본 연구에서는 틸트로터 항공기의 날개-로터 시스템의 수학적 모델링과 자유진동 제어에 대하여 고찰하였다. 날개에 부착된 로터는 수직방향에서 수평방향으로 또는 그 반대로 틸팅각을 변경시킬 수 있다. 로터의 틸팅각, 복합재료 날개의 섬유각, 로터의 회전속도를 변수로 하여 자유진동 특성 및 압전재료를 이용한 자유진동 제어 효과에 대하여 고찰하였다. 복합재료 날개는 상자형 박판 보로 모델링 하였으며, 플랩-래그운동 사이의 연성과 인장-비틀림 운동사이의 연성이 발생하는 CUS 구조로 가정하였다. 수치해석 결과와 그에 따른 결론을 도출하였다.
This paper proposes a method to generate virtual intensity field in space. The sound field of a zone enclosing the listener position is controlled to have maximum acoustic intensity to the desired direction. In order to control acoustic intensity of a zone, space-averaged active intensity is introduced. The ratio of space-averaged active intensity and control effort is defined as a cost function and expressed as a function of source control signals. It is shown that the cost function represents radiation efficiency of multiple sources. The control signals maximizing the cost function is found through eigenvalue analysis. The proposed method is verified by numerical simulations performed in free field condition, and the results provide a relation between wavelength and the size of controllable intensity field.
A study on the control of free vibration and stability characteristics of rotating hollow circular shafts subjected to compressive axial forces is presented in this paper. Both passive structural tailoring technique and active control scheme via collocated piezoelectric sensing and actuation are used in the study Gyroscopic and centrifugal forces combined with the compressive axial force contribute to the occurrence of divergence and flutter instabilities of the rotating shaft. The dual methodology based on the passive and active control schemes shows a high degree of efficiency toward postponement of these instabilities and expansion of the domain of stability of the system. The structural model of the shaft is based on an advanced thin-walled beam structure that includes the non-classical effects of transverse shear, anisotropy of constituent materials and rotatory inertia.
Space Test Department at KARI(Korea Aerospace Research Institute) plans to carry out the GVT(Ground Vibration Test) for the KSR(Korea Sounding Rocket)-III FM(Flight Model) which is being developed by Space Technology R&D Division. KSR-III will be an intermediate to the launch vehicle capable of carrying satellites to their orbits. GVT offers very important information to predict the behavior of KSR in its operation, and to develop the flight control and aerodynamic analysis. For development of test facilities, testing and analysis methods which can be used for the future test, Space Test Department has performed the GVT with KSR-II PFM(Proto-Flight Model) at Satellite Integration & Test Center of KARl This paper discusses the procedures, techniques and the results of it. In this test, to simulate free-free condition, test object hung in the air by 4 bungee cords specially devised. The GVT was carried out using pure random excitation technique with MIMO(Multi-Input-Multi-Output) method with three electromagnetic shakers, and poly-reference parameter estimation was used to identify the modal parameters. As the result of the test, 11 mode shapes and modal parameters below 200㎐ were identified and compared with analytical results.
This paper presents motion based design methodology for structures. Current design methodologies are primarily strength-based. Such methods are adequate when strength is expected to govern the design. But as the slenderness of structures increases, motion such as displacement and acceleration becomes the dominant criterion. In this paper, a preliminary design approach for beam-type buildings, where motion dominates the design, is discussed by effectively distributing the magnitude of structural stiffness to control the distribution of displacement under service load. This analytic development is illustrated using a cantilever beam as the structure under static loads, free vibration, and forced vibration.
This paper is concerned with the design and application of an Electro-Rheological(ER) fluid damper to suppress the vibration of a rotor system. The system is flexible with a slender shaft and a thin disk, being supported by two ball bearings. In addition, to investigate the system performances also in the high speed range, the driving torque is made transmit through a speed increasing gear train. Along with the experiments, to predict and compare the ER damper effect, the rotor system is simulated as to its free and forced vibration characteristics by means of a finite element method code, which is assembled with the mathematical model of the designed ER damper.
PZT와 같은 압전 재료는 능동 진동 억제 분야에서 널리 사용되고 있지만 단일 PZT의 경우 장착 과정에서의 손상, 전기 누전, 낮은 피로 성능과 같은 문제가 지적되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 개발된 LIPCA 작동기는 여러 층의 복합재료와 PZT 층으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 LIPCA 작동기를 끝단 질량이 부착된 알루미늄 외팔보의 진동을 억제하는데 적용하였다. 양변위 되먹임 제어 알고리듬을 사용하였으며, 필터 주파수를 대상 모드의 첫 번째 고유진동수에 맞추었다. 실험적으로 구한 알루미늄 보의 고유 진동수는 유한요소 해석의 결과와 잘 일치하였다. LIPCA 작동기를 능동 진동제어에 적용할 때 효율성을 시간과 주파수 영역에서 확인하고자 하였는데, 실험 결과 PPF제어를 사용한 LIPCA 작동기가 자유 진동의 안정화 시간과 강제 진동의 진폭을 효과적으로 제어할 수 있었다. 사례 연구로 다른 두께를 가지는 보의 강제 진동 제어를 수행하였다.
능동 비틀림 제어기법을 이용한 복합재료 로터 블레이드의 헬리콥터 진동억제에 대한 수치연구를 수행하였다. 허브에 작용하는 진동하중 억제를 위해 복합재료 블레이드의 탄성 연계와 함께 압전 소재의 전단변형 메커니즘을 이용하였다. 로터 블레이드는 표면에 압전 작동기를 부착한 박벽 상자형 단면을 갖는 복합재료 보로 모델링하였다. 회전익에 대한 지배 운동방정식은 Hamilton 원리를 이용하여 구성하였고, 공력하중은 자유후류모델을 포함하는 비정상 공력 이론을 이용하여 구했다. 다양한 탄성연계 적층과 능동 작동기를 부착한 복합재료 블레이드에 대해 허브진동 하중 특성을 고찰하였다. 수치해석 결과 최적 제어 알고리듬을 적용하여 $N_b$/rev 진동하중을 대폭 줄일 수 있음을 보였다.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제7권2호
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pp.104-109
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2006
In this study, the equivalent plate model is developed using a finite element method(FEM) based on the first order shear deformation theory(FSDT). The substructure synthesis method is used to consider the control surface. For the verification of the equivalent model, the results of free vibration analysis are compared with the ones of 3D wing structure modeled by using the MSC/NASTRAN.
This paper presents the control and the performances of a $H_2$ controller for active vibration control of a cantilever beam. Electromagnets are used as actuators and a laser sensor is used to measure the position of the bending beam. The transfer function of the beam is obtained via the modal analysis of the free vitiation equation. The performance of the controller are verified by experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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