스카이훅 시스템에의 능동 서스펜션 제어 이론 적용에 관한 연구

박중현,장승재,Park Jung-Hyen,Jang Seung-Jae 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.5

본 논문에서는 스카이훅댐퍼 시스템의 해석 및 설계에 능동 서스펜션 제어 이론을 적용하여 현가장치설계에 응용 할 수 있는 이론 및 실험 적 제어장치 적용에 관한 연구를 수행하였다. 최근의 현가장치설계에서는 강성과 감쇠를 능동적으로 제어하는 기술의 적용이 일반화되고 있으며, 다른 차량안정성 제어장치와의 연계성이 높아짐에 따라, 제어 시스템설계에서 보다 내구성 이 강하고 제어효과의 응답성이 빠르며 정도 또한 높은 제어장치의 필요성이 요구되고 있다. 본 연구는 댐퍼의 위치관계에 따른 스카이훅시스템을 해석하여 위와 같은 빠른 응답성과 높은 정도의 제어가 가능한 제어시스템을 해석, 설계하기 위하여 강인제어시스템의 적용에 관한 고찰을 하였다. 그리고 제어대상시스템에 대한 강인제어시스템을 설계하기 위한 모델링 및 적용방법을 수식적으로 해석하였으며, 스카이훅현가장치의 제어시 스템설계에 중요한 내외란성 향상을 위한 강인제어시스템설계에 적용하는 방법에 관해 고찰하였다. This paper prosed modelling and design method in suspension system sesign to analyze sky hook damper system by adopting active suspension control theory. Recent in the field of suspension system design it is general to adopt active control scheme for stiffness and damping, and connection with other vehicle stability control equipment is also intricate, it is required for control system scheme to design more robust, higher response and precision control equipment. It is hon that sky hook suspension system is better than passive spring-damper system in designing suspension equipment. We analyze location of damper in sky hook system and its motion equation then design robust control system. Numerical example is shown for validity of robust control system design in active sky hook suspension system.

2자유도 서스펜션 시스템의 주파수 응답특성 분석

소상균 한밭대학교 생산기반기술연구소 2002 생산기반기술연구소 논문집 Vol.2 No.1

Automotive suspension system is mechanism for isolation of the vibration coming from the road inputs. However, the passive suspension system has limitation to improve the vibration isolation both low frequencies and high frequencies. To improve the performance of the passive system the active and semiactive suspension systems have been developed. In this paper, to show the effect of performance improvement for the active suspension system compared to the passive one the technique for frequency response analysis is introduced theoretically. At this time fairly complicated two degrees of freedom vehicle model is used and both sprung mass response and wheel response are compared. Finally, to confirm the improvement of performance of the active suspension system the computer simulations is carried out.

2자유도 서스펜션 시스템의 주파수 응답특성 분석

소상균 한밭대학교 생산융합기술연구소 2002 생산융합기술연구소 논문집 Vol.2 No.1

농용트랙터 캐빈 서스펜션 개발 선행 연구

박동균 ( Dong-kyun Park ),박인현 ( In-hyeon Park ),이봉호 ( Bong-ho Lee ),박종수 ( Jong-soo Park ),이종순 ( Jong-soon Lee ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2

최근 고객의 생활 의식 변화로 고객의 요구가 다양해지고 있으며, 농업기계산업 또한 크게 다르지 않다. 특히 100마력 이상 대형 농용트랙터의 경우 기능 및 성능과 더불어 안락한 승차감에 대한 요구가 높아지고 있다. 이에 작업 시 진동 및 충격으로부터 운전자가 편안히 작업할 수 있도록 진동 저감에 직접적으로 영향을 미치는 캐빈 마운트에 대한 연구가 활발이 진행되고 있다. 현재 국내에서 판매되는 대부분의 중소형 트랙터의 경우 고무 방식의 캐빈 마운트가 다수이다하지만 고무 마운트는 가격 대비 성능 및 내구성은 우수하지만, 상대적으로 무게가 큰 대형 트랙터의 경우 진동과 충격을 저감하기에는 역부족이다. 이에 대형 트랙터는 절연율이 우수한 서스펜션 방식을 적용하여 운전자에게 전달되는 주행 진동 및 충격을 저감시키고 있는 것이 추세이다. 본 연구는 당사에서 총 2년차 과제로 진행되는 선행 연구로서 캐빈의 무게를 고려하여 마운트의 장착 위치 및 주요 부품의 물성치를 선정하여 가진원에 대한 공진회피와 마운트의 절연율을 높여 운전자의 승차감을 향상시키는 연구를 진행하고자 한다. 본 연구의 대상은 140마력 엔진이 탑재된 대형 트랙터로서 평가항목은 고객의 사용조건을 고려하여, 회사 평가기준(Company Measure)으로 수립하였으며, 기존 고무 마운트 방식과 서스펜션방식의 트랙터에 대한 벤치마킹 시험을 통해 도출된 CM에 대한 목표 수준을 설정하였으며 이에 대한 요구사항을 QFD(Quality Function Deployment)로 기획하였다. BM모델의 기능 모델링 분석을 통해 부품간의 상호작용 및 에너지 변환의 흐름을 파악하였으며, Pugh 기법을 통하여 당사 서스펜션 마운트의 개념을 선정하였다. 1차년도는 선정된 개념에 대한 실현가능성(Feasibility)을 확인하고자 선정의 개념의 캐빈 서스펜션 마운트를 적용한 시작품을 제작하였으며 운전자로 전달되는 진동 값을 측정분석 하였다. 결과적으로 엔진과 주행부 가진원에 따른 서스펜션 마운트부의 공진영역 회피 여부를 분석하였으며, 구조물의 강성 튜닝을 통해 공진영역 회피방안을 수립할 수 있었으며, Feasibility Test를 통해 신규 개발된 서스펜션 마운트에 대한 성능 확인 및 잠재 고장모드에 대한 영향을 분석하고 진동 저감 개선 설계를 위한 대책들을 도출할 수 있었다. 1차년도 선행 연구를 통해 캐빈 서스펜션 마운트 방식의 진동 절연 목표 달성을 위해 당사의 체계적인 공진회피 전략을 수립할 수 있었고, 사용 조건을 반영하여 정량 치로써 성능을 평가할수 있는 시험평가모드를 개발하여 실차 검증을 수행할 수 있었다. 향후 2차년도 개발을 통해 유한요소 해석을 통한 실차 시험 결과와의 정합성 확인 및 최적화 설계를 진행함으로써 향후 캐빈 서스펜션 마운트 개발 시 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단한다.

농용트랙터 캐빈 서스펜션 개발에 관한 연구 Ⅱ

강석훈 ( Seok-hoon Kang ),이봉호 ( Bong-ho Lee ),박종수 ( Jong-soo Park ),박인현 ( In-hyeon Park ),임명제 ( Myung-jae Lim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

국내 농가의 소득과 생활수준 향상으로 농업용 트랙터는 대형화 고급화되고, 더 안락하고 작업성이 우수한 수입트랙터를 사용하는 비율도 증가하고 있다. 이에 국내 소비자들의 캐빈 소음, 진동에 대한 품질요구 수준을 달성하기 위한 방안으로 농용트랙터 캐빈 서스펜션 개발에 관한 연구 I 을 통해 농용트랙터 작업 조건을 반영한 시험평가모드를 개발할 수 있었다. 하지만 개발된 시험평가모드를 반영하여 시험적으로 캐빈 서스펜션을 최적화 하는 것은 개발비용이 부담되는 실정이다. 본 연구에서는 시험모드를 개발한 기존연구를 이어 해석적인 방법을 통한 캐빈 서스펜션의 스프링 강성, 감쇠계수, 마운팅 위치(Mounting Position) 및 스프링의 길이를 최적화 하는 연구로 다물체 동역학해석 S/W인 RecurDyn V8R5 (Function Bay 社)와, AutoDesign을 이용하여 최적화 해석을 수행하였다. 해석모델의 물리적 특성 값인 질량(Mass), 무게중심(Center Of Gravity), 관성모멘트(Moment of Inertia)는 시제품 모델을 활용한 실측 Data와 설계된 3D 모델을 통해 계산한 Data를 해석모델에 적용하였으며, 해석모델의 연결부는 적합한 Joint, Spring, Bush 등을 활용하여 해석모델을 생성하였다. 또한 성능향상을 위해 설계인자인 스프링 강성, 감쇠계수, 마운팅 위치, 스프링의 길이의 변경범위를 설정하고 최적화해석모델을 생성하였다. 트랙터 작업 시 캐빈 마운트 및 서스펜션에 가해지는 진동을 사실과 같이 구현하기 위해, 농용트랙터 캐빈 서스펜션 개발에 관한 연구 I 을 통해 개발된 로드 프로파일(Time-Displacement Data)를 마운트 parts에 입력하여 캐빈의 CG Point에서의 가속도 Data를 계산 하여 초기 설계 모델의 Data와 최적화모델의 Data를 비교하였다. 결과적으로 승차감과 가장 연관이 있는 C.G Point에서의 Vertical 방향의 가속도 RMS (Root Mean Square)값은 21.4% 감소되어 진동성능이 향상된 것을 예측할 수 있었다. 향후 시제품 제작 및 시험을 통해 향상된 성능을 확인할 예정이다, 본 연구와 같은 개발 방법을 통해 시제품 모델에 대한 성능 예측의 확인가능성이 향상될 것이고, 이를 통해 차세대 캐빈 서스펜션 시스템을 장착한 트랙터를 개발 할 수 있으리라 사료된다.

90 kW급 트랙터 캐빈의 승차 진동 저감을 위한 서스펜션 설계 최적화

오주선 ( Joo Seon Oh ),정우진 ( Woo Jin Chung ),박성운 ( Seong Un Park ),박영준 ( Young-jun Park ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

축산업이 광범위하게 성장함에 따라 트랙터가 대형화되면서 세미 액티브 또는 액티브 서스펜션 시스템을 갖춘 트랙터를 개발하는 것은 반드시 필요하다. 승용차 분야에 비해 농업용 트랙터에서는 캐빈 서스펜션 설계 변수 최적화와 관련한 연구는 전무한 실정이다. 본 연구는 승차 진동을 최소화하기 위하여 트랙터 캐빈 현가장치의 설계 변수인 스프링 상수와 감쇠계수를 최적화하는 것을 목적으로 하였다. 동역학 해석 프로그램(Recurdyn)을 이용하여 캐빈 현가장치가 고려된 3D 트랙터 모델을 개발하였으며, 진동 특성을 예측하기 위하여 스텝 형상의 노면(step road profile)주행 시 트랙터 캐빈의 수직 방향 변위에 대한 최대 오버슈트율을 예측하였다. 트랙터 모델과 최적화 알고리즘 소프트웨어(EasyDesign)에서 제공하는 ISCD-II (Incomplete Small Composite Design-2) 방법을 이용하여 캐빈 현가장치에 대한 설계 변수 최적화를 수행하였다. 그 결과 ISCD-II 방법을 이용하여 얻은 13개의 초기 모델과 최적화 알고리즘 소프트웨어에서 제시한 3개의 추가적인 모델에 대해 트랙터 캐빈의 최대 오버슈트율을 구하였다. 총 16개의 모델 중 가장 작은 최대 오버슈트율을 나타내는 모델을 최적화된 모델로 선정할 수 있었다. 최적화된 모델의 최대 오버슈트율은 기존 모델의 최대 오버슈트율보다 약5% 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

에어 서스펜션 시트의 구조 및 진동해석에 관한 연구

하정수(Jung-Soo Ha),이건명(Gun-Myung Lee) 한국기계가공학회 2017 한국기계가공학회지 Vol.16 No.6

This study analyzed air suspension seat frame structure and vibration for 50 180 kg mass driver to obtain optimum seat design parameter values for the equivalent spring constant and damping coefficient. Various air suspension seat frames were designed following WTS-003 and KS B 6839 standards, and then evaluated using finite elements analysis. Resonance and vibration tests were performed according to the 78/764/EEC standard.

트럭 캡 틸팅 시스템의 동적거동 특성에 관한 연구

정상원,김수태,김진한,김규탁,이호길 한국정밀공학회 2005 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2005 No.5월

능동 서스펜션 장치에의 대칭제어시스템 적용에 관한 연구

박중현,김순호,Park Jung-Hyen,Kim Soon-Ho 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.4

This paper proposed a theoretic numerical modelling in control system design to analyze active suspension equipment by adopting minimum phase system theory. Recent in the field of suspension system design it is general to adopt active control scheme for stiffness and damping, and connection with other vehicle stability control equipment is also intricate, it is required for control system scheme to design more robust, higher response and precision control equipment. Transfer matrices of system with collocated sensors and actuators are symmetric. The symmetry is independent of the entities of mass, damping, or stiffness matrices, and is a non parametric nature. From this point of view, symmetric robust control system is analyzed and designed in this paper. Numerical example is shown for validity of robust control system design. 본 논문에서는 능동현가장치의 해석 및 설계에 최소위상시스템개념을 적용하여 제어시스템설계에 응용 할 수 있는 이론적 수식모델링에 관한 연구를 수행하였다. 최근의 현가장치설계에서는 강성과 댐핑을 능동적으로 제어하는 기술의 적용이 일반화 되고 있으며, 다른 차량안정성제어장치와의 연계성이 높아짐에 따라, 제어시스템설계에서 보다 내구성이 강하고 제어효과의 응답성이 빠르며 정도 또한 높은 제어장치의 필요성이 요구되고 있다. 본 연구는 센서와 액츄에이터의 위치관계에 따른 능동현가장치의 위상시스템을 해석하여 위와 같은 빠른 응답성과 높은 정도의 제어가 가능한 제어시스템을 해석, 설계하기 위하여 제어장치의 대칭성에 관한 해석을 하였다. 그리고 대칭인 대상시스템에 관한 대칭 제어시스템을 설계하기 위한 모델링 및 적용방법을 수식적으로 해석하였으며, 현가장치의 제어시스템설계에 중요한 내외란성 향상을 위한 강인제어시스템설계에 적용하는 방법에 관해 고찰하였다.

퍼지로직을 이용한 자동차 차체진동 개선에 관한 연구

소상균 한밭대학교 생산기반기술연구소 2002 생산기반기술연구소 논문집 Vol.2 No.1

Automotive suspension system is a mechanism for isolation of the vibration coming from the road inputs. However, the passive suspension system has limitation to improve the vibration isolation both low frequencies and high frequencies. To solve the limitation the electronically controlled suspension systems which may improve ride and handling performance have been developed. Those are the active and semiactive suspension systems. In this paper in order to compare the ride isolation for the two different suspension systems the frequency responses are driven. As a means of compensation of the active suspension system the semiactive suspension system which is based on the sky-hook theory is considered. At this time to simplified the analysis one degree of freedom vehicle model is used. To design the efficient control algorithm for the semiactive suspension system the knowledge based fuzzy logic is applied. Finally, to confirm the improvement of performance the computer simulation is carried out.