하여 제어-구조물 상호작용을 고려한 새로운 반능동 제어 기법을 제안하였다. 이 벤치마크 문제에서는 2003년 완공 예정으로 미국 Missouri 주에 건설 중인 Cape Girardeau 교를 대상 구조물로 고려하였다. Cape Girardeau 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고, Mississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계단계에서부터 내진 문제에 대하여 자세하게 고려되었다. 상세 설계 도면을 기반으로 하여 교량의 전체적인 거동 특성을 정확하게 나타낼 수 있는 3차원 모델이 만들어졌고, 사장교의 제어 성능에 관련된 평가 기준이 수립되었다. 본 연구에서는 제어 가능한 유체 감쇠기에 속하는 MR 유체 감쇠기를 제어 장치로 제안하였고, 기존 연구에서 MR 유체 감쇠기를 포함한 구조물의 제어에 효율적이라고 검증된 clipped-optimal 알고리듬을 제어 알고리듬으로 사용하였다. 또한, 실제 규모의 MR 유체 감쇠기 실험 결과를 이용하여 수치해석에 이용할 수 있는 동적 모델을 개발하였다. MR 유체 감쇠기는 제어 가능한 에너지 소산장치이며 구조물에 에너지를 가하지 않기 때문에 제안된 제어 기법은 한정입출력 안정성이 보장된다. 수치해석을 통해, MR 유체 감쇠기를 이용한 반능동 제어 기법이 사장교의 응답 감소에 효과적인 방법임을 증명하였다.
This paper presents the new MR rotary brake with a permanent magnet, based on the shear operating mode. Due to the permanent magnet, the MR rotary brake can give the nominal resistance to the external disturbance and give the fail safe capacity to the system even when the power supply is accidentally cut off. As we apply the positive or negative current to the electric magnet coil, the resistance torque of the MR rotary brake can be reduced to the value less than the nominal resistance or increased up to the magnetic saturation point.
Recently, it has been studying for the polishing process of micro parts widely. However, present MR polishing system, it is difficult to minimize electromagnet and to polish sphere or slope parts. Then, it can not be obtained demanded surface quality. In this study, material removal characteristics of BK7 glass using round endmill type MR polishing system were investigated through series of experiment. The experiments were investigated by changing imposed polishing conditions, such as rotational speed and polishing depth. As a results, very high material removal was obtained at 0.7mm gap distance, 1,980rpm.
Recently, it has been studied machining of micro parts with increasing demands for ultra precision parts. However, many engineering problems have already begun in polishing of optical parts or lens. As a method to overcome such problems, a new technology for the polishing of the target surface is being studied by controlling abrasives using MR fluids which are sensitive to magnetic fields. Since the current MR polishing system uses a big electromagnet, and is difficult to polish micro parts or spherical lens. Therefore, in this study, a round endmill type MR polishing system was developed to polish a three-dimensional structure which has spherical or inclined plane. And then, series of experiments were performed to verify the polishing performance of the developed round endmill type MR polishing system.
In this study digital holographic microscopy system for measurements of 3-D velocities of particles in MR fluid is developed. Holograms are recorded using either a CCD camera with a double pulse laser or a high-speed camera with a continuous laser. To process recorded holograms, the correlation coefficient method is used for focal plane determination of particles. To remove noise and improve the quality of holograms and reconstructed images, a Wiener filter is adopted. The two-threshold and image segmentation methods are used for binary image transformation. For particle pairing, the match probability method is adopted. The developed system will be applied to measurements of the characteristics of unsteady 3-D particle velocities in MR fluids through the next stage of this study.
고층 빌딩의 풍하중에 의한 진동을 제어하기 위하여 MR 유체감쇠기를 이용한 반능동 제어 시스템의 설계에 대하여 연구하였다. 제안된 설계기법의 효율성을 검증하기 위하여 ASCE benchmark 구조물을 대상으로 수치 모의 해석을 수행하였다. 유전자 알고리즘을 사용하여 MR 감쇠기의 76층 빌딩 내에서의 최적위치와 용량을 결정하였으며, clipped optimal control 제어기법을 사용하여 가속도 되먹임 구조를 갖는 MR 감쇠기의 제어 알고리즘을 구성하였다, 수치 모의 해석 결과로부터 MR 감쇠기는 ATMD와 유상한 제어 성능을 가지고 있으며 매우 작은 규모의 파워 시스템만으로 운영이 가능한 효율적이고 안정적인 제어 시스템임을 확인할 수 있었다.
Tribological properties of a Magneto-Rheological(MR) fluid in a polishing process are studied. For this polishing process, abrasive wear model is proposed as a function of shear force, normal force and actual mean velocity of MR particles at workpiece surface. Experimental conditions are changed by varying the gap distance between workpiece and tool and the rotational speed of tool. From the experimental results, a modified Stribeck curve is obtained, and the friction coefficient turns out to have linear relationship with a modified Sommerfeld number. The validity of the wear model is supported by additional experiments performed for measuring material removal rates.
This paper presents dynamic modeling and control analysis of a military vehicle suspension featuring MR valve structure. Firstly, the dynamic model of the suspension system which is included gas spring, MR valve and gas chamber is established with respect to the disturbance. Secondly, the friction model of the suspension system is derived by considering experiment result of the MR suspension system. And then, response characteristics of the damping force with respect to the magnetic field and friction force with the proposed friction model are provided to show the feasibility of practical application. In addition, control performance of the proposed MR suspension system is evaluated with quarter vehicle.
This paper presents temperature control of engine cooling system using a controllable magnetorheological (MR) fan clutch. An appropriate size of MR fan clutch is devised and modeled on the basis of Bingham model. Subsequently, an optimization to determine design parameters such as width of housing is undertaken by choosing the reciprocal of the controllable torque as an objective function. Under consideration of spatial limitation, design parameters are optimally determined using finite element analysis. A sliding mode controller is then designed to control the angular velocity of the MR fan clutch using experimentally determined parameters. The designed controller is experimentally implemented and control performances of the MR fan clutch system are evaluated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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