The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.3
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pp.645-650
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2010
In this paper we present the Bimodal-tram simulator using the PXI embedded real-time controllers. The Bimodal-tram is developed in KRRI (Korea Railroad Research Institute). The vehicle can be automatically operated by navigation control system (NCS). For the automatic driving, the vehicle lanes will be marked with permanent magnets that are placed in the ground. The vehicle is controlled by NCS. NCS governs the manual mode and automatic mode driving. The simulator is designed by an identical conception with the real control condition. The dynamic motion of vehicle is simulated by the nonlinear dynamic model. The control computer calculates the control values. The signal interface is linked by CAN communication. The simulation is processed by real-time base. The test driver can see the graphic motion of vehicle and can operate the steering wheel, gas and brake pedal to control direction and velocity of vehicle during the simulation. At present, the simulator is only operated by manual mode. The automatic mode will be linked after the control algorithm is finished. We will use the simulator to develop the control algorithm in the automatic mode. This paper shows the simulator designed for Bimodal-tram using real-time based controller. The results of the test using the simulator are presented and discussed.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.10
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pp.1924-1934
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2011
This paper is concerned with the robustness evaluations of the guidance controller for a bimodal tram which is being developed by the Korea Railroad Research Institute (KRRI). The bimodal tram is an all-wheel steered multiple-articulated vehicle as a new kind of transportation vehicle. This vehicle has to be equipped with an automatic guidance system. In [1], such a controller has been recently proposed. However, since the performance is affected by weight change of the vehicle due to number of the passenger, model parameter uncertainties depending on the state of friction and the elasticity of the tire, and a typhoon, the controller designed must be examined with these conditions. As expected, because the vehicle dynamics is highly nonlinear, for the sake of investigating the robustness of the controller we compose two simulation ways based on the vehicle models which are implemented by the ADAMS and the MATLAB/LabVIEW toolboxes. Different uncertainties and a typhoon disturbance have been considered for the simulation conditions. Simulation results are shown.
In this paper, a new iterative method for solving vehicle-bridge interaction problems is proposed. Iterative methods have advantages over the non-iterative methods in that it is not necessary to update the system matrix for a given wheel location, and the method can be applied for a new type of car or bridge with few or no modifications. In the proposed method, the necessity of system matrices update is eliminated using the equivalent interaction force acting on the bridge, which is obtained iteratively. Ballast stiffness is included in the interaction forces and the geometric compatibility at the contact points are used as convergence criteria. The bridge is considered as an elastic Bernoulli-Euler beam with surface irregularity and ballast stiffness. The moving vehicle is modeled as a multi-axle mass-spring-damper system having many degrees of freedom depending on the number of axles. The pitching effect, which is the interaction effect between the rear and front wheels when a vehicle begins to enter or leave the bridge, is also considered in the formulation including extended ground boundaries having surface irregularity and ballast stiffness. The applicability of the proposed method is illustrated in the numerical studies.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.25
no.4
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pp.108-117
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2008
A transmission designed with P.T.O(Power Take-Off) axle for agricultural work vehicles including multi-purpose vehicles has been developed. It is focused on the 4-wheel drive transmission of synchronous contact type for practical use in fruit tree households which is required for a large-sized agricultural vehicle. Concerning to the specification performed, the load capacity is from 500kg to 1,000kg and the safety should be secured for passengers. In addition, the driving condition should also be secured under bad situations of the topographic slope, swampy land and the rest. In order to carry out above tests, a prototype vehicle through strength analysis of transmission design has been manufactured. Consequently, optimal design conditions on the power transmission with multi-purpose vehicle for various jobs are proposed such as an indication of optimal RPM and torque at a certain work situation. The performance test through the prototype of multi-purpose work vehicle is performed and the related data base is achieved. Finally, it is improved on troubles by the analysis of the results of R&D and provided the solutions on problems occurring to mass production in the future.
The development of a new railway vehicle is under progress through the Next Generation High-Speed Rail Development Project in Korea. Its aim is to develope fundamental technology of the vehicle that can run over 400km/h. The new distributed traction bogie system, 'HEMU'(High-speed Electric Multiple Unit), will be used and is different from previously developed high speed railway vehicles. Previous vehicles adopted push-pull type system, which means one traction-car drives rest of the vehicle. Due to the difference, investigation on dynamic behavior and its safety evaluation are necessary, as a part of verification of the design specification. In this paper, current progresses of researches are presented. And the High-Speed Railway vehicle system is evaluated for a dynamic characteristic simulation. Proper models including air-suspension system, wheel-rail, bogie and car-body will be developed according to the vehicle simulation scenario. International safety standard will be applied for final verification of the system. This research can propose a better solution when test running shows a problem in the parts and elements. Finally, the vehicle that has excellent performance will be developed, promoting academic achievement and technical development.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.5
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pp.429-435
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2011
This paper presents a sensor fusion-based estimation of heading and a Bezier curve-based motion planning for unmanned ground vehicle. For the vehicle to drive itself autonomously and safely, it should estimate its pose with sufficient accuracy in reasonable processing time. The vehicle should also have a path planning algorithm that enables to adapt to various situations on the road, especially at intersections. First, we address a sensor fusion-based estimation of the heading of the vehicle. Based on extended Kalman filter, the algorithm estimates the heading using the GPS, IMU, and wheel encoders considering the reliability of each sensor measurement. Then, we propose a Bezier curve-based path planner that creates several number of path candidates which are described as Bezier curves with adaptive control points, and selects the best path among them that has the maximum probability of passing through waypoints or arriving at target points. Experiments under various outdoor conditions including at intersections, verify the reliability of our algorithm.
Recently, major developed countries have strengthened automobile fuel efficiency regulations and carbon dioxide emission allowance standards to curb climate change caused by global warming worldwide. Accordingly, research and manufacturing on electric vehicles that do not emit pollutants during actual driving on the road are being conducted. Several automobile companies are producing and testing electric vehicles to commercialize them, but it takes a lot of manpower and time to test and evaluate mass-produced electric vehicles with driving mileage of more than 300km on a per-charge. Therefore, in order to reduce this, a simulation model was developed in this study. This study used vehicle information and MCT speed profile of small electric vehicle as basic data. It was developed by applying Simulink, which models the system in a block diagram method using MATLAB software. Based on the vehicle dynamics, the simulation model consisted of major components of electric vehicles such as motor, battery, wheel/tire, brake, and acceleration. Through the development model, the amount of change in battery SOC and the mileage during driving were calculated. For verification, battery SOC data and vehicle speed data were compared and analyzed using CAN communication during the chassis dynamometer test. In addition, the reliability of the simulation model was confirmed through an analysis of the correlation between the result data and the data acquired through CAN communication.
By increasing the vertical stiffness of the rail fastening system, the dynamic wheel load of the vehicle can be increased on the ballast track, though this increases the cost of track maintenance. On the other hand, the resistance acting on the wheel is decreased, which lowers the cost of the electric power to run the train. For this reason, the determination of the optimal fastener stiffness is important when attempting to minimize the economic costs associated with both track maintenance and energy to operate the train. In this study, a numerical method for evaluating the optimal vertical stiffness of the fasteners used on ballast track is presented on the basis of the process proposed by L$\acute{o}$pez-Pita et al. They used an approximation formula while calculating the dynamic wheel load. The evaluated fastener stiffness is mainly affected by the calculated dynamic wheel load. In this study, the dynamic wheel load is more precisely evaluated with an advanced vehicle-track interaction model. An appropriate range of the stiffness of the fastener applicable to the design of ballast track along domestic high-speed lines is proposed.
To study the evaluation standard and control limit of mortar filling layer void length, in this paper, the train sub-model was developed by MATLAB and the track-bridge sub-model considering the mortar filling layer void was established by ANSYS. The two sub-models were assembled into a train-track-bridge coupling dynamic model through the wheel-rail contact relationship, and the validity was corroborated by the coupling dynamic model with the literature model. Considering the randomness of fastening stiffness, mortar elastic modulus, length of mortar filling layer void, and pier settlement, the test points were designed by the Box-Behnken method based on Design-Expert software. The coupled dynamic model was calculated, and the support vector regression (SVR) nonlinear mapping model of the wheel-rail system was established. The learning, prediction, and verification were carried out. Finally, the reliable probability of the amplification coefficient distribution of the response index of the train and structure in different ranges was obtained based on the SVR nonlinear mapping model and Latin hypercube sampling method. The limit of the length of the mortar filling layer void was, thus, obtained. The results show that the SVR nonlinear mapping model developed in this paper has a high fitting accuracy of 0.993, and the computational efficiency is significantly improved by 99.86%. It can be used to calculate the dynamic response of the wheel-rail system. The length of the mortar filling layer void significantly affects the wheel-rail vertical force, wheel weight load reduction ratio, rail vertical displacement, and track plate vertical displacement. The dynamic response of the track structure has a more significant effect on the limit value of the length of the mortar filling layer void than the dynamic response of the vehicle, and the rail vertical displacement is the most obvious. At 250 km/h - 350 km/h train running speed, the limit values of grade I, II, and III of the lengths of the mortar filling layer void are 3.932 m, 4.337 m, and 4.766 m, respectively. The results can provide some reference for the long-term service performance reliability of the ballastless track-bridge system of HRS.
Seo, Sin-Won;Huh, Yun-Kun;Lee, Je-Yong;Lee, Chang-Kyu;Bae, Keun-Soo
Korean Journal of Agricultural Science
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v.38
no.1
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pp.121-128
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2011
I/An electro-hydraulic transmission having advantages of convenience, safety, simple linking and high power, and an electronic control system were designed and fabricated. In this study, characteristics of the control system were investigated through outdoor tests for evaluation of installation of the system on a combine. Major findings were as followings. 1. Experiment for performance evaluation of the control system was conducted on concrete road. With steering lever in neutral position, driving HST swash plate and left/right wheel speed increased in proportion to driving lever angle. In case of steering control, steering swash plate angle changed in proportion to steering lever angle. This should cause increase in outer wheel speed, but it was observed that HST swash plate was controlled toward neutral to maintain the speed before steering. As a result, speed before steering was maintained despite the change in outer wheel speed by steering HST swash plate angle change. 2. It was observed that the HST system enabled steering with outer wheel maintained at constant speeds while inner wheel speed decreased, which was more stable than conventional mechanical links. In addition, for the selected 5 criteria, experiment showed satisfactory results and it was judged that installation on real vehicle would be feasible. 3. The control system showed response property of appropriate forward/reverse movement and lift/right steering, without causing any problems during experiment on concrete. Result of response property experiment on field operation also showed appropriate control over forward/reverse movement and left/right steering.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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