• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.505-511
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• 2011

In this paper, we have developed an automatic velocity control system of a small-sized commercial treadmill (belt length of 1.2 m and width of 0.5 m) which is widely used at home and health centers. The control objective is to automatically adjust the treadmill velocity so that the subject's position is maintained within the track when the subject walks at a variable velocity. The subject's position with respect to a reference point is measured by a low-cost sonar sensor located on the back of the subject. Based on an encoder sensor measurement at the treadmill motor, a state feedback control algorithm with Kalman filter was implemented to determine the velocity of the treadmill. In order to reduce the unnatural inertia force felt by the subject, a predefined acceleration limit was applied, which generated smooth velocity trajectories. The experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed method in providing successful velocity changes in response to variable velocity walking without causing significant inertia force to the subject. In the pilot study with three subjects, users could change their walking velocity easily and naturally with small deviations during slow, medium, and fast walking. The proposed automatic velocity control algorithm can potentially be applied to any locomotion interface in an economical way without having to use sophisticated and expensive sensors and larger treadmills.

• Smart Structures and Systems
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• 제16권1호
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• pp.141-162
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• 2015

The magneto-rheological visco-elastomer (MRVE) is used as a smart core to control the stochastic micro-vibration of a sandwich plate with supported mass. The micro-vibration response of the sandwich plate with MRVE core and supported mass under stochastic support motion excitations is studied and compared to evaluate the vibration suppression capability. The effects of the supported mass and localized magnetic field on the stochastic micro-vibration response of the MRVE sandwich plate are taken into account. The dynamic characteristics of the MRVE core in micro-vibration are described by a non-homogeneous complex modulus dependent on vibration frequency and controllable by applied magnetic fields. The partial differential equations for the coupled transverse and longitudinal motions of the MRVE sandwich plate with supported mass are derived from the dynamic equilibrium, constitutive and geometric relations. The simplified ordinary differential equations are obtained for the transverse vibration of the MRVE sandwich plate under localized magnetic fields. A frequency-domain solution method for the stochastic micro-vibration response of sandwich plates with supported mass is developed based on the Galerkin method and random vibration theory. The expressions of frequency-response functions, response power spectral densities and root-mean-square velocity responses of the plate in terms of the one-third octave frequency band are obtained for micro-vibration evaluation. Finally, numerical results are given to illustrate the large response reduction capacity of the MRVE sandwich plate with supported mass under stochastic support motion excitations, and the influences of MRVE parameters, supported mass and localized magnetic field placement on the micro-vibration response.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.1265-1271
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• 2014

노광기의 램프 냉각은 노광성능 및 기기수명에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 노광장치로 유입되는 냉각공기의 속도를 도출하기 위해 램프하우징 내부의 열유동 해석을 수행하였다. 램프하우징의 냉각성능은 하부와 측면의 냉각 공기 속도에 의해 영향을 받는다. 하부 및 측면의 냉각 공기 속도를 독립변수로 설정하고, 상부 반사경 온도, 타원경의 온도 및 상부 배출공기의 온도를 종속변수로 설정하였다. 효율적인 냉각 해석을 위해 반응표면분석법에 의해 해석 조건을 설정하였다. 설정된 조건에 따라 해석을 수행하였으며, 수행된 결과를 바탕으로 냉각 공기 속도에 따른 램프 하우징 주요부 온도를 예측할 수 있는 회귀식을 도출하였다. 또한 종속변수를 목표온도까지 냉각하기 위한 냉각공기의 유입속도를 설정하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제12권1호
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• pp.491-500
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• 2020

The present study proposes a time domain model for the Vortex-induced Vibration (VIV) simulation of a catenary riser under the combination of the current and oscillatory flow induced by vessel motion. In this model, the hydrodynamic force of VIV comprises excitation force, hydrodynamic damping and added mass, which are taken as functions of the non-dimensional frequency and amplitude ratio. The non-dimensional frequency is related with the response frequency, natural frequency, lock-in range and the fluid velocity. The relatively oscillatory flow induced by vessel motion is taken into account in the fluid velocity. Considering that the added mass coefficient and the non-dimensional frequency can affect each other, an iterative analysis is conducted at each time step to update the added mass coefficient and the natural frequency. This model is in detail validated against the published test models. The results show that the model can reasonably reflect the effect of the added mass coefficient on the VIV, and can well predict the riser's VIV under stationary and oscillatory flow induced by vessel motion. Based on the model, this study carries out the VIV simulation of a catenary riser with harmonic vessel motion. By analyzing the bending moment near the touchdown point, it is found that under the combination of the ocean current and oscillatory flow the vessel motion may decrease the VIV response, while increase the excited frequencies. In addition, the decreasing rate of the VIV under vessel surge is larger than that under vessel heave at small vessel motion velocity, while the situation becomes opposite at large vessel motion velocity.

• Earthquakes and Structures
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• 제20권1호
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• pp.39-53
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• 2021

By means of installing sloped rolling-type seismic isolators (SRI), the horizontal acceleration transmitted to the to-be-protected object above can be effectively and significantly reduced under external disturbance. To prevent the maximum horizontal displacement response of SRI from reaching a threshold, designing large and conservative damping force for SRI might be required, which will also enlarge the transmitted acceleration response. In a word, when adopting seismic isolation, minimizing acceleration or displacement responses is always a trade-off. Therefore, this paper proposes that by exploiting the possible information provided by an earthquake early warning system, the damping force applied to SRI which can better control both acceleration and displacement responses might be determined in advance and accordingly adjusted in a semi-active control manner. By using a large number of ground motion records with peak ground acceleration not less than 80 gal, the numerical results present that the maximum horizontal displacement response of SRI is highly correlated with and proportional to some important parameters of input excitations, the velocity pulse energy rate and peak velocity in particular. A control law employing the basic form of hyperbolic tangent function and two objective functions are considered in this study for conceptually developing suitable control algorithms. Compared with the numerical results of simply designing a constant, large damping factor to prevent SRI from pounding, adopting the recommended control algorithms can have more than 60% reduction of acceleration responses in average under the excitations. More importantly, it is effective in reducing acceleration responses under approximately 98% of the excitations.

• 한국습지학회지
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• 제20권1호
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• pp.35-42
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• 2018

본 연구에서는 도심구간 하천의 수생식물을 대상으로 흐름에 대한 대응양상 판단 및 식재영역 결정을 목표로 하였다. 수생식물로서 달뿌리풀, 갈대, 물억새, 개여뀌 및 고마리를 선정하고 흐름의 유속과 수심 및 식생의 성장도에 대하여 대응 분석하여 상기 수생식물의 식재영역을 결정하였다. 수생식물의 대응은 일반적으로 흐름에 대하여 안정, 회복, 훼손 및 유실로 구분되었다. 현지 조사 결과 수생식물의 회복과 훼손 정도는 식생의 휘어짐 각도를 기준으로 대략 $30^{\circ}{\sim}50^{\circ}$의 범위에서 구분되었다. 식생은 달뿌리풀, 갈대, 물억새, 개여뀌 순으로 흐름에 대한 대응력이 컸다. 달뿌리풀은 뿌리의 강한 고착력으로 수심이 0.9 m에서 유속 1.5 m/s까지 대응력이 강했다. 갈대는 수심 1.0 m와 유속 0.9 m/s 범위 내에서 흐름에 대응 가능하였다. 물억새는 대체적으로 수심 1.0 m와 유속 0.6 m/s 이하가 식재 가능 영역으로 제한된 식재 범위를 나타내었다. 개여뀌나 고마리는 흐름에 대한 대응력이 보다 약하며, 수심이 1.0 m를 넘는 경우 유속이 조금만 커져도 생존이 어려웠다. 상기 결과를 이용하여 수생식물 각 수종별 식재영역을 제시하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.125-134
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• 2016

In order to improve seismic safety of nuclear power plant (NPP) structures in high seismicity area, seismic isolation system can be adapted. In this study, friction pendulum system (FPS) is used as the seismic isolation system. According to Coulomb's friction theory, friction coefficient is constant regardless of bearing pressure and sliding velocity. However, friction coefficient under actual situation can be changed according to bearing pressure, sliding velocity and temperature. Seismic responses of friction pendulum system with constant friction and various velocity-dependent friction are compared. The velocity-dependent friction coefficients of FPS are varied between low-and fast-velocity friction coefficients according to sliding velocity. From the results of seismic analysis of FPS with various cases of friction coefficient, it can be observed that the yield force of FPS becomes larger as the fast-velocity friction coefficient becomes larger. Also, the displacement response of FPS becomes smaller as the fast-velocity coefficient becomes larger.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.207-218
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• 2013

대형 사력댐의 내진성능 평가에서 필히 요구되는 입력상수는 사력재료, 코아매질의 전단파 속도이다. 이를 표면파 시험으로 평가하기 위해서는 사력골재의 불연속, 매질의 비균질, 사면 경계면 등 표면파 시험결과의 신뢰도를 떨어뜨리는 조건을 극복해야 한다. 본 연구에서는 이러한 표면파시험의 한계를 극복하기 위하여 기존 빔형성기법의 원리를 응용한 SBF (Short-Array Beamforming) 기법을 제안하였다. SBF 기법은 3~9 m의 짧은 측선과 원거리 발진원을 이용함으로써, 빔형성기법 고유의 장점인 측정자료의 자동화분석뿐만 아니라 근접장 문제의 해결, 국부적 이상대의 발견 등의 기능을 가지도록 개발되었다. 본 연구에서는 이러한 SBF 기법과 IRF(Impulse-Response Filtration) 기법을 활용하여 대형 사력댐의 전단파속도를 신뢰성 있게 평가하는 방법을 정립하였다. 정립된 기법은 사력댐의 사력재료와 유사한 암버럭으로 매립 성토된 철도 노반에서 다운홀 시험, CapSASW (Common-Array-Profiling SASW) 시험과의 비교를 통하여 그 신뢰성과 실용성을 검증하였다.

• Composites Research
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• 제20권4호
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• pp.42-50
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• 2007

본 논문에서는 바이모달 트램의 차체와 바닥재 구조 재료로 적용되는 2종류의 샌드위치 패널에 대한 충격 손상을 시험과 수치해석을 통해 상호 비교하였다. 적용된 시편은 $100mm{\times}100mm$의 크기를 가지며 저속충격시험기를 사용하여 4가지 경우의 충격에너지에 대해 시험하였다. 또한, 저속충격 조건에 따라 차체 적용 샌드위치 구조물의 저속 충격 특성을 유한요소해석으로 분석하기 위해 범용 외연유한요소해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하여 특성을 분석하였다. 이때 금속재와 복합재 재료의 손상모델, 그리고 직교이방성 특성을 갖는 하니컴 재료의 유효손상모델을 제시하기 위하여 기계적 특성 시험을 수행하여 물성 파라메터를 획득하였고, 시험과 해석결과 충격 하중에 대한 샌드위치 패널의 손상 영역과 깊이를 비교적 잘 예측할 수 있음을 증명하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.221-230
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• 1988

본 연구의 목적은 마이크로컴퓨터를 사용하여 유압모터로 구성된 전기 유압 서보 시스템의 속도제어를 하는데 있어서 제어방법과 제어기 기본 하드웨어인 마이크로프로세서와 A/D, D/A 변환기의 해상도(resolution)가 전체 시스템의 성능에 미치는 영향을 주로 실험적으로 연구하는데 있다.