Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.25
no.12
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pp.1966-1973
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2001
The Jacobian matrix of the equations of motion of a system using velocity transformation technique is derived via variation methods to apply the implicit integration algorithm, DASSL. The concept of generalized coordinate partitioning is used to parameterize the constraint set with independent generalized coordinates. DASSL is applied to determine independent generalized coordinates and velocities. Dependent generalized coordinates, velocities, accelerations and Lagrange multipliers are explicitly retained in the formulation to satisfy all of the governing kinematic and dynamic equations. The derived Jacobian matrix of a system is proved to be valid and accurate both analytically and through solution of numerical examples.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.14
no.7
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pp.154-162
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1997
본 논문은 구속된 기계 시스템의 운동 제어 설계를 위한 새로운 방법을 제안한다. 구속된 기계 시스템의 운동 제어에는 지금까지 주로 사용되어온 Lagrange의 운동 방정식에 의한 모델링 보다 Udwadia와 Kalaba에 의해 제안된 운동 방정식에 의한 모델링이 더욱 적합함을 보였으며 이는 Holonomic 및 Nonholonomic 구속 조건을 비롯한 대부분의 구속 조건이 포함된다. 문헌에 잘 알려진 두 시스템을 시뮬레이션을 통하여 비교 함으로써 본 논문에 제안된 방법이 보다 우수한 결과를 보여줌을 확인 할 수 있었다. 또한 지금까지 불가능 하였던 비선형 일반 속도(gereralized velocity)를 포함한 구속 조건도 용이하게 제어됨을 보임으로써 광범위한 구속된 기계 시스템의 제어 문제를 통일된 방법으로 접근 할 수 있음을 제시하였다.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2003.11a
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pp.418-423
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2003
The balancing performance of an automatic ball balancer (ABB) in the vertical or horizontal position is studied in this paper. Considering the effects of gravity and angular velocity profiles, a physical model for an ABB installed on the Jeffcott rotor is adopted. The non-linear equations of motion for the rotor with ABB are derived by using Lagrange's equation. Based on derived equations, dynamic responses for the rotor are computed by using the generalized-u method. From the computed responses, the effects of gravity and angular velocity profiles on the balancing performance are investigated. It is found that the rotor with ABB can be balanced regardless of the gravity effect. It is also shown that a smooth velocity profile yields relatively smaller vibration amplitude than a non-smooth velocity profile.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.28
no.5
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pp.511-516
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2004
The dynamic behavior of an automatic ball balancer (ABB) is studied considering the effects of gravity and angular velocity profiles. In this study, a physical model for an ABB installed on the Jeffcott rotor is adopted in order to investigate the effects of gravity and angular acceleration. The equations of motion for the rotor with ABB are derived by using Lagrange's equation. Based on derived equations, dynamic responses for the rotor are computed by using the generalized-o method. From the computed responses, the effects of gravity and angular velocity profiles on the dynamic behavior are investigated. It is found that the balancing of the rotor with ABB can be achieved regardless of gravity. It Is also shown that a smooth velocity profile yields relatively smaller vibration amplitude than a non-smooth velocity profile.
Im, Jong-Bin;Ham, Sang-Hwan;Cho, Su-Yeon;Oh, Se-Young;Ryu, Gwang-Hyeon;Ahn, Han-Woong;Lee, Ju
Proceedings of the KIEE Conference
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2011.07a
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pp.802-803
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2011
매입형 영구자석 동기전동기는 강건한 회전자 구조와 릴럭턴스 토크를 사용할 수 있다는 점, 악계자 제어를 하기 쉽다는 점에서 넓은 속도와 토크를 필요로하는 하이브리드 차량이나 전기 차량에 적합한 전동기이다. 영구자석의 감자곡선은 온도에도 의존하기 때문에 온도에 따라 전동기의 자속과 토크가 변하게 된다. 이 논문은 전기 스쿠터에 사용되는 매입형 영구자석 동기전동기의 온도에 따른 지령 전류 보정에 의한 제어법에 대해 연구하였다. 토크 리플을 줄이기 위해서 속도-토크 곡선과 감자곡선을 이용하여 구하였으며, 보정된 지령 전류를 구하기 위해 Lagrange 보간법과 재귀 최소자승(Recursive Least Square : RLS) 법을사용하여 전류맵을 만들었다.이 지령 전류는 토크와 인버터 출력 전류값을 계산하는데 사용된다. 전류맵을 만들기 위해서 측정한 온도는 20, 80, 100도이다. 본 논문에서 제안한 제어법을 이용하여 토크 리플이 줄어듬을 시뮬레이션과 실험을 통해서 확인할 수 있었다.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2004.05a
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pp.204-209
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2004
This paper describes dynamic manipulability analysis of robotic arms moving in viscous fluid. The Manipulability is a functionality of manipulator system in a given configuration and under the limits of joint ability with respect to the tasks required to bt performed. To investigate the manipulability of underwater robotic arms, a modeling and analysis method are presented. The dynamic equation of motion of underwater manipulator is derived from the Lagrange - Euler equation considering with the hydraulic forces caused by added mass, buoyancy and hydraulic drag. The hydraulic drag term in the equation: is established as analytical form using Denavit - Hartenberg (D-H) link coordination of manipulator. Two analytical approaches based on Manipulability Ellipsoid are presented to visualize the manipulability of robotic arm moving in viscous fluid. The one is scaled ellipsoid which transforms the boundary of joint torque to acceleration boundary of end-effector by normalizing the torque in joint space while the other is shifted ellipsoid which depicts total acceleration boundary of end-effector by shifting the ellipsoid in work space. An analysis example of 2-link manipulator with proposed analysis scheme is presented to validate the method.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.1
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pp.1-9
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2013
This paper presents a new control algorithm for dynamic control of a unicycle robot. The unicycle robot motion consists of a pitch that is controlled by an in-wheel motor and a roll that is controlled by a reaction wheel pendulum. The unicycle robot doesn't have any actuator for a yaw axis control, which makes the derivation of the dynamics relatively simple. The Euler-Lagrange equation is applied to derive the dynamic equations of the unicycle robot to implement the dynamic speed control of the unicycle robot. To achieve the real time speed control of the unicycle robot, the sliding mode control and LQ regulator are utilized to guarantee the stability while maintaining the desired speed tracking performance. In the roll controller, the sigmoid-function based sliding mode controller has been adopted to minimize the chattering by the switching function. The LQR controller has been implemented for the pitch control to drive the unicycle robot to follow the desired velocity trajectory in real time using the state variables of pitch angle, angular velocity, angle and angular velocity of the wheel. The control performance of the two control systems form a single dynamic model has been demonstrated by the real experiments.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.20
no.12
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pp.3970-3979
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1996
A fluid flow inside a circular cylinder subject to horizontal, circular oscillation is analyzed numerically and experimentally. The steady streaming velocities at the edges of the boundary layers on the bottom and side surfaces of the cylinder obtained in the previous paper are used as the boundary conditions in the governing equations for the steady flow motion in the interior region. The Stokes' drift velocity obtained in the previous paper also constitutes the Lagrangian velocity which is used in the momentum equations. It turns out that the interior steady flow is composed of one cell, ascending at the center and descending near the side surface, at the streaming Reynolds number 2500. However, at the streaming Reynolds number 25, the flow field is divided into two cells resulting in a descending flow at the center. The experimentally visualized flow patterns at the bottom surface agree well with the analytical solutions. The visualization experiment also confirms the flow direction as well as the center position of the cell obtained by the numerical solutions.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.34
no.1
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pp.18-23
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2006
Flutter analysis of NACA 0012 with Gurney flap was conducted in time domain. Flutter analysis was performed with a conjunction of two governing equations; one is 2D Navier-Stokes equation and, the other is Lagrange equation of two dimensional plunge & pitch model. Both governing equations were coupled by loose-coupling method. From the computed results, the effect of Gurney flap was concluded to move the flutter boundary of NACA 0012 downward, which means flutter occurs at lower speed than that of NACA 0012. Although flutter boundary of gurney flap was above the safety margin when mach number was lower than 0.85, there might be a possibility of crossing the safety margin when mach number was between 0.85 and 0.9. For safety, the effect of gurney flap needs to be investigated carefully before using it.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.34
no.4
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pp.191-197
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2021
To calculate the induced charge of atoms in molecular dynamics, linear equations for the induced charges need to be solved. As induced charges are determined at each time step, the process involves considerable computational costs. Hence, an efficient method for calculating the induced charge distribution is required when analyzing large systems. This paper introduces the Uzawa method for solving saddle point problems, which occur in linear systems, for the solution of the Lagrange equation with constraints. We apply the accelerated Uzawa algorithm, which reduces computational costs noticeably using the Schur complement and preconditioned conjugate gradient methods, in order to overcome the drawback of the Uzawa parameter, which affects the convergence speed, and increase the efficiency of the matrix operation. Numerical models of molecular dynamics in which two gold nanoparticles are placed under external electric fields reveal that the proposed method provides improved results in terms of both convergence and efficiency. The computational cost was reduced by approximately 1/10 compared to that for the Gaussian elimination method, and fast convergence of the conjugate gradient, as compared to the basic Uzawa method, was verified.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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