This paper presents performance analysis of two-linked robot system using ER (electro rheological) valve actuators. An ER fluid consisting of soluble chemical starches (particles) and silicone oil is made and its field-dependent yield stress is experimentally distilled using electro-viscometer. From this result, the design parameters of ER valve are determined. Based on parameter study, an ER valve system is designed and manufactured. Furthermore, the measured pressure drop is compared with predicted one obtained from the Bingham model. Following the evaluation of field-dependent pressure drop of ER valve, a two-linked robot system with two ER valve actuators is then constructed and its governing equation of motion is derived. From this equation, PID controller is established. Consequently, control performances of the proposed two-linked robot system featuring ER valve are evaluated.
The maximum speed is one of the most important performance in high speed railway vehicle. The higher the train speed is, the worse the ride comfort is, In order to solve this problem, a semi-active or active suspension can be applied to high speed railway vehicle. The variable damper with hydraulic solenoid valve is used in the semi-active suspension. But the variable damper with hydraulic solenoid valve requires tank for supplying fluid. The MR(Magneto Rheological) damper can be considered instead of hydraulic variable damper which needs additional device, i.e. reserver tank for fluid. In the case of active suspension, hydraulic actuator or electro-mechanical one is used to suppress the carbody vibration in railway vehicle. In this study the MR damper and electro-mechanical actuator was considered in secondary suspension system of high speed railway vehicle. The dynamic analysis was performed by using 10-DOF dynamic equations of railway vehicle. The performance of the semi-active suspension and active suspension system were reviewed by using MATLAB/Simulink S/W. The vibration suppression effect of semi-active and active suspension system were investigated experimentally by using 1/5-scaled railway vehicle model.
This paper presents vibration control of a CD-ROM(compact disc-read only memory) drive feeding system consisting of a new type of CD-ROM mount using an electro-rheologocal(ER) fluid. Chemically treated starch particles and silicon oil are used for EF fluid, and its field-dependent yield stresses are experimentally distilled under both the shear and the flow modes. On the basis of the yield stress, an appropriate size of ER CD-ROM mount adapted to conventional feeding system is designed and manufactured. Vibration isolation performance of the proposed mount is evaluated in the frequency domain and compared with that of conventional rubber mount. The ER CD-ROM mount is then installed to the drive feeding system and the system equation of motion is derived. The skyhook controller is then incorporated with the fuzzy technique to improve the performance of ER CD-ROM mount. A set of fuzzy parameters and control rules are obtained from a relation between vertical displacement and pitching motion of the feedng system. Followingthe formulation of the fuzzy-skyhook controller, computer simulation is undertaken in order to evaluate vibration suppression of the CD-ROM drive feeding system subjected to various excitations.
Making the best use of the features of the electro-rheological(ER) valve, a two-port pressure control valve using ER fluids is proposed and manufactured. The ER-Valve characteristics are evaluated by changing the intensity of the electric field and the number of electrode. In addition, the performance of the plate type ER-Valve is investigated by change the particle concentration of the ER fluid. As only with electrical signal change to the ER-Valve in which ER fluid flowing, ER fluid flow is controlled, so development of simple ER-Valves have been tried. The ER-Valves and pressure drop check method are considered to be applied to the fluid power control system. Using the minかnぉd pressure control valve, a one-link manipulator with FHA in robot system is driven. As a result, it is experimentally confirmed that the pressure control valve using ER fluids is applicable to use in driving actuator. If it applies characteristics of the ER fluids, it will be able to apply in the control system fir the ER Valve which occurs from industrial controller(PLC).
This paper presents a new anti-lock brake system(ABS) using electro-rheological(ER) valve actuators for the wheel slip control. The hydraulic dynamic model of the automotive brake system is formulated by incorporating electric field-dependent Bingham properties of ER fluid obtained experimentally. The brake system designed by this hydraulic model is able to control wheel slip by controlling the intensity of electric field which tunes the braking torque. The control fields of the ER valve to command desired wheel slip are determined by a sliding mode controller. A comparison between the proposed brake system and the conventional brake system is made by providing with computer simulations of vehicle motions under ABS performance requirement condition.
In this study, ER fluids were working fluid and yield shear stress of attained dispersive ER fluids made by analyzed to adapt effectively at the practical equipment like three port ER valve. In addition, movement of ER particle was observed by using a microscope the same as the strength of electric field with Bingham characteristic. Basis material was presented to develop 3 port ER-Valve by quantitatively comparing and analyzing entrance, load and outlet flow's differences of 3 port rectangular tubes. This study, after designing and producing the 3port ER-Valve, considered the characteristic of pressure drop, outlet and load flow rate by changing the strength of electric field on ER fluids flowing between electrodes.
When two particles close to each other are in electrophoretic motion, each particle is under the influence of the non-uniform electric field generated by the other particle. Two particles may attract or repel each other due to the dielectric force depending on their positions in the non-uniform electric field. It is shown analytically that two adjusting rigid particles can form an aggregate due to the dielectric interaction. To verify the validity of the theoretical prediction, an experiment is carried out by using a microchannel. In the experiment, AC electric field is used to eliminate cumbersome electroosmotic flow. The experimental result shows that the particles form a chain-like structure, which is typically observed in electro-rheological fluid, due to the dielectric interaction.
This paper presents the tension control of a wire-cut discharge machine using electrorheological(E,R) fluid based brake system. On the basis of the tension level required in the machine, an appropriate size of the ER brake which features design simplicity, fast response and salient controllability is designed. Considering the Bingham property of ER fluid and actuator response time, the governing equation of the ER brake is derived. And a tension propagation of wire electrode is modeled via frequency response. The tension control performance of the discharge machine is simulated by using a robust sliding mode controller.
기존의 솔레노이드 밸브는 전자부품에 기계적 운동요소를 포함하여 비선형성을 내포하고 있으나, MC 성분의 ER유체를 이용하면, 유동체의 통과부분을 전기장 제어를 통하여 솔레노이드 밸브 기능을 대신할 수 있는 메카니즘을 구현할 수 있을 것으로 사료된다. 유기성인 MC성분 ER유체를 유압시스템에 솔레노이드 밸브 역할에 적용하기 위해, 부과하는 직류 전기장의 사이클 수에 따른 기계적특성에 대한 평가는 다음과 같다. MC성분 ER유체의 전단속도비에 대한 전단응력 분포변화는 2.0kV/mm까지 전기장을 인가했을 경우, 횡축의 전단속도가 증가하여도 종축의 전단응력은 거의 변하지 않았다. 60만 사이클을 반복한 후 ITMC25의 전단응력 실험결과, 2.0kV/mm 이상 전기량을 인가하면 2차원적인 곡선의 형태를 형성하지만 표준편차의 평가치가 오차한계 이내이므로 직선으로 판단하여도 무리가 없을 것으로 사료되었다. 구리 전극으로 전기장을 부과한 경우 MC 성분의 ER유체는 0.1~$0.3{\mu}m$까지의 표면거칠기를 나타냈고, 알루미늄 전극을 사용한 경우는 전기장 부과 초기에 $0.3{\mu}m$의 표면거칠기가 $0.2{\mu}m$로 감소하였으나 40만 사이클의 전기장 부과 이후는 약간의 요철변화가 있었다.(이 논문의 결론 부분임)
Electrorheological(ER) fluid is a kind of smart material with variable shear stress and dynamic viscosity under various electric field intensity. Electric field can control the damping characteristics of ER damper. The objective of this study is the analysis of the performance of ER damper and its application to shock absorber. Idealized nonlinear Bingham plastic shear flow model is used to predict the velocity profile between electrodes. Cylindrical dashpot ER damper with moving electrode is constructed and tested under various electric fields. The analytic and experimental results for damping force are compared and discussed. Drop test system using ER damper is prepared to identify transient vibration characteristics. The rebound is eased as the applied electric field increases. When semi-active control algorithm is applied, rebound phenomenon disappears and vibration energy level decays faster than the case of zero electric field.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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