본 연구에서는 진동제어를 목적으로 강성이 비대칭적으로 분포된 구조물에 점탄성 감쇠기를 설치할 경우 비틀림 응답을 줄이기 위한 감쇠기의 효과적인 배치방법에 관하여 연구하였다. 비대칭 구조물의 응답에 미치는 점탄성 감쇠기의 효과를 알아보기 위하여 비대칭 비비례감쇠시스템의 특성방정식을 유도하고, 고유치해석을 통해 감쇠기가 설치된 비틀림 건물의 거동특성을 파악하였다. 이를 바탕으로 강성 편심 및 진동수비에 따른 최적 감쇠 편심을 찾아 이를 3차원 그래프로 나타내었다. 이를 이용하여 비대칭건물에 감쇠기를 설치했을 때 같은 양의 감쇠기를 대칭으로 설치하였을 때 보다 그 효과가 더욱 향상되는 것으로 나타났다. 또한 비대칭 건물의 비틀림제어면에서 점탄성 감쇠기가 점점 감쇠기보다 우수한 것으로 나타났다.
본 연구에서는 초음속 공동유동장에서 발생하는 압력변동을 저감하기 위한 피동제어방법의 유용성을 실험 및 수치해석적으로 조사하였다. 피동제어방법으로 사각 공동내 상류 벽면에 sub-cavity를 설치하였다. 공동내 하류벽면에 센서를 설치하여 압력변동 값을 실험적으로 측정하였으며, 측정된 압력변동값을 FFT변환하여 주파수 분석을 하였다. 수치계적으로는 공동내 압력변동 특성을 살펴보기 위해 3차원 비정상 Navier-Stokes 방정식에 유한체적법을 적용하여 유동장을 모사하였으며, 유동의 난류상태량들은 LES 방법을 사용하여 계산하였다. 본 연구에서 얻어진 결과는 다음과 같다. 공동유동에서 진동 특성은 공동 하류벽면에서 발생하는 압력진동에 의존한다. 특히 leading tip 두께와 sub-cavity 크기가 진동 저감효과에 주요 인자이다.
세심한 제어발파를 위해서는 발파진동의 특성을 이해하는 것은 필수적이다. 본 연구에서는 진동이력분석을 응용하여 진동파의 특성을 조사하기 위해 몇가지 실험이이루어졌다. 충격진동과 자유진동의 구분, 지속시간, 진동의 크기에 대한 자유진동의 중첩효과, 지발당량의 증가에 따른 진동파의변화 등이 파형분석과 함께 연구되었다.
본 연구에서는 자기부상시스템에 대해 흡인식 자기부상방식을 채택하고 쇠구슬에 대한 운동을 상하 1자유도로 가정하여 운동방정식을 세운다. 이때 전자석이 자기 부상력은 전자석에 흐르는 전류와 인덕턴스의 함수라 가정하고, 모델의 불확실성은 자기부상계의 운동 방정식으로부터 선형화 할 때 발생하는 오차 및 파라미터 변동으로 생각한다. 또한 모델의 불확실성이 존재하더라도 정상편차 없이 부상하는 서보제어계를 설계한다. 그런데 저자등은 강인성 문제 및 정상편차 없는 것에 역점을 두어 H$_{\infty}$ 제어이론에 기초한 1형 로바스트 서보 제어기를 구하여 자기부상 시스템의 안정화 제어계로써 적용한 적이 있다. 이때 중심해 이외의 해를 이용하여 설계한 서보 제어계는 자기부상계의 과도상태시에 일어나는 오버슈트를 줄일 수 없었다. 따라서 시스템 내부 안정화를 위하여 H$_{\infty}$ 제어이론에 의해 설계된 피드백(feedback) 제어기와 물체가 부상할 때 오버슈트를 줄이고 제어량이 목표치에 잘 추종하기 위해 설계된 피드 포워드(feed forward) 제어기로써 2자유도를 갖는 제어계를 설계한다. 이렇게 설계한 2자유도 제어계를 가지고 모의 응답실험과 본 연구자들이 만든 자기부상 시스템의 실험결과를 비교함으로써 설계된 제어기의 타당성을 조사한다.
1980년대 이르러서 인공위성은 통신위성. 탐사위성, 우주망원경, GPS 위성 등 그 역할이 전문화되고 다양해지고 있다. 이에 따라 인공위성의 안테나, 태양전지판 등의 구조물이 대형화되고 복잡해지는 추세에 있으나, 발사경 비의 절감을 위하여 위성체의 무게를 줄여야 하는 필요성 이 절실해졌으며 이에 따라 얇고 가벼운 재료를 사용하게 되었다. 또한 우주에서의 항구적이고 효율적인 연구수행을 위하여 러시아의 미르(Mir)에 이어서 새로운 국제우주정거장의 건설을 위한 연구가 계속적으로 수행되고 있다.(중략)
초고층 건물의 가속도 레벨을 줄이기 위해서 TMD, TLD, VED와 같은 다양한 진동제어장치들이 많은 국내외 연구자들에 의해 연구되고 있다. TLD는 다른 제진장치에 비해 설치의 간편함 및 유지비용이 저렴한 장점이 있다. 그러나 물의 요동을 평가함에 있어서 어려움이 있으므로 동조액체댐퍼의 동적특성에 대한 실험 및 해석적 검증이 필요하다. 본 연구에서는 TLD를 100층 규모의 초고층건물에 설치할 경우를 상정하여 자유진동실험과 백색잡음을 이용한 강제진동실험을 통하여 TLD의 제진성능을 확인하고자 하였다. TLD의 질량비, 감쇠네트수, TLD 형상비 등을 주요실험변수로 설정하였으며, 물탱크를 설치한 건물의 반응값들이 건물 단독인 경우보다 적게 나타남을 알 수 있었다. 또한 질량비, 감쇠네트, 형상비가 커질수록 감쇠성능이 개선됨을 알 수 있었다.
비행중인 드론에는 매우 다양한 주파수 성분의 진동이 발생되고, 이러한 진동 환경에서 드론에 장착된 카메라로부터 깨끗하고 안정된 영상을 획득하기 위해서는 짐발 시스템의 안정화 설계가 필요하다. 짐발 시스템은 카메라 모듈을 지지하는 구조와 외부로 부터의 진동을 차단하면서 정확한 각도를 추종하는 안정화기로 구성된다. 본 논문에서는 짐발시스템의 한 축에 대한 동역학 모델을 세우고 이에 대한 고전적인 PID제어기를 적용하여 본다. 또한 시스템에 대한 동적 모델 없이 Intelligent-PID 제어기를 설계하고, 두 제어기의 성능을 MATLAB/Simulink을 이용한 시뮬레이션으로 비교하여 본다. 이들을 통하여, Intelligent-PID 제어기는 동역학 모델을 거의 필요로 하지 않고도 설계가 가능하고, 모델의 특성이 변하여도 제어기의 파라미터를 재조정할 필요가 없이 진동을 차단하고 각도를 추종 할 수 있는 제어강인성을 보인다.
국내 반도체 산업계의 현재 발전속도에 비추어 보아, 현재의 4M DRAM의 개발 성공과 더불어 가까운 시일내에 16M DRAM의 양산단계에 와 있고 더 나아가 64M DRAM 의 개발을 예상할 수 있다. 이와 같은 초고집적회로의 출현에 따라 이를 생샨하기 위한 장비는 물론이고, 이를 설치하여 운용하는 반도체 제조공장에 대한 대책이 시급 한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 향후 선진국에서 기술도입이 불가능할 것으로 예상되는 미진동 제어시스템 개발의 기초 계획안을 수립하고, 이를 통하여 반도체 공장의 수율을 높이는 궁극적 목적을 가지며, 반도체 생산공장의 구조설계 및 방진 시공을 목표로 하여 관련 이론정립 및 미진동 제어시스템을 개발하는데 그 목적이 있다.
이 글에서는 선체 상부구조 진동제어를 위하여 최근에 개발된 장치들에 대하여 살펴보았다. 앞 에서 언급된 바와 같이 이들 대부분은 조선 제 1국인 일본에서 개발된 것이며, 최근 들어와 국 내에서도 이에 관한 관심이 많아져 늦게나마 연구가 시작되었으나 한두편의 기초연구를 제외하 고는 국내에서 아직 구체적 개발사례가 발표되지 않고 있다. (예로서,'9', '10'). 개발된 장치들을 잘 살펴보면 기본원리 측면에서 전혀 새로운 것이 아니며 제작상의 어려움도 그리 크지 않을 것으로 판단되는 데, 국내에서는 이러한 장치들에 관한 실용화연구들이 너무 소흘히 다루어진 감이 없지 않으며 앞으로 활성화되어야 할 연구분야의 하나임이 분명하다.
감쇠재료인 점탄성재료는 여러 산업현장에서 발생하는 소음 및 진동문제를 해결하기 위하여 널리 쓰이고 있다. 기존의 진동감쇠 제어기술을 이용하여 이러한 문제를 성공적으로 해결하기 위해서는 먼저 제어하고자 하는 구조물에 적용될 점탄성재료의 진동감쇠 특성이 명확히 규명되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 1)우리의 일반적인 실험실 환경에서 모우드해석법을 통해 점탄성재료의 진동감쇠특성을 측정할 수 있는 실험이론과 기법을 정립하고 2)제한된 환경(온도 및 주파수)에서 얻어진 실험 데이타를 이용하여 reduced-frequenct-nomogram(RFN)을 그릴 수 있는 전산프로그램을 개발하였으며 또한 RFN으로부터 확보한 점탄성재료의 진동감쇠특성을 이용하여 감쇠처리된 구조물의 진동해석을 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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