This paper presents a brief overview of the concepts, achievements and challenges relating to the use of electronic and computer control for railway vehicles in the aspect of mechatronic design. It can provides the rail vehicles of tomorrow must be more cost effective, energy efficient, and dynamic performance. The main emphasis in this paper will be upon the use of active control for suspension and steering for new approaches of incorporation of sensors, controllers, and actuators. They can make vehicle designers to take advantages optimizing mechanics and electronics jointly which are not possible with a purely mechanical approach.
The demand for the stable and comfortable cabin of a high speed passenger ship is increasing. The study on shipboard comfort has been mainly concentrated on the motion control of a whole hull body. In this study, however, a new control system operated by two parallel robots (3RPS, 3SPR) such as the active suspension system of motor vehicle is proposed. The goal of this control is keeping zero velocity of the upper robot (cabin) although the lower robot (ship) is moving by the waves. Jacobian matrix was used to design the controller, From the simulation results, the remarkable reduction of motion of the cabin (upper platform) was observed. The 3SPR parallel robot shows better performance compared to the 3RPS robot.
The electromagnet in Maglev vehicles controls the voltage in its winding to maintain the air gap, a clearance between the electromagnet and guideway, within an allowable deviation, with strongly interacting with the flexible guideway. Thus, the vibration characteristics of guideway plays important role in dynamics of Maglev vehicles using electromagnet as an active suspension system. The effects of the guideway's vibrational characteristics on dynamics of the Maglev vehicle UTM-01 are analyzed. The coupled equations of motion of the vehicle/guideway with 3 DOFs are derived. Eigenvalues are calculated and frequency response analysis is also performed for a clear understanding of the dynamic characteristics due to guideway vibration characteristics. To verify the results, tests of the urban Mgalev vehicle UTM-02 are carried out. It is recommended that the natural frequency of the guideway be minimized and its damping ratio in the Maglev vehicle with a 5-states feedback control law as a levitation control law.
Smart materials can adapt to changes of environment like living organs in nature such that they can maximize the performance and minimize the maintenance expense of engineering systems. Such materials have been paid attention ten years ago and applied in the area of industry, aerospace, transportation and civil structures. This paper summarizes smart material technology and shows some application examples in railway vehicles. Also, its future of smart material technology in railway vehicle technology is envisaged based on its possibility and practical aspect.
이 논문은 MR 댐퍼를 적용한 맥퍼슨 타입의 반 능동 현가장치의 진동제어에 관한 연구를 보여준다. 맥퍼슨 스트럿의 기하학적 분석을 바탕으로 동역학 지배 방정식이 설립되었으며, 제어기 설계를 위해 평형 점 근처의 비선형적 운동이 선형화하였다. 이어서 시스템의 향상된 반응시간을 위해 새로운 적응 움직임 슬라이딩모드 제어기를 제안하였으며, 시뮬레이션을 통해 범프와 랜덤도로에서 차량으로 가해지는 진동에 따른 제어 성능을 기존슬라이딩모드 제어기 및 스카이훅 제어기와의 비교를 통해 우수성을 평가하였다.
본 연구에서는 반능동형 감쇠기의 작동기준을 설정하고 그것의 타당성을 조사 하는 것이 주목적이어서 속도에 대한 고려는 제외하였다.이때 반능동형 감쇠계가 고정된 감쇠계수를 갖는 감쇠기로 구성된 계보다 얼마만큼 성능이 향상되며 능동형 감 쇠기(감쇠계수를 제한된 영역내에서 순간순간 조절하여 변화시킬 수 있는 감쇠기)를 갖는 계에 얼마만큼 접근하는가가 비교되어진다.
Generally, A Dynamic Absorber by using Active viscous Damping is highlighted for effective suspension system, such as improved ride comfort and handling in the market. Lately, this system based on the Sky-Hook damper theory is introduced by the name of "Active Dynamic Absorber" to us. This system has an excellent performance in contrast to Passive. Adaptive Dynamic Absorber, besides having low cost components of system, low energy consumption. light weight of system. In this viewpoint. most of car-maker will adopt this system in the near future. For this reason, we developed Dynamic Absorber by using Active viscous Damping which is equipped with continuously variable Dynamic Absorber and Control logic consisting Filter and Estimator. control apparatus of Dynamic Absorber operated by 16-bit microprocessor of high performance. variable device of viscous Damping. G-sensor so on. In this paper. several important points of development procedure for realizing this system will be described with results in which is obtained from experiment by simulation and Full car test in Proving ground. respectively.pectively.
This research describes the development model and testing of a hybrid damper which can be applicable to a vehicle suspension. The hybrid damper is devised to improve the performance of a conventional passive oil damper using a magneto-rheological (MR) accumulator which consists of a gas accumulator and a MR device. The level of damping is continuously variable by the means of control in the applied current in a MR device fitted to a floating piston which separates the gas and the oil chamber. A simple MR device is used to resist the movement of floating piston. At first a mathematical model which describes all flows within the conventional oil damper is formulated, and then a small MR device is also devised and adopted to a mathematical model to characterize the performance of the device.
본 논문에서는 미분게임 이론과 다수준 계획법을 이용하여 차량 전복 방지 제어기를 설계하는 방법을 제안한다. 차량 전복 방지 문제는 비협조적 제로섬 2 인 미분게임으로 정식화된다. 미분게임의 균형해로 얻어지는 제어기는 모든 가능한 조향 입력에 대해 최악의 성능을 보장한다. 적은 계산량으로 미분 게임의 균형해를 찾기 위해 완화 과정을 가지는 다수준 계획법을 이용한다. 차량의 롤 운동을 억제하기 위해 능동 현가장치를 사용하면 차량의 횡방향 안정성이 상실되므로 이를 방지하기 위해 자세제어장치(ESP)를 이용한다. 시뮬레이션을 통해 제안된 방법이 미분게임의 균형해를 찾는데 효과적임을 보이고 설계된 제어기가 차량의 전복을 방지함을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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