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서지 발현과 성능 예측을 위한 원심압축기 동적 거동 모델
정문청(Mooncheong Jung),한재영(Jaeyoung Han),유상석(Sangseok Yu) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集B Vol.40 No.5
통상 제어기 설계용으로 개발되는 차량용 수퍼 차져의 동적 거동 모델은 경험식에 의존한 압축기 맵을 활용하고 있어, 실제 서지 현상의 발생에 따른 시스템의 영향과 거동특성을 모사하는데 한계가 있다. 본 연구에서는 수퍼 차져의 운전 동특성을 모사할 수 있는 해석기반 압축기 모델을 개발하고 운전 변동성에 따른 압축기의 운전 추이를 모사하고자 한다. 모델 개발은 SIMULINK<SUP>®</SUP> 환경에서 진행하고, 기준 동특성 모델은 Greitzer의 압축기 모델을 적용하였다. 해석 결과는 실험 결과와 비교 검증을 통해 모델의 타당성을 확인하였으며 운전 특성 변화에 따른 압축기 성능 및 서지 발생 가능성에 대해 확인 하였다. When a control algorithm is developed to protect automotive compressor surges, the simulation model typically selects an empirically determined look-up table. However, it is difficult for a control oriented empirical model to show surge characteristics of the super charger. In this study, a dynamic supercharger model is developed to predict the performance of a centrifugal compressor under dynamic load follow-up. The model is developed using Simulink<SUP>®</SUP> environment, and is composed of a compressor, throttle body, valves, and chamber. Greitzer"s compressor model is used, and the geometric parameters are achieved by the actual supercharger. The simulation model is validated with experimental data. It is shown that compressor surge is effectively predicted by this dynamic compressor model under various operating conditions.
상태 공간 기법을 이용한 원심압축기 공기 유량 모델 기반 적응 제어
한재영(Jaeyoung Han),정문청(Mooncheong Jung),유상석(Sangseok Yu),이선(Sun Yi) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集B Vol.40 No.8
본 연구에서는 차량용 슈퍼차져의 원심압축기 출구 공기 유량을 제어하기 위한 모델 기반 적응제어기를 설계하였다. 원심압축기 모델은 운전 동특성을 확인할 수 있는 해석적 기반으로 개발하였으며, 개발된 모델은 실험과의 검증을 통해 타당성을 확인하였다. 모델 기반 적응제어는 압축기 모델과 적응제어기로 구성되었다. 피드백 제어는 시스템 파라미터의 변화에 견실 제어가 가능하지 않지만, 적용된 적응 제어는 시스템 파라미터의 변화에 견실 제어가 가능하다. 결론적으로, 모델 기반 제어는 제어 요구 유량에 제어가 이루어지며, 또한 시스템 파라미터가 변화해도 피드백 제어에 비해 견실한 제어가 이루어지는 것을 확인할 수 있다. In this study, a model reference adaptive controller is developed to regulate the outlet air flow rate of centrifugal compressor for automotive supercharger. The centrifugal compressor is developed using the analytical based method to predict the transient behavior of operating and the designed model is validated with experimental data to confirm the system accuracy. The model reference adaptive control structure consists of a compressor model and a MRAC(model reference adaptive control) mechanism. The feedback control do not robust with variation of system parameter but the applied adaptive control is robust even if the system parameter is changed. As a result, the MRAC was regulated to reference air flow rate. Also MRAC was found to be more robust control compared with the feedback control even if the system parameter is changed.