• The Journal of Korea Robotics Society
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• v.15 no.1
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• pp.77-89
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• 2020

This paper proposes a simple and intuitive model-free torque-tracking control for rotary electro-hydraulic actuators. The undesirable natural-velocity-feedback effect is discussed by introducing mechanical impedance into the electro-hydraulic actuation system. The proposed model-free torque control comprises inner- and outer-loop control to achieve two control objectives. Inner-loop control reduces the mechanical impedance passively and optimally. To improve the tracking accuracy, a certain form of proportional-integral-derivative control is applied to the outer loop. The robustness of the proposed closed-loop system against external disturbances is demonstrated by transforming the two-loop control structure into a disturbance observer form. The proposed method is validated on a single joint electro-hydraulic actuator.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.11 no.4
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• pp.328-339
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• 2006

In this paper the characteristic analysis of a single-phase switched reluctance motor (SRM) drive system with power factor correction (PFC) circuit is presented. The SRM is a low cost, simple and has a good high speed performance. The SRM drive with diode rectifier and filter capacitor has a low power factor because of short switch on time of capacitor. A novel switching topologic is presented to improve power factor and reduce torque ripple based on analysis of PFC circuit. Accordingly the SRM drive system with PFC circuit is also presented. Through the numerical analysis of the system, the toque ripple, power factor and efficiency with the change of rotary speed, load torque and capacity of the capacitor are achieved and compared with actual measured value.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.11a
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• pp.171-173
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• 2016

일반적으로 대형 버스 및 트럭 등 같은 경우, 부하가 아주 크다. 또한 내리막길이나 장거리 운행 시에 잦은 제동으로 인하여 마찰을 이용한 기존 방식의 브레이크들은 브레이크 파열 및 페이드 현상 때문에 제동 안전성에 문제가 있다. 이러한 제동 부담을 분담하기 위해 현재 보조브레이크(리타더)가 필수적이며, 엔진 계통의 보조브레이크가 아닌 비접촉식 브레이크 같은 친환경 보조브레이크가 요구되고 있다. 그리고 차량 제동시 발생하는 기계에너지를 전기에너지로 회생하여 에너지효율을 향상시키려는 연구가 현재 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 와전류를 이용한 전자기형 리타더에서 발생되는 전기에너지를 회수하기 위한 전압 제어 방법을 다룰 것이다. 리타더의 제동에너지를 전기에너지로 회생하기 위해 L-C 공진회로로 구성하였다. 리타더를 자여자 유도발전기(Self-Excited Induction Generator)로 모델링 하였고 이를 토대로 시뮬레이션 및 실험을 진행하였다. 자여자 유도발전기의 구동 조건에 대해서 언급하고 이를 파라미터에 따라 3-D map으로 만들었다. 또 회로 중의 FET 게이트에 전압을 인가하는 제어장치의 구동펄스에 따라 바뀌는 공진회로의 전압을 분석하였으며, 이 전압을 제어하기 위하여 PI 제어기를 이용한 알고리즘을 제안하였다. 이 전압을 3상 AC/DC컨버터를 통과한 후 DC/DC컨버터를 통하여 차량 내부의 배터리에 충전되는데 제어를 위해 3상 AC/DC에서의 전압 리플을 MA(Moving Average) 방식의 필터를 사용하여 DC/DC컨버터의 입력에 맞도록 제어하였다. 이와 같이 전자기형 리타더에서 유도되는 전압을 제어기의 제어 펄스에 따라 제어할 수 있으며 Matlab Simulink를 이용하여 리타더의 모델과 그 제어기의 타당성을 보였다. 또 실제 M-G Set 실험을 통하여 그 연관성을 확인하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.87-88
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• 2015

시중의 대형 버스 및 트럭 등 같은 경우, 부하가 아주 크다. 또한 내리막길이나 장거리 운행 시에 잦은 제동으로 인하여 마찰을 이용한 기존 방식의 브레이크들은 브레이크 파열 및 페이드 현상 때문에 제동 안전성에 문제가 있다. 이러한 제동 부담을 분담하기 위해 현재 보조브레이크(리타더)가 필수적이며, 엔진 계통의 보조브레이크가 아닌 비접촉식 브레이크 같은 친환경 보조브레이크가 요구되고 있다. 그리고 차량 제동 시 발생하는 기계에너지를 전기에너지로 회생하여 에너지효율을 향상시키려는 연구가 현재 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 와전류를 이용한 전자기형 리타더에서 발생되는 전기에너지를 회수하기 위한 전압 제어 방법을 다룰 것이다. 제동에너지를 전기에너지로 회생하기 위해 L-C 공진회로로 구성하였다. 그리고 기존에 리타더에서 발생하는 전압을 간략히 다상변압기로 구현하였다. 또한 좀 더 실제 리타더와 가깝게 재현하기 위하여 유도발전기 모델로 변경하여 시뮬레이션을 진행하였다. 제어장치의 구동펄스에 따라 바뀌는 공진회로의 전압을 분석하였으며, 이 전압을 제어하기 위하여 PI 제어기를 이용한 알고리즘을 제안하였다. 끝으로 Matlab Simulink를 이용하여 리타더의 모델과 그 제어기의 타당성을 보였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.10
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• pp.581-588
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• 2020

This study examined a brake pad wear compensation method for an Electro-Mechanical Brake (EMB) using the braking test device. A three-phase Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM) was applied to drive the actuator of an EMB. Current control, speed control, and position control were used to control the clamping force of the EMB. The wear compensation method was performed using a software algorithm that updates the motor model equation by comparing the motor output torque current with a reference current. In addition, a simple first-order motor model equation was applied to estimate the output clamping force. The operation time to the maximum clamping force increased within 0.1 seconds compared to the brake pad in its initial condition. The experiment verified that the reference operating time was within 0.5 seconds, and the maximum value of the clamping force was satisfied under the wear condition. The wear compensation method based on the software algorithm in this paper can be performed in the pre-departure test of rolling stock.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.25 no.6
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• pp.802-808
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• 2019

DC motors are used extensively on shipboard, including as the ship's winch operating motor, owing to their simple speed control and excellent output torque characteristics. Moreover, they were used as propulsion motors in the early days of electric propulsion ships. However, mechanical rectifiers, such as brushes, used in DC motors have certain disadvantages. Hence, brushless DC (BLDC) motors are increasingly being used instead. While the electrical characteristics of both types of motors are similar, BLDC motors employ electronic rectifying devices, which use semiconductor elements, instead of mechanical rectifying devices. The inverter system for driving conventional BLDC motors uses a two-phase excitation method so that the waveform of the back electromotive force becomes trapezoidal. This causes harmonics and torque ripple in the phase current switching period in which the winding wire through which the current flows is changed. Researchers have studied and presented various methods to reduce the harmonics and torque ripple. This study applies a cascaded H-bridge multilevel inverter, which implements a proportional-integral speed current controller algorithm in the driving circuit of the BLDC motor for electric propulsion ships using a power analysis program. The simulation results of the modeled BLDC motor show that the driving method of the proposed BLDC motor improves the voltage waveform of the input side of the motor and remarkably reduces the harmonics and torque ripple compared with the conventional driving method.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.5
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• pp.413-421
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• 2014

Desiccant cooling system is an air conditioning system that uses evaporative cooler to cool air and it can perform cooling by using heat energy only without electrically charged cooler. Thus, it can solve many problems of present cooling system including the destruction of ozone layer due to the use of CFC[chloro fluoro carbon] affiliated refrigerants and increase of peak power during summer season. In this study, cooling performance and exergy analysis was conducted in order to increase efficiency of desiccant cooling system. Especially, using exergy analysis based on the second law of thermodynamics can resolve the issue related to system efficiency in a more fundamental way by analyzing the cause of exergy destruction both in whole system and each component. The purpose of this study is to evaluate COP[coefficient of performance], cooling capacity and exergy performance of desiccant cooling system incorporating a regenerative evaporative cooler in various regeneration temperature and outdoor air conditions.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.80-80
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• 2017

국내에서 대부분 생산되는 사료(사일리지) 수확 작업은 베일 생산 및 비닐 래핑 작업이 독립적으로 수행되고 있어서 비효율적이다. 본 연구에서 개발한 조사료 수확기는 수집, 롤링, 베일 네트 생성, 래핑, 래핑 종료 및 베일 방출작업을 통합적으로 수행하도록 설계-제작하였다. 통합형 다목적 조사료수확기의 설계는 3D 디자인 툴 (CATIA V5R18)을 이용하여 실시하였으며, 기구부 23 파트 어셈블리, 전기제어 어셈블리, 유압요소기술을 통합하여 통합시작기를 제작하였다. 기초 프레임, 오거장치파트, 픽업장치파트, 하부롤러파트, 상부롤러파트, 하부 프레임 및 주행부 파트, 래핑회전파트, 롤러부 구동 동력부, 유압파트, 전기제어파트, 드로우바파트, 체결 및 컨트롤러 파트 등 25개 파트로 구성되어 있다. 본 연구에서 개발한 시작기의 견인력 및 소요동력 분석은 선행 연구에서 사용한 Brixius (1987) 제안 모델을 체택하여 분석하였다. 이 Brixius 제안 모델은 견인력 예측에서 토양변수 및 토양강도 특성을 나타내는 원추지수 (Cone Index, CI)를 이용하여 트랙터의 견인력 예측에 사용하였다. 또한 트랙터-조사료수확기 시스템의 소요 견인력을 예측하는데 있어, 트랙터-조사료수확기 시스템이 운용되는 토양조건과 트랙터의 마력에 따른 소요 견인력 특성을 분석하기 위해 대표적으로 3수준의 토양조건 (CI: 356 kPa, 543 kPa, 1,429 kPa)을 적용하였으며, 베일의 개당 최대무게는 최고 수준인 옥수수 기준으로 800 kgf를 적용하였다. 본 연구에서 적용된 3수준의 CI 조건은 연구팀에서 선행연구과정 (토양특성에 따른 최적 경운작업 시스템 개발, 2006)에서 분석한 전국 10개 지역의 33개 지점의 경반층 CI지수의 측정범위인 1,050-3,170 kPa에 대해 견인력이 많이 소요되는 열악한 조건 수준을 적용하였다. 각 작업에 사용된 소요동력은 베일 작업시 (ASABE D497.7, 2011) 그리고 래핑작업시 (Zhortuylov et al., 2013)를 사용하였으며 두 소요마력을 트랙터-조사료 수확기 시스템의 필요 소요마력의 합계로 계산하였다. 트랙터-조사료수확기 시스템의 최소 소요 동력, 차축 소요 동력과 PTO 소요 동력을 Zoz and Grisso (2003)을 이용하여 계산하였다. 연구에서는 기본적으로 ASAE의 작업속도 및 작업효율을 적용하였는데, 적용된 조사료수확기의 현장 작업효율은 60-86%의 범위이고 일반적으로 70%를 적용하고 이때 작업속도는 2.5-8.0 km/h이며 전형적으로 5.0 km/h를 기준하고 있다. 자주식 (SP; sief-propelled machine) 조사료수확기의 경우 작업속도가 2.5-10.0 km/h의 범위에서 작업효율은 60-85% 범위이다. 적용되는 조사료 수확기의 작업효율인 60-85% 범위에서 일반적으로 적용되는 작업효율인 70%를 적용하면 트랙터의 소요동력은 95hp를 적정 작업환경으로 하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.4
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• pp.578-585
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• 2018

This paper proposes a design method for a 3-phase interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) and clamping force control method for an electro-mechanical brake (EMB) using co-simulation for a high-speed train (HST). A traditional pneumatic brake system needs much space for the compressor, brake reservoir, and air pipe. However, an EMB system uses up to 50% less space due to the use of a motor and electric wires for controlling the brake caliper. In addition, it can reduce the latency time for brake control because of the fast response and precise control. A train that has many brakes is advantageous for safety because of the control by sharing the braking force. In this paper, a driving method for a cam-shaft-type EMB is modeled. It is different from the ball-screw-type brakes that are widely used in automobiles. In addition, a co-simulation method is proposed using JMAG and Matlab/Simulink. The IPMSM was designed and analyzed with the JMAG tool, and the control system was simulated using Matlab/Simulink. The effectiveness of the co-simulation results of the mechanical clamping force and braking force was verified by comparison with the clamping force specifications of a HEMU-430X HST.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.19 no.2
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• pp.163-170
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• 1998

The ultimate goal of total artificial heart is permanent substitute for a failed heart in a patient without any other therapeutic modality. Until now, infection has been the main problem related to the mechanical circulatory support system. The best way to solve this catastrophic complication and to improve the quality of life of TAH patients in terms of tethering must be implantation of TAH totally. The EH-TAH has been developed in NCVC from 1987 for this purpose. The system consists of an energy converter and pumps, which are designed to be placed in abdomen and pericardial space separately for a good anatomical fit. To evaluate the anatomical fit and hemodynamic performance of the EH-TAH, in vivo test was done. General condition of the animal and hemodynamic status had been stable until the TAH stopped on the 11th pumping day. The estimated cardiac output was about 7.7L/min. The values of mean aortic pressure, left and right atrial pressure were 93$\pm$10, 19$\pm$3 and 15$\pm$4 mmHg, respectively. The correlation coefficient between left and right atrial pressure was 0.96, which represents the dynamic function of the interatrial shunt in controlling left-right imbalance of cardiac output. During pumping days, the temperature on the surface of actuator had been maintained at 39.7$\pm$0.4$^{\circ}C$, less than 1$^{\circ}C$ higher than the rectal temperature. The TAH stopped on the 11th day due to mechanical problems. We concluded that the EH-TAH possessed satisfactory basic performance including anatomic fit and hemodynamic adequacy, although there were several mechanical problems to be solved yet.