• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제2권4호
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• pp.286-294
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• 2009

Hydroelectric power plants are known for their ability to cover variations of the consumption in electrical power networks. In order to follow this changing demand, hydraulic machines are subject to off-design operation. In that case, the swirling flow leaving the runner of a Francis turbine may act under given conditions as an excitation source for the whole hydraulic system. In high load operating conditions, vortex rope behaves as an internal energy source which leads to the self excitation of the system. The aim of this paper is to identify the influence of the full load excitation source location with respect to the eigenmodes shapes on the system stability. For this, a new eigenanalysis tool, based on eigenvalues and eigenvectors computation of the nonlinear set of differential equations in SIMSEN, has been developed. First the modal analysis method and linearization of the set of the nonlinear differential equations are fully described. Then, nonlinear hydro-acoustic models of hydraulic components based on electrical equivalent schemes are presented and linearized. Finally, a hydro-acoustic SIMSEN model of a simple hydraulic power plant, is used to apply the modal analysis and to show the influence of the turbine location on system stability. Through this case study, it brings out that modeling of the pipe viscoelastic damping is decisive to find out stability limits and unstable eigenfrequencies.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1543-1549
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• 2012

이 논문은 냉간 압연공정의 다단 압연기에서 각 롤 간의 슬립 현상에 대한 상태공간 모델을 도출하고, 이를 이용하여 롤 간 슬립 상태 관측기 설계에 관한 연구를 수행한다. 먼저 뉴튼의 운동법칙을 이용하여 각 롤들의 회전 운동 방정식을 1계 비선형 미분 방정식으로 기술한 후, 테일러 급수를 이용하여 임의의 동작점에서 상태공간 방정식으로 선형화한다. 다음에는 선형화된 상태공간 방정식에 기초하여 Gopinath 구성법으로 측정 가능한 구동 롤을 제외한 종동 롤의 회전 각속도를 추정하는 최소차원 상태 관측기를 설계한다. 마지막으로 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 상태 관측기로부터 추정된 각 롤 회전각속도와 슬립률의 유용성을 고찰한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.175-182
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• 2013

전동 소음은 철도의 주요한 소음 중 하나이며, 차륜과 레일의 음향 조도에 의해 차륜 및 레일이 진동하면서 발생한다. 이러한 전동 소음의 저감 대책을 수립하기 위해서는 관련 인자들의 영향을 파악할 수 있는 예측모델이 필요하다. 본 논문에서는 차륜과 레일의 진동 특성을 이용해 전동 소음을 예측하기 위한 모델링에 관해 다루었다. 슬라브 도상 궤도에 대하여 1단 이산 탄성 지지 구조를 가진 보로 모델링 하였으며, 차륜 진동은 유한요소법을 이용한 수치해석을 적용하였다. 수직 및 수평방향 차륜-레일 집촉력들의 연성은 선형 Hertzian 접촉이론으로 모델링 하였고, 차륜과 레일의 진동 응답을 계산한 후 방사되는 소음을 예측하였다. 예측 모델의 신뢰성을 검증하기 위하여 시험차량에 대해 전동 소음을 측정하였다. 예측치가 측정치와 잘 일치하였으며, 특히 전동 소음이 주요하게 기여하는 200~4000Hz 주파수 대역에서 유사한 경향으로 나타남을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.64-72
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• 2017

액체추진제를 사용하는 우주 발사체의 추진제 공급 과정에서 발생할 수 있는 축방향 동적 불안정성현상을 포고라 한다. 일반적으로 포고는 발사체의 동체와 공급/추진계의 공진에 의하여 발생하고, 동체구조 및 추진 시스템이 닫힌계를 이루게 되어 응답의 진폭이 증가하였다가 감소하는 현상을 보인다. 본 논문에서는 우주왕복선을 예시로 일반적인 발사체의 체계적인 포고 해석이 가능한 수학적 모델을 개발하였다. 정식화된 수식은 발사체 공급/추진계를 2차 선형 미분 방정식 형태로 구성하고, 포고해석에 중요한 세 변수인 압력, 중량변위, 일반화된 변위를 고유치해석을 통해 도출한다. 본 논문의 정식화를 통해 발사체 포고 시스템의 수학적 모델링 기법을 획득할 수 있고, 임의의 발사체에 대하여 체계적인 포고 안정성 해석이 가능할 것으로 예측된다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제7권9호
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• pp.717-722
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• 2001

최근 국내 수출입 물량의 증가와 더불어 항망 및 물류 처리시설의 자동화에 대한 요구가 절실하다. 특히 제한된 공간 내에서 효율적으로 화물의 적화 및 하역을 해야하는 컨테이너 수송용 트레일러의 경우 후진 및 주차기능이 매우 중요하다. 일반적으로 트레일러 형 차량은 트랙터의 속도와 방향을 제어하여 트레일러의 위치 및 방위를 제어하는 논홀로노믹(Non-holonomic)제어시스템으로서 제어하기가 까다로우며 특히, 후방경로 주행에 있어서는 시스템이 불안정해지지 쉽기 때문에 더욱 더 정교한 제어가 요구되고 있다. 아울러 자립(Self-contained) 이동 시스템의 실제 구현에 있어서는 CPU의 처리능력, 뱃터리 용량 등 여러가지 물리적 제약조건을 고려하여 시스템을 통합하여야 하므로 시스템의 대형화나 알고리즘 복잡성을 줄이는 노력이 필요하다. 제어하는데 있어서 CPU에 부담을 덜어주기 위해 복잡한 알고리즘을 피하면서 광범위한 운전영역에서 큰 무리없이 동작할 수있도록 하는데 역점을 둘 필요가 있다. 따라서 본 논문에서는 선형 모델을 얻고 이를 근거로 후방직선경로를 안전하고 정확히 추종할수 있는 상대 피드백 제어기를 설계하는 무제를 다룬다. 일반적으로 트레일러형 로봇의 후방경로 제어는 몸체의 질량. 관성 등과 같은 동역학적 요소와 길이, 폭등과 같은 운동학적 요소가 동시에 고려되어져야 하지만, 로봇의 병진속도와 회전각속도 제어를 담당하는 하위의 제어기를 미리확보한 것으로 간주하고 운동학적 요소만을 고려하였다. 먼저 로봇의 비선형 기구학적 모델로부터 선형모델의구조를 결정하고, 실제 장치를 Sinusoidal 형태로 주행시키면서 얻어진 입출력 데이터와 실수코딩 유전알고리즘 (Real-coded genetic algorithm: RCGA)을 이용하여 그 파라미터를 추정한다. 이와 같이 추정된 모델에 기초한 상대 피드백 제어기가 극배치법으로 설계되어졌으며, 제안된 방법에 대한 유효성은 실제 실험장치를 통해 검증되어진다.}$/ml와 150 $\mu\textrm{g}$/ml로 hydroxyl radical의 소거 능이 좋은 vitamin C (180 $\mu\textrm{g}$/ml) 보다 뛰어난 소거 활성을 나타내었다. Superoxide radical을 소거하는 효과는 초두구 추출물의 $IC_{50}$/ 값 10 $\mu\textrm{g}$/ml, 빈랑 추출물이 15 $\mu\textrm{g}$/ml을 나타냈고, 이는 기준 물질인 vitamin C (35 $\mu\textrm{g}$/ml)보다 좋은 소거 활성을 보여주었으며, gallic acid 9 $\mu\textrm{g}$/ml과 유사한 효과를 나타내었다. 사람 섬유아세포를 배양하여 hydroxyl radical과 superoxide radical를 발생시킨 후 초두구와 빈랑 추출물의 세포 보호 효과를 실험한 결과 25 $\mu\textrm{g}$/ml의 농도로 처리하였을 때 각각 85% 이상의 우수한 세포 보호 효과를 나타내었다. 초두구로부터는 자유라디칼 소거 활성이 있는 물질을 분리하기 위하여 분획한 후 가장 높은 소거 활성을 보인 에틸아세테이트 층에 대하여 silica column chromatography, preparative TLC를 수행하였다. 초두구로부터 분리된 물질은 HPLC를 이용한 분리에서 phenol성 물질인 gallic acid와 동일한 retention time을 보여줌으로써 초두구로부터 분리된 물질은 gallic acid와 유사한 phenol성 물질이거나 그의 유도체일 것으로 추측된다. 따라서, 초두구와 빈랑 추출물은 피부 노화의 주요인이 되고 있는 lipid radical, hydroxyl radical, superoxide radical을 소거하는 활성이 뛰어나 자유라디칼에 의하여