• 대한기계학회논문집
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• 제18권4호
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• pp.866-875
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• 1994

The problem of a rigid rod sliding on a rough horizontal surface in the plane is analyzed, which is commonly cited as an example of the inconsistency of rigid body frictional mechanics. The inconsistency is demonstrated by analyzing the normal reaction force at the contact point with the surface, and the concept of tangential collision is derived to resolve the inconsistency. Using the Poisson's hypothesis for the coefficient of restitution and Coulomb's law for the friction, the general methodology for solving the tangential collision is presented. The problem of the inconsistency generated in the sliding rod is completely resolved, building the concept of the tangential collision and adopting the theory of frictional impact. The result presented in this paper will obviate a generic obstacle to the development of simulation packages for planar rigid body mechanical systems with temporary contacts, and planning efficient motion strategies for robot manipulators.

• 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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• 제55권11호
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• pp.483-490
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• 2006

When the nonlinearities, such as friction and backlash, are not considered in the controller design, undesirable oscillations can occur in the steady-state response of a control system. This paper deals with a method to reduce oscillations that often appear in the steady-state response of a pendulum system, which is controlled by a state feedback controller based on the linearized system model. With an assumption that the oscillations shown in the steady-state are caused by the Coulomb friction, we improve the performance of stabilization and tracking by estimating and compensating for the Coulomb friction in the pendulum system. Experimental results show that the control performance can be improved sufficiently by the proposed method, when it is applied to an inverted cart pendulum which is a multi-variable unstable system. Furthermore, we could see that the Coulomb friction model used in the estimation of the friction is valid in applying the suggested method.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.947-954
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• 2014

일반적으로 Mohr-Coulomb 파괴 이론을 바탕으로 한 재료 파괴는 최대수직응력이나 최대전단응력 상태에서 파괴가 일어나는 것이 아니라 수직응력과 전단응력의 임계결합상태에서 파괴된다. 이에 본 연구에서는 배수성 아스팔트 혼합물 2종과 SMA 10mm혼합물 및 일반 밀입도 아스팔트 19mm를 이용한 $45^{\circ}C$와 $60^{\circ}C$에서 삼축압축시험을 실시하였다. Mohr-Coulomb의 파괴 이론을 바탕으로 삼축압축시험 결과를 정리한 결과 내부마찰각은 $38.9^{\circ}{\sim}46.9^{\circ}$로 다소 불규칙하게 측정되었으나 점착력의 경우 온도와 시편의 수침여부에 따라 다르게 나타났다. 또한, 아스팔트 혼합물의 간접인장강도시험과 삼축압축시험 상관관계를 알아보기 위해 삼축압축시험 결과로 평가된 점착력과 내부마찰각을 이용하여 계산된 이론적인 간접인장강도와 시험을 통해 직접 측정된 간접인장강도를 분석하였다. 두 간접인장강도 값은 비례하는 경향을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권12호
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• pp.1080-1085
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• 2012

본 논문에서는 작동유의 최대 동점성 계수가 400cSt까지 변하는 조건에서 항공기 도어 댐퍼용 칼날형 댐핑 오리피스를 설계하였다. 전산 유동 해석과 실험을 통하여 칼날 오리피스의 유량계수를 분석하였고, 오리피스의 크기와 칼날 각도, 유동방향, 레이놀즈수가 미치는 영향을 고려하였다. 이 결과를 바탕으로 오리피스의 크기에 따라 댐퍼의 성능 기준을 충족시키기 위해 제한해야 하는 댐퍼의 쿨롱 마찰력 범위를 유도하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.115-123
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• 1989

종래의 탄성 고체법을 이용하여 말뚝의 부마찰력을 산정하는 전산프로그램을 개발하였다. 그리고 한계 상대 변위 개념을 도입하여 이 전산프로그램의 수정을 시도하였다. 끝으로 한계 상대변위로서 말뚝과 흙사이의 미끄러짐 발생 여부를 결정하고 모아-쿨롱의 파괴 방정식을 이용하여 부마찰력을 산정하는 단순 전이함수법을 개발하였다. 이 세가지 방법에 의한 결과는 모두 현장 측정치와 잘 일치하였다. 그러나, 이들이 원심력을 이용한 모형실험 결과를 예측할 때에는 각기 다른 결과를 나타내었다. 종합적으로 보면, 이 논문에서 제안한 단순전이 함수법이 말뚝 부마찰력 산정시 그 결과의 정확성과 계산상의 효율성들을 고려할 때 가장 능률적이라고 판단된다.

• 한국통신학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.2353-2363
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• 1994

본 논문에서는 외란이 존재하는 로보트 시스템에 대하여, 축소차수관측기를 사용하여 강인한 디지털 제어기의 설계방법을 다루었다. 대부분의 로보트 매니퓰레이터 경우는 상태변수 모두를 측정할 수 없기 때문에 측정할 수 없는 상태변수들은 추정되거나 재구성되어야 한다. 또 다른 문제점들은 미분불가능한 쿨롱마찰력과 같은 비선형 성분, 중력에 의한 외란, 그리고 구동모터와 매니퓰레이터 사이에 존재하는 뒤틀림 스프링 효과이다. 제어기의 설계는 측정가능한 상태변수와 축소차수 관측기에 의하여 추정한 상태변수들을 궤환시키고 출력 쪽에 이산적분기를 첨가하여 구성하였다. 제어기의 궤환이득은 우선 최적제어이론에 의해 구하고, 만약 시스템 응답이 리미트싸이클을 가지면 혼성시스템에 대한 기술함수법을 적용해서 제어기의 이득을 재조정하여 리미트싸이클을 제거하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.33-38
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• 2002

본 논문에서는 역동력학과 퍼지기법을 기반으로 하는 DC 모터 속도제어용 2자유도 제어기를 설계한다. 제안된 제어기는 DC 모터 시스템의 역동력학 모델, 전처리필터와 퍼지보상기로 구성된다. 모델은 쿨롱마찰을 내포하는 비선형 방정식으로 표시되며, 전처리필터는 역동력학 모델에 의해 유발될 수 있는 고주파 영향을 막아주며, 퍼지보상기는 모델의 불확실성, 외란 등으로 인한 오차를 보상한다. 퍼지보상기는 기준 입력 변화에 대한 추종성능과 외란에 대한 오차 제거성능을 동시에 개선하도록 설계된다. 모델과 보상기의 파라미터는 각각 실수코딩 유전알고리즘으로 추정되고 동조된다. 제안된 기법의 유효성은 실험을 통해 검증된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6C호
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• pp.305-314
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• 2012

본 연구에서는 미소파괴음을 활용하여 한국 원자력 연구원 지하처분연구시설에서 채취한 화강암의 손상도를 정량적으로 평가하였다. 해석결과 균열손상기준은 균열개시, 균열손상응력은 일축압축강도의 약 48%, 72%이며 균열손상기준에 따른 암석의 손상은 시료에 가해지는 응력이 균열손상응력을 초과하면서부터 0.06에서 일축압축강도의 80%, 90%에서는 0.34, 0.60로 급격히 증가하였다. 이는 축 방향 변형계수를 활용한 손상도 결과와 유사하여 단순회귀분석 결과 두 기법의 상관관계는 0.90로 상관성은 매우 높은 것으로 나타났다. 이에 미소파괴음 에너지를 활용한 손상도 결과와 모어-쿨롱 파괴규준을 이용하여 응력수준에 따른 축 방향 변형계수, 암석의 강도, 점착력, 내부마찰각 변화를 분석한 결과 균열손상응력 이전까지는 원결과보다 각각 6%, 12%, 7%, 3% 감소하였지만 일축압축강도의 90%수준에서는 69%, 72%, 62%, 24%로 감소의 기울기는 급격히 증가하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.748-755
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• 2012

Friction causes self-excited vibration, stick-slip vibration and any other friction-induced phenomena. That kinds of vibrations cause chatter and squeal. In order to predict such vibrations accurately, employing an accurate friction model is very important because a dynamic behavior of a system with friction is dominantly governed by a friction model. A Coulomb friction model is the most widely known model. Coulomb friction model is useful model to obtain analytical solutions of the system with friction and the model gives relatively good simulation result. However, defining a friction force at a stick state in simulation is hard because of the characteristic itself and a Coulomb friction model is discontinuous function between a static and a dynamic friction coefficient. Therefore, applying the Coulomb friction model to a simulation is not appropriate. In order to resolve these problems, an approximated Coulomb friction model was developed using simple and continuous function. However, an approximated Coulomb friction model cannot realize stick. Therefore, an approximated Coulomb friction model cannot describe friction phenomena accurately. In order to analyze a friction phenomenon accurately, a friction model for a simulation was proposed in this paper. A proposed friction model realizes stick and gives reasonably good results compared to results obtained by the simulation employing an approximated Coulomb friction model. Accuracy of a proposed friction model was verified by comparing experimental results.

• 전자공학회논문지SC
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• 제39권6호
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• pp.9-19
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• 2002

로봇 제어에서 로봇 핸드가 환경과 접촉하는 상황에서는 위치제어와 힘 제어를 동시에 필요로 한다. 그것을 구현하는 알고리즘 즉, 순응성 제어, 힘 제어, 하이브리드 힘/위치 제어, 임피던스 제어 등의 많은 제어기들이 발표되어 왔으나, 위치/힘 제어가 통합구조로 구성되어 있는 임피던스 제어기가 최근에 많은 연구들을 통하여 가장 효율적인 알고리즘으로 증명되고 있다. 고유 어드미턴스 제어기는 임피던스 제어기가 단순 변형된 것으로 속도 보상기와 힘 보상기로 구성되어 있으며, 로봇 핸드의 속도와 힘제어를 통합 구조로 수행한다. 어드미턴스 제어 방식은 이미 발표된 여러 논문에서 제어구조상의 장점이 확인된 바 있다. 본 논문에서는 고유 어드미턴스 제어기의 게인 파라미터 값을 시스템의 안정성을 확보하면서 결정하는 게인 튜닝 알고리즘을 설계하고, 그것을 실험용으로 제작한 1축 로봇 시스템에 적용하여 임의의 강성을 갖는 환경과의 접촉시에 발생 할 수 있는, 환경의 반작용 힘에 대해서 제어모터가 성공적으로 상호 작용하는 제어성을 실험한다. 또한, 1축 로봇 시스템에 쿨롱 마찰력을 가하여 로봇제어에 방해요소가 되는 외란의 영향에도 불구하고 고유 어드미턴스 제어기가 강인하게 대처함으로서 제어모터가 원하는 위치나 속도로 제어되는 것을 실험결과를 통하여 확인한다.