다양한 원인에 의해서 발생하는 구조물의 동적응답을 감소시키기 위하여 현재까지 여러 가지 형태의 동조질량감쇠기(Tuned Mass Damper; TMD)가 개발되었고 이에 대한 많은 연구가 수행되어 왔다. 본 연구에서는 구조물의 응답에 따라서 실시간으로 TMD의 감쇠를 변화시킬 수 있는 준능동 TMD(Semi-active TMD; STMD)의 제어성능을 다양한 형태의 하중을 적용하여 해석적으로 검토하였다. STMD를 구성하는 준능동 감쇠기의 감쇠력을 조절하기 위하여 skyhook 제어알고리즘을 이용하였다. 조화하중 및 임의의 동적하중을 직접가력하중과 지반진동하중 형태로 단자유도 구조물에 가하여 STMD와 일반적인 TMD의 제어성능을 비교하였다. 또한, 주구조물의 질량의 변화에 따른 TMD 및 STMD의 제어성능의 견실성을 비교하였다. 그리고, 가변감쇠장지 뿐만 아니라 MR 감쇠기를 사용한 STMD의 제어성능도 평가하여 새로운 진동제어장치로서의 활용가능성을 검토하였다. 수치해석을 수행한 결과 STMD는 TMD에 비하여 조화하중 및 임의의 동적하중에 대해서 매우 뛰어난 제어성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
수동형 진동제어 방식과 같이 시스템이 안정되며, 수동형에 비해 높은 제진 효과가 기대되는 반능동 진동제어 방식은 시스템의 안정화가 요구되는 우주구조물의 제진방법에 유효한 진동제어 방식중 하나이다. On-Off 제어방식에 근거한 반능동 제어는 On-Off 스위칭 시에 전달력의 불연속성으로 인한 chattering을 발생시킬 수 있으며, 이는 탑재체 구조물의 고유진동수와의 커플링으로 인하여 지향성능을 저하시키는 원인으로 작용할 수 있다. 본 논문에서는 chattering 영향 최소화를 통한 지향성능향상을 목적으로 LQ(Linear Quadratic)이론에 기반한 가변 감쇠형 반능동 제어기법을 제안하였다. 시뮬레이션 결과는 본 논문에서 제안한 반능동 제어기법은 기존의 skyhook와 LQ를 기반으로 하는 Bang-Bang 반능동 제어기법과 비교하여 높은 진동절연 성능을 나타내고 있다.
A control algorithm for multi-stage dampers is developed based on the mode skyhook control concept, and implemented on the full vehicle system environment. The test vehicle system is equipped with the real time controller, four-stage variable dampers and sensors. The real time controller is developed using a digital signal processor(DSP), digital I/O, A/D and D/A converters. The dampers are driven by the electromagnetic actuators of less than 20 msec response time. The sensors include accelerometers, relative displacement transducers, and steering wheel rate sensors, etc. Through a series of tests in laboratory and proving ground, the performance of the semi-active suspension system is evaluated and it is shown that the vehicle dynamic characteristics is improved with the developed damping system. Futhermore, the parameter tuning methods to enhance vehicle dynamic performance are propsoed.
A magnetorheological(MR) engine mount for a passenger vehicle and its vibration control performance is experimentally evaluated. A mixed-mode model for the MR engine is derived by incorporating Herschel-Bulkely model of the MR fluid. After analyzing the field-dependent damping force, a appropriate size of the MR engine mount is manufactured. The field-dependent is displacement transmissibility of the engine mount is evaluated in the frequency domain at various excitation levels. In addition, time-dependant damping force is experimentally investigated by changing the excitation amplitude.
In this paper, an integrated control of the semi-active suspension system using a reduced full-car model is investigated. By including the reduced full-car dynamics in the control law, the semi-act ive suspension system is able to control not only the vertical acceleration but also the roll and pitch mot ions of the car body, which is not Possible with a quarter-car model or a half-car model. The damping forces for the semi-active dampers are designed to track the damping forces of the skyhook controller designed from the reduced full car dynamics. Computer simulations and experimental results using a real car are also included.
A semi-active suspension system for a vehicle using an Electrorheological Fluid damper has been studied. Apparent viscosity of ERF(Electrorheological Fluid) can be changed rapidly by applying electric field. The damping force of ER damper can be selectively controlled by employing electric field to the ER fluid domain. This paper deals with a two-degree-of-freedom suspension using the ER damper for a quarter car model. An intelligent control method using fuzzy control with genetic algorithm has been employed to control the damping force of the ER damper. The GA designs the optimal structure and performance of Fuzzy Net Controller having hybrid structure. The designed fuzzy net controller has been compared with the skyhook type controller for a quarter car model. The computer simulation results show that the semi-active suspension with ER damper has a good performance in the sense of ride quality with less vibration for ground vehicle.
반능동형 MR댐퍼 착륙장치는 MR유체가 환형 유로를 지날 때 유체감쇠력 및 자장 제어 감쇠력을 발생시키는 댐퍼이다. 환형 유로를 지나는 MR 유체의 경우 필연적으로 불완전 발달 유동이 발생하게 되어, 이는 유체 감쇠력을 포함하는 댐퍼 내력 계산에 오차를 발생시키는 원인이 된다. 이로 인해 댐퍼 구조적 파라미터 설계 및 제어 이득 선정이 부정확해지며, 착륙장치의 동특성 및 충격흡수성능 저하를 초래하게 된다. 본 논문에서는 MR댐퍼 환형 유로의 입구영역에서 발생하는 추가적인 감쇠력을 고려한 MR댐퍼 착륙장치의 수학적 모델을 유도하였다. 본 논문에서 유도한 수학적 모델링을 MR댐퍼 착륙장치의 설계 및 최적화 과정에 적용한다면 좀 더 정확한 내력 예측으로 우수한 성능의 MR댐퍼 착륙장치를 설계할 수 있을 것으로 판단된다.
The semi-active suspension system is getting widely adopted in passenger vehicles for its ability to improve ride comfort over the passive suspension system while not degrading driving safety. A key to the success is to develop practical controllers that yield performance enhancement over the passive damper under various driving conditions. To this end, several control strategies have been studied and evaluated in this research in consideration of practical aspects such as nonlinearity and dynamics of the damper. From simulation results. it has been observed that, with the proposed control schemes, ride comfort can be significantly upgraded while suppressing degradation of driving safety.
본 연구의 목적은 에어 서스펜션 시스템의 제어 특성을 분석하는 것이다. 우선 에어 서스펜션 시스템의 수학적 모델을 구하였다. 그리고 퍼지 제어 알고리즘을 적용하여 반능동식 하이브리드 제어 에어 서스펜션을 구하였다. 차체 가속도에 따라 퍼지 제어기는 오리피스 개도를 변경하여 특정 영역에서 에어 스프링의 강도를 조정한다. 동시에 서스펜션 운동 상태에 따라 서스펜션 댐핑이 제어된다. 시뮬레이션 결과는 반능동식 하이브리드 제어 에어 서스펜션이 노면 접지능력의 상실이나 서스펜션 작동 공간의 증가 없이 최고의 승차감을 제공할 수 있음을 보여준다.
This paper presents ride comfort characteristics of a quarter-vehicle magneto-rheological (MR) suspension system with respect to different tire pressure. As a first step, controllable MR damper is designed and modeled based on both the optimized damping force levels and mechanical dimensions required for a commercial full-size passenger vehicle. Then, a quarter-vehicle suspension system consisting of sprung mass, spring, tire and the MR damper is constructed. After deriving the equations of the motion for the proposed quarter-vehicle MR suspension system, vertical tire stiffness with respect to different tire pressure is experimentally identified. The skyhook controller is then implemented for the realization of the quarter-vehicle MR suspension system. Finally, the ride comfort analysis with respect to different tire pressure is undertaken in time domain. In addition, a comparative result between controlled and uncontrolled is provided by presenting vertical RMS displacement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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