• Title/Summary/Keyword: 1자유도 및 2자유도 운동

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A Study on 2-Degree-of-Freedom Controller Design of Magnetic Levitation System by $H_{\infty}$ Control ($H_{\infty}$ 제어기법에 의한 자기부상계의 2자유도 제어기 설계에 관한 연구)

  • 김창화;양주호;문덕홍
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 1995.10a
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    • pp.261-266
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    • 1995
  • 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.

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The Sloshing Effect on the Roll Motion and 2-DoF Motions of a 2D Rectangular Cylinder (2차원 사각형 주상체의 횡동요 및 2자유도 운동에 미치는 슬로싱의 영향)

  • Kim, Yun-Ho;Sung, Hong-Gun;Cho, Seok-Kyu;Choi, Hang-Shoon
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.50 no.2
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    • pp.69-78
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    • 2013
  • This study is constructed to investigate the sloshing effect on the motions of a two-dimensional rectangular cylinder experimentally and numerically. The modes of motion under consideration are sway and roll, and also experimental cases are divided by two categories; 1-DoF roll motion and 2-DoF motion (Coupling sway and roll). It is found that the sway response is considerably affected by the motion of the fluid, particularly near the sloshing natural frequency, while the roll response changes comparatively small. The dominant mode of motion is analyzed for 2-DoF experiments as well. The measured data for 1-DoF motions is compared with numerical results obtained by the Multi-modal approach. The numerical schemes vary in detail with the number of dominant sloshing modes; i.e. there is a single dominant mode for the Single-dominant method, while the Model 2 method assumes that the first two modes are superior. For the roll motion, numerical results obtained by the two different methods are relatively in good agreement with the experiments, and these two results are similar in most wave frequency range. However, the discrepancies are apparent where the fluid motion is not governed by a single mode. But both of numerical methods over-predict the motion at the vicinity of the sloshing natural frequency. In order to correct the discrepancy, the modal damping needs to be investigated more precisely. Furthermore, another multi-modal approach, such as the Boussinesq-type method, seems to be required in the region of the intermediate liquid.

A Numerical Study of Nonlinear Free-surface Flows Generated by Motions of Two Dimensional Cylinders (2차원 실린더의 운동에 기인한 비선형 자유표면 유동의 수치해석)

  • Lee, Ho-Young
    • Journal of Ocean Engineering and Technology
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    • v.12 no.1
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    • pp.85-98
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    • 1998
  • 본 논문의 수치해법은 경계치문제를 풀기 위하여 코시이론(Cauchy's theorem)을 사용하였다. 경계치문제는 완전한 물체표면조건과 자유표면조건을 만족시키는 초기치문제로 귀결된다. 현 수치해법에서 무한영역은 수치계산 영역인 비선형 영역과 선형 자유표면조건을 만족하는 선형영역으로 나누어진다. 선형영역의 해는 과도 그린(Green)함수를 사용하여 정합조건을 부과함으로써, 수치계산은 비선형 영역에서만 수행된다. 본 논문에서 저자는 수치계산 영역에서 코시이론을 사용하여 적분방정식을 도출하였고, 무한영역의 해는 정합면에서 과도 그린함수를 사용하여 표현하였다. 본 수치계산에서 자유표면에 요소 재분배법을 적용함으로써 쇄파현상에 대해서도 안정적인 수치해석을 할 수 있었다. 본 논문에서 개발된 수치방법을 적용한 문제는 다음과 같다. 첫째는 자유표면에서 실린더가 강제동요하는 경우에 자유표면형상과 힘을 계산하여 이전의 실험치 및 계산치와 비교하였다. 두번째로는 실린더가 자유수면하에서 일정한 속도로 항주하는 경우에는 조파저항과 양력을 계산하여 고차 스펙트럴법과 비교하였다.

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Missile Flight Condition for Slip-in Booster's Safe Separation (내삽형 부스터 안전 분리를 위한 비행 조건 연구)

  • Oh, Hyun-Shik;Lee, Ho-Il;Cho, Jin;Kim, Ik-Soo
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.39 no.1
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    • pp.33-41
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    • 2011
  • A mathematical model of slip-in booster separation dynamics is described. A longitudinal 3-DOF(degree of freedom) 2-body dynamic model is developed to simulate the separation dynamics. Aerodynamic models of the missile and the exposed area of booster are built. And, gas generator pushing the booster out and internal channel pressure drop are modelled. To simulate the model, it is assumed that the missile can maintain the 1g level-fight condition during the separation. With this assumption, the interaction forces between missile and booster through the separation phases: phase 0: initial, phase 1: linear translation, and phase 2: free flight motion are defined. Using the simulation, missile flight conditions for slip-in booster`s safe separation, which can be represented by Mach vs. height envelope, are suggested.

다각 보행 로보트의 제어 알고리즘

  • 김성동;박성혁;황승구
    • 전기의세계
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    • v.36 no.5
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    • pp.316-325
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    • 1987
  • 다각 보행 로보트의 세부 개발 분야로는 다음과 같이 세가지로 나눌 수 있다. (1) 기계적 구조 분야-3축 자유도를 갖는 다리의 구조, 에너지 효율을 고려한 다리의 구조, 역학 및 운동학의 분석, 모델화등 (2) 제어분야-다리의 시퀀스 결정, 각 다리의 서보 제어, 균형 및 안정도 유지, 속도제어 (3) 지능 및 센서 분야-장애물 인식, 경로의 판단, 장애물 통과시 다리의 위치 결정 본고에서는 제어분야와 관련하여 걸음새(gait)의 종류 및 표시방법에 대해서 2장에서 언급하고, 3장에서 1각 및 2각 제어 알고리즘을 통해 역학(dynamics)이 고려된 다리의 시퀀스 제어에 관해서 알아보며, 4각 이상의 다각 로보트에 대한 제어문제 및 제어기법에 대하여 4장에서 기술하였다.

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Numerical simulation of turbulent flow with Hydrodynamic Pressure Model in trench channel (트렌치 수로에서 동수압을 고려한 난류흐름해석)

  • Jang, Won-Jae;Lee, Seung-Oh;Cho, Yong-Sik
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2007.05a
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    • pp.1268-1271
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    • 2007
  • 트렌치 수로에서 동수압을 고려한 자유수면 흐름을 해석하고 난류 모형의 적용성을 제시하였다. 본 연구에 사용된 지배방정식으로 비정상 상태의 비압축성 유체에 대한 연속방정식과 비점성 Navier-Stokes 방정식을 사용하였다. 난류완결문제를 해결하기 위해서 $\kappa-\varepsilon$방정식을 사용하여서 난류 와점성을 구할 수 있다. 자유수면과 동수압을 고려하기 위하여 3단계로 나누어서 해석하였다. 제 1단계에서는 운동량방정식을 연직방향에 대해 음해적으로 차분하였다. 제2단계에서는 유속과 동수압 보정항으로 이루어진 식을 연속방정식에 대입하여 타원형 방정식인 동수압-포와송 방정식을 해석하여 얻어지는 유속은 질량보존법칙을 만족하게 된다. 마지막으로 자유수면과 최종유속을 보정 및 계산하였다. 본 연구에서 제시한 수치모형을 검증하기 위해서, 트렌치 수로에서 난류의 흐름에 변화를 고려하기 위해 수치모의를 하였다. 전반적으로 수치모의에 의한 결과와 실험 자료가 일치하는 경향을 보였다.

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On The Added Mass and Damping of Chine Sections in Heaving Oscillation -Comparisons with Equivalent Lewis Section- (배골형단면주상체(背骨型斷面柱狀體)의 상하동요(上下動搖)에 있어서의 부가질량(附加質量)과 감쇠력(減衰力)에 관(關)하여)

  • J.H.,Hwang;Yoon-Ho,Kim
    • Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.10 no.1
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    • pp.33-44
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    • 1973
  • Chine형 선체단면 주상체의 자유표면에서의 상하운동에 수반되는 부가질량과 감쇠력을 Ursell-Tasai 방법에 의하여 계산하였다. Chine형에서 구하여진 결과는 같은 선체단면적 계수와 반폭흘수비를 갖는 등가 Lewis형의 결과와 비교하였고 선체단면의 형상이 부가질량 및 감쇠력에 미치는 영향을 고찰하였다. Chine형과 등가 Lewis형 선체단면 주상체에 파고가 일정한 횡파가 입사할 때의 상하운동을 고찰하였다. 이상과 같은 계산 및 고찰을 통하여 다음 결과를 얻었다. 1) 자유표면이 부가질량에 미치는 영향은 chine형이 등가 Lewis형단면보다 큰 값을 갖는다. 2) 선체단면적계수와 반폭흘수비가 같은 경우에 감쇠력의 크기는 Lewis form, single chine, double chine순서이다. 3) 선체단면계수와 반폭흘수비는 상하운동에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 생각되며, 선체단면의 기하학적인 변형이 운동에 미치는 영향은 중요한 요소가 되질 못한다. 4) 감쇠력계수와 선체단면계수와의 관계는 간단한 관계를 유지한다.

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저진공, 고진공, 초고진공 영역에서의 잔류가스질량분석기 설계특성

  • Park, Chang-Jun;An, Jong-Rok;Jo, Bok-Rae;Han, Cheol-Su;An, Sang-Jeong
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2014.02a
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    • pp.108.2-108.2
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    • 2014
  • 잔류가스측정 질량분석기(RGA)는 진공챔버 내부의 진공상태 이상유무, 공정상태 확인 및 주입가스 농도제어 등 여러 종류의 작업에 응용되고 있다. 반도체용 박막 제조공정(PVD, CVD)에서 챔버 내의 수분 혹은 불순물 가스의 정확한 모니터링은 반도체 품질향상에 매우 중요하다. 1 Pascal 진공도의 증착용 챔버에 RGA를 직접 장착하여 작동시키기 위해서는 저진공용 RGA가 사용되어야 한다. 10-3 Pascal에서 6m 자유운동거리를 갖는 질소분자는 1 Pascal에서는 6 mm로 짧은 자유운동거리를 갖는다. 따라서 1 Pascal 저진공영역에서 이온을 생성시키고 mass filter를 사용하여 질량분석을 하기 위해서는 이온원과 mass filter 길이가 자유운동거리 수준으로 작아져야한다. 저 진공영역에서는 검출기와 전자방출용 필라멘트가 저진공에서 작동되도록 일반고진공용 RGA와는 완전히 다르게 소형으로 설계 제작되어야 한다. 10-7 Pascal 이상의 초고진공에서 사용되는 RGA는 이온원이 작동할 때 발생하는 outgassing을 낮추도록 설계가 되어야 초고진공의 유지가 가능하다. 한국표준과학연구원에서 현재 개발 중인 일반고진공용 RGA를 소개하고 저진공용과 초고진공용 RGA의 설계특성을 발표한다.

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A Study on Numerical Simulation for Predicting of Unmanned Undersea Vehicle's Manoeuvrability (수중운동체의 조종성능 예측을 위한 수치시뮬레이션에 대한 연구)

  • Bae, Jun-Young
    • Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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    • 2015.10a
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    • pp.83-85
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    • 2015
  • The Purpose of this paper was to carry out basic study on development of real-time submarine-hnadling simulator. The author adopt the Unmanned Undersea vehicle(UUV), which has taken the shape of manta[1]. They call here it Unmanned Undersea Vehicle(UUV). UUV is based on the same design concept as UUV called Manta Test Vehicle, which was originally built by the Naval Undersea Warfare Center, USA[1]. The present study deals with prediction of manoeuvring motion of UUV at general drift angles and large drift angles. The dynamic mathematical model with six degrees of freedom is revised and supplemented in order to describe accurately motion of UUV. The hydrodynamic derivatives related to motion are obtained from previous work[2].

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Dynamic Interaction Analysis of Train and Bridge According to Modeling Methods of Maglev Trains (자기부상열차의 모델링방법에 따른 열차-교량의 동적상호작용 해석)

  • Jung, Myung-Rag;Min, Dong-Ju;Lee, Jun-Seok;Kwon, Soon-Duck;Kim, Moon-Young
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.24 no.2
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    • pp.167-175
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    • 2011
  • The purpose of this study is to examine the impact that change in speed and modeling methods has on maglevs' runnability. The study constructed equations of motion on 4-DOF, 6DOF, and 10-DOF vehicles respectively and carried out numerical analysis, applying 4th Runge Kutta method, in order to run six different model maglev as changing the vehicles speed on the same bridge that had 2000 to 1 deflection. The analysis revealed that maglev's runnability improved as speed was lower and the specific model had higher number of bogey and EMS.