• 한국정밀공학회지
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• 제11권1호
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• pp.54-62
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• 1994

This paper presents active control methodologies to suppress structural deflections of a composite beam using a distributed piezoelectric-film actuator and sensor. Three types of different controllers are employed to achieve vibration suppression. The controllers are established depending upon the information on the velocity components of the structrue and on the deflection magnitudes as well. They are constant-amplitude controller(CAC), constant-gain mcontroller(CGC), and constant-amplitude-gain controller(CAGC). For the minimization of the residual vibration (chattering in a settled phase), which is the practical shortcoming of the conventional CAC dur to time delay phenomenon of the hardware system, a new control algoritym CAGCis designed by selecting switching constants in an optimal manner with respect to the initial tip deflection and the applied voltage. The experimental investigations of the transient and forced vibration control for the first vibrational mode are undertaken in order to compare the suppression efficiency of each control algorithm. Moreover, simultaneous controllability of various vibrational modes through the proposed scheme is also experimentally verified by pressenting both the transfer function and the phase.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.503-510
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• 2020

친환경 산악철도는 산악지역 환경보전을 위해 기존 급곡선·급경사 도로 위에 매립된 콘크리트 톱니 궤도에서 운행하게 된다. 폭이 좁은 도로 특성상 단선 구간이 많아지고, 교행에 따른 분기부가 많이 존재한다. 분기부에서 기존 선로전환기와 히팅장치는 중앙 톱니 궤도의 이동 공간 확보, 두터운 결빙의 신속히 제거 등이 불가하여 산악철도에 적용하기 곤란하다. 이런 문제 해결을 위해 궤도 블록 이동 선로전환기와 고주파유도 히팅장치를 개발하였다. 개발 선로전환기는 콘크리트 톱니궤도 블록을 유압 액튜에이터를 이용하여 이동시킴으로 선로를 전환할 수 있고, 크로싱의 결선부가 없어져서 탈선의 위험이 감소되며, 쇄정도 간편해진다. 히팅장치는 고주파 유도가열을 이용하여 발열 효율을 높임으로 톱니궤도의 두터운 결빙을 신속히 제거할 수 있다. 선로전환기와 히팅장치의 시작품을 제작하여 동작시험을 실시함으로 성능을 입증하였다. 히팅장치는 기존 방식에 비해 10배 이상 발열 효율이 있음을 확인하였다. 개발된 선로전환기와 히팅장치는 동절기 산악트램의 운행을 위한 필수 핵심기술로서, 산악철도의 안전성 및 효율을 높임으로 국내외 산악관광지의 산악철도 도입 확산에 기여할 수 있다. 또한 산악철도는 동절기 교통이 두절되는 지역주민들에게 교통기본권을 제공하고, 관광 활성화와 지역경제 발전 효과를 가져올 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.160-166
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• 2018

본 연구에서는 주행하는 도로면의 단면 형상 정보를 이용하는 RPS 시스템과 다원형 감쇠 특성을 가지는 MSD 시스템을 기반으로 예견 제어 알고리즘을 적용한 지능형 현가 시스템을 제안하고, 그 결과를 제시하였다. 자동차의 과도한 진동과 조종 불안정성을 유발하는 대표적인 외란 입력은 주행하는 도로면에 돌출되거나 함몰된 불규칙한 주행 장애물이다. 이러한 장애물의 존재 유무만이 아니라 그 형상에 대한 정보를 안다면 이를 활용하여 제어 성능을 개선시킬 수 있다. 선행 연구 결과를 바탕으로 하여, 상용성을 고려한 구조화된 작동 시스템을 적용한 응용 연구를 수행하였다. 이를 위해 RPS 시스템과 예견 제어 기법을 기반으로 한 제어 알고리즘과 다차원화된 감쇠 특성을 가지는 MSD 시스템 간의 스위칭 알고리즘을 개발, 연계성을 제시하였다. 실차 적용성을 파악하기 위하여, 제안된 제어 프레임을 전차량 모델에 구현하여 시뮬레이션을 수행하였다. 구조적 간결성을 목표로 적용된 3-DS 작동기 시스템과 결합된 전자제어식 현가 시스템을 통하여 탑승자의 승차감과 차체의 조종 안정성을 효과적으로 개선할 수 있음과 제 시스템의 유용성을 확인하였다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제17권2호
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• pp.92-97
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• 2016

This paper presents design and simulation of wide band RF microswitch that uses electrostatic actuation for its operation. RF MEMS devices exhibit superior high frequency performance in comparison to conventional devices. Similar techniques that are used in Very Large Scale Integration (VLSI) can be employed to design and fabricate MEMS devices and traditional batch-processing methods can be used for its manufacturing. The proposed switch presents a novel design approach to handle reliability concerns in MEMS switches like dielectric charging effect, micro welding and stiction. The shape has been optimized at actuation voltage of 14-16 V. The switch has an improved restoring force of 20.8 μN. The design of the proposed switch is very elemental and primarily composed of electrostatic actuator, a bridge membrane and coplanar waveguide which are suspended over the substrate. The simple design of the switch makes it easy for fabrication. Typical insertion and isolation of the switch at 1 GHz is -0.03 dB and -71 dB and at 85 GHz it is -0.24 dB and -29.8 dB respectively. The isolation remains more than - 20 db even after 120 GHz. To our knowledge this is the first demonstration of a metal contact switch that shows such a high and sustained isolation and performance at W-band frequencies with an excellent figure-of merit (fc=1/2.pi.Ron.Cu =1,900 GHz). This figure of merit is significantly greater than electronic switching devices. The switch would find extensive application in wideband operations and areas where reliability is a major concern.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.706-712
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• 2014

The inverters used to drive Brushless DC motors (BLDC) include switching devices such as FETs and the faults in FETs cause severe performance degradation in systems where a BLDC acts as actuator. This paper presents a fault detection and isolation method for the FETs of an inverter for BLDC motor control systems, which is based on the EKF (Extended Kalman filter). Firstly, an equivalent circuit model for a BLDC motor plus its inverter system was derived. Secondly, a state-space equation was established, where the on-resistance of the FETs is expressed as a state variable and the EKF equation estimates the on-resistance. If the estimated resistance differs greatly from the known value, it can be asserted that there is a fault on that FET. Thirdly, the local convergence of the established EKF was proved. Finally, through the experiments, the performance of the proposed method was verified. The results show that the on-resistance is estimated close to the value specified in the FET data sheet in normal operation, whereas the estimated resistance is a much larger value than the normal one in case an FET fault occurs. Therefore, it is confirmed that the proposed fault detection and isolation method works appropriately in real systems.

• Elastomers and Composites
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• 제47권4호
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• pp.282-291
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• 2012

최근 들어 광, 온도, pH, 전기, 자성, 압력 등과 같은 외부 환경의 작은 변화에도 반응하여 모양/부피가 변하거나 기계적, 광학적, 전기적, 화학적 특성 등이 가역적으로 바뀌는 스마트 소재에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 스마트 소재들 중 광조사에 의해 소재의 다양한 특성을 가역적으로 제어할 수 있는 광응답 스마트 소재가 많은 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 광에너지를 받아 기계적 에너지로 바로 전환되어 인공근육, 모터 등과 같은 액츄에이터 기능을 할 수 있는 광구동형 스마트 고분자 소재들에 대해 소개하고자 한다. 특히, 광구동형 스마트 고분자 소재 중에서도 마이크로와 매크로 스케일 변형이 가능한 아조벤젠을 함유한 비결정성 고분자, 액정 고분자, 자기 조립형 초분자에 대한 다양한 연구들에 대해 설명하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권5호
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• pp.487-493
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• 2012

본 논문에서는 디스플레이 응용을 위해 동일한 크기를 갖는 공극을 가지며 기계적으로 연동된 미소거울들의 선택적인 구동을 사용하여 RGB 컬러를 재현하는 반사형 간섭 변조기를 제안한다. 기존의 투과형 간섭변조기는 별도의 배면 광원이 필요하기 때문에 전력 소모가 크며, 기존의 반사형 간섭 변조기는 세 가지 RGB 색상을 구현하기 위해서 서로 다른 크기를 갖는 3 개의 공극이 필요하기 때문에 공정이 복잡하다. 본 논문에서 제안하는 반사형 간섭 변조기는 간단한 공정을 위해 동일한 크기를 갖는 1 개의 공극을 가지며 기계적으로 연동된 미소거울의 디지털 구동을 통하여 세 가지 RGB 색상을 재현한다. 실험에서 제안하는 간섭 변조기는 스위칭 모드 (000), (010), (101)에서 각각 초록, 파랑, 빨강의 색상을 재현하였으며, 측정된 스펙트럼 피크치에서의 파장은 각각 $511{\pm}5nm$, $478{\pm}5nm$, $644{\pm}9nm$였고, 대역폭은 각각 $60{\pm}1nm$, $45{\pm}2nm$, $105{\pm}4nm$였고, 반사세기는 각각 $77{\pm}5%$, $73{\pm}2%$, $81{\pm}5%$이었다. 측정된 검정에 대한 스펙트럼의 반사세기는 $27{\pm}0%$ 이하로 측정되었다. 본 논문에서는 디스플레이 응용을 위해 간단한 공정으로 제작이 가능한 간섭 변조기의 색재현 성능을 실험적으로 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권8호
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• pp.757-764
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• 2015

본 논문에서는 소형 지구관측 위성의 광학카메라에 들어가는 미소진동을 보상하기 위한 초점면부 보정장치 시스템의 실험적 모델링을 수행하였다. 미소진동 외란을 보상하는 초점면부 보정장치의 구동기로 PZT 압전작동기를 적용하였다. 압전작동기는 히스테리시스 고유 특성을 갖게 되므로 보정장치 시스템의 정확한 수학적 모델링을 얻는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 보정장치 시스템을 2차 선형시스템으로 가정하고 MATLAB의 시스템 식별 툴박스(System Identification Toolbox)를 이용하여 실험적으로 모델링을 수행하였다. 외란의 주파수 범위인 0~50Hz에서 응답 오차 10%를 만족하기 위해 단일 선형 모델로는 불가능하며 총 4개의 선형 모델이 필요하다. 각각의 모델은 0~50Hz 입력범위를 4개의 구간으로 나눈 영역에서 실제 동역학을 잘 표현 하고 있다. 미소진동 외란의 보상은 입력주파수에 따라 모델 스위칭 기법을 적용한 초점면부 보정장치 제어를 통해 이루어진다.