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Magic Formula를 이용한 아스팔트 노면에서의 농업용 트랙터의 견인력 추정
김경대(Kyeong-Dae Kim),김지태(Ji-Tae Kim),안다빈(Da-Vin Ahn),박정호(Jung-Ho Park),조승제(Seung-Je Cho),박영준(Young-Jun Park) 한국기계가공학회 2021 한국기계가공학회지 Vol.20 No.11
Agricultural tractors drive and operate both off-road and on-road. Tire–road interaction significantly affects the tractive performance of a tractor, which is difficult to predict numerically. Many empirical models have been developed to predict the tractive performance of tractors using the cone index, which can be measured through simple tests. However, a magic formula model that can determine the tractive performance without a cone index can be used instead of traditional empirical models as the cone index cannot be measured on asphalt roads. The aim of this study was to predict the tractive performance of a tractor using the magic formula tire model. The traction force of the tires on an asphalt road was measured using an agricultural tractor. The dynamic wheel load was calculated to derive the coefficients of the traction–slip curve using the measured static wheel load and drawbar pull of the tractor. Curve fitting was performed to fit the experimental data using the magic formula. The parameters of the magic formula tire model were well identified, and the model successfully determined the coefficient of traction of the tractor.
전기 구동 트랙터의 전력 시스템 용량 분석을 위한 시뮬레이션 연구
김경대 ( Kyeong-dae Kim ),박영준 ( Young-jun Park ),김강현 ( Gang-hyun Kim ),김원균 ( Won-gun Kim ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2
본 연구에서는 40kW급 전기구동 트랙터의 시뮬레이션 모델을 개발하고 설계된 전력 시스템의 용량 분석을 위해 작업 성능을 평가하였다. 전기구동 트랙터 모델은 10kW와 30kW 용량의 모터 두 개와 80kWh 배터리, 감속기, PTO, 차륜으로 구성되어 상용 소프트웨어인 MATLAB Simulink를 통해 개발되었다. 또한 작업 성능 평가를 위해 같은 용량의 40kW급 엔진 트랙터를 이용하여 쟁기와 로타리 작업의 부하를 계측하였으며 이를 전기구동 트랙터 모델의 작업 부하로 사용하였다. 시뮬레이션 모델의 시험 결과, 설계된 전력 시스템을 이용한 전기 구동 트랙터는 쟁기와 로타리 작업의 부하를 극복하고 작업을 수행할 수 있음을 알 수 있었으며, 배터리의 SOC(State of Charge)가 100%인 상태에서 1.4ha의 경지를 3.7시간 동안 작업할 수 있는 것으로 나타났다. 추후 연구에서는 작업 시간을 향상시킬 수 있는 전력 시스템을 설계하고, 개발된 트랙터 시뮬레이션 모델은 전기구동 트랙터 시스템의 통합 주행 제어 알고리즘 개발에 사용될 것이다.
외란관측기를 이용한 트랙터 반능동 캐빈 현가장치용 비례제어밸브의 강인 전류 제어
김경대 ( Kyeong-dae Kim ),안다빈 ( Da-vin Ahn ),오주선 ( Jooseon Oh ),박영준 ( Young-jun Park ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2
농업용 트랙터는 주로 부하 변동이 심한 농작업에 사용되므로 높은 수준의 승차진동을 유발하며 장시간 작업 시 작업자의 건강을 위협한다. 트랙터는 차륜 현가장치가 없기 때문에 승차진동 저감을 위한 방안으로 캐빈에 현가장치를 장착하며, 국내 트랙터에는 대부분 수동 캐빈 현가장치인 고무마운트가 사용된다. 하지만 고무마운트는 승차진동을 효과적으로 저감시키지 못하며, 반능동 캐빈 현가장치를 장착하면 승차진동 저감 효과가 최대 90% 이상 높은 것으로 나타났다. 또한 반능동 캐빈 현가장치의 경우, 비례제어밸브의 전류를 제어함으로써 주행 중 감쇠력을 제어하여 승차진동을 최적으로 저감시킬 수 있다. 이 때 비례제어밸브는 작업 조건에 따라 온도가 크게 변화하고 이에 따라 특성이 변화하기 때문에 최적 제어 시 어려움이 존재한다. 따라서 밸브 시스템의 불확실성에도 강인한 성능을 보이는 제어 알고리즘의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 외란관측기(DOB)를 이용한 비례제어밸브 전류 제어 알고리즘을 개발하였다. 또한 온도 조건에 따라 변하는 비례제어밸브의 특성값을 측정하고 시뮬레이션 모델을 이용하여 PI 제어 알고리즘만을 이용한 전류 제어 결과와 외란관측기가 추가된 제어 알고리즘에 의한 전류 제어 결과를 비교하여 알고리즘의 효과를 검증하였다.
다중 위상차를 갖는 조합형 캠을 이용한 다족형 이동 메커니즘
김경대,정연구,김병규,박종오,Kim, Kyung-Dae,Jeong, Youn-Koo,Kim, Byung-Kyu,Park, Jong-Oh 대한기계학회 2002 大韓機械學會論文集A Vol.26 No.12
Robots that can move along the narrow and rough tube are very important as the request for the inspection increases. It is necessary for the inspection robots to have a capability to move successfully at even overturned situation and have a simple mechanism to reduce the unexpected failure possibility fer the successful completion of the given mission. Through this paper, the authors propose a novel and simple mechanism using a combination cam device to generate the locomotive motion of multi-legs. This robot uses one DC motor and one combination cam shaft to generate the locomotive motion and can move rough tubes without failure even at the overturned situation. The robot also shows enough fragging force fer the connected line that is very important for a wired inspection robot. Kinematics analysis to design the specification of the robot will be followed and several applications show this robot's potential capabilities.
강원도에서 토양과 기후 데이터베이스를 이용한 청보리의 재배 적지 구분
김경대 ( K D Kim ),성경일 ( K I Sung ),주진호 ( J H Joo ),김병완 ( B W Kim ),팽경륜 ( J L Peng ),이배훈 ( B H Lee ),잘일가세미네자드 ( J G Nejad ),조무환 ( M H Jo ),임영철 ( Y C Lim ) 강원대학교 농업생명과학연구원(구 농업과학연구소) 2013 강원 농업생명환경연구 Vol.25 No.3
본 연구는 토양과 기후 데이터베이스를 이용하여 조사료 재배적지 기준 설정 연구의 일환으로 청보리를 대상으로 강원도에서의 재배가능지역을 추정하였다. 토양요인항목으로는 토양 물리성인 토성, 배수, 경사, 유효토심 및 암반노출, 토양화학성인 토양산도, 토양염류도 및 유기물함량을 선정하고 기준값 및 가중치를 설정하였다. 기후요인항목으로는 1월 일최저온도 평균, 3-5월의 평균온도, 9-12월의 5℃ 이상 일수, 10-5월의 강수일수와 강수량 그리고 3월에서 5월까지의 일조시간을 선정하고 기준값 및 가중치를 설정하였다. 토양요인의 관점에서 강원도에서 청보리의 재배가능지 및 재배최적지는 영동지방의 경우 고성, 속초, 양양, 강릉, 동해 및 삼척이며 주로 경사가 완만한 해안지역에 분포하고 있었다. 영서지방은 철원, 양구, 춘천, 원주, 횡성, 평창 및 정선에 주로 분포하고 있었다. 기후요인의 관점에서 강원도는 대부분이 50점이상이었으며, 재배가능지는 고성, 속초, 양양, 강릉, 동해 및 삼척의 해안지역과 철원, 양구, 춘천, 원주, 횡성, 평창 및 정선 일부 지역이 포함되었다. 이상의 결과로부터 강원도에서 토양과 기후요인을 고려한 청보리의 재배가능지 및 재배최적지는 영동지방의 고성, 속초, 양양, 강릉, 동해 및 삼척의 해안지역을 중심으로 가능하였고, 영서지방의 철원, 양구, 춘천, 원주, 횡성, 평창 및 정선 일부지역에서 재배가능지로 나타나고 있다. 향후 청보리의 재배적지 연구를 위해서는 일조시간에 대한 전자정보의 확보가 이루어진다면, 더욱 정밀한 청보리 재배 적지의 예상이 가능할 것으로 판단된다. As a part of establishing suitability classification for forage production, use of the national soil and climate database was attempted for Whole crop barley (Hordeum vulgare var. hexastichon (L.) Asch.) in Gangwon Province. The soil data base were from Heugtoram of the National Academy of Agricultural Science, and the climate data base were from the National Center for Agro-Meteorology, respectively. Soil physical properties including soil texture, drainage, slope available depth and surface rock contents, and soil chemical properties including soil acidity and salinity, organic matter content were selected as soil factors. The criteria and weighting factors of these elements were scored. Climate factors including average daily minimum temperature in January, average temperature from March to May, the number of days of which average temperature was higher than 5℃ from September to December, the number of days of precipitation and its amount from October to May of the following year, and sunshine hours from March to May were selected, and criteria and weighting factors were scored. The electronic maps were developed with these scores using the national data base of soil and climate. Based on soil scores, the area of Goseong, Sogcho, Yangyang, Gangreung, Donghea and Samcheog in east coastal region with gentle slope were classified as the possible and/or the proper area for Whole crop barley cultivation in Gangwon Province. The lands with gentle or moderate slope of Cheolwon, Yanggu, Chuncheon, Wonju, Hweongseong, Pyungchang and Jeongsun in west side slope of Taebaeg mountains were classified as the possible and/or proper area as well. Based on climate score, the east coastal area of Goseong, Sogcho, Yangyang, Gangreung and Samcheog could be classified as the possible or proper area. Most area located on west side of the Taebaeg mountains were classified as not suitable for Whole crop barley production. In scattered area in Cheolwon, Yanggu, Chuncheon, Wonju, Hweongseong, Pyungchang and Jeongsun, where the scores exceeded 50, the Whole crop barley cultivation should be carefully managed for good production. As a results, based on soil with climate the area of Goseong, Sogcho, Yangyang, Gangreung, Donghea and Samcheog in east coastal region with gentle slope and some area of Cheolwon, Yanggu, Chuncheon, Wonju, Hweongseong, Pyungchang and Jeongsun were classified as the possible and/or the proper area for Whole crop barley cultivation in Gangwon Province. For better application of electronic maps of whole crop barley, acurate study will be possible if a data comfirmed on th shine hours is achieved.