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수평파력 발전장치의 진자형 1차 에너지 추출 시스템에 대한 기초 모형실험 및 시뮬레이션
박용군(Yong-Kun Park),임채경(Chae Gyoung-Lim) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.9
본 논문에서는 해안가의 수평 파력발전 장치에 도입되는 상단 힌지 진자 형태의 파랑에너지 1차 추출 시스템에 대한 동적 운동 특성을 수조에서 모형실험과 연동 시뮬레이션을 통해 고찰 하였다. 조파기의 일정한 파고와 주기의 정현파 형태 파도가 수조 프레임에 고정된 상단 힌지 진자 체의 플랩 부이에 부딪쳤을 때 부이 전체의 토크와 운동 궤적을 측정하였다. 또한 파도가 플랩부이에 부딪치는 현상을 강체 동력학과 입자유체 거동에 대한 연동 시뮬레이션을 통해 유체입자가 플랩부이에 부딪칠 때의 압력을 구하여 전체 부이에서의 토크와 힌지에서의 반력을 도출하여 비교 고찰 하였다. 그리고 일 방향 수평 파도에 따른 진자 체의 규칙적이고 효과적인 좌우 주기운동을 발생시키기 위한 인장력 조정 값을 도출하였다. 향후 상단 힌지 진자 형태의 에너지 추출장치를 특징으로 하는 해안가 수평파력 발전 장치의 개발 및 제작 시 본 연구에서 도출된 결과 값을 주요 설계 데이터로 적용하고자 한다. This paper presents the experimental and theoretical results of the dynamic responses of a pendular energy extractor in a two-dimensional wave channel. By adopting a wave maker with varying wave height and period, the dynamic responses of the pendular buoy were experimentally obtained. Furthermore, with the aid of the co-simulation of moving particle analysis and rigid dynamic analysis, the dynamic responses of the pendular system were evaluated. In order to validate the feasibility of the proposed wave power generator, the force tuning of the pendular system with restoring energy was carried out. The results provide proof of concept data for the development and design of a commercial model for horizontal wave power generators in the shoreline area.
전기 유동유체를 함유하는 지능외팔보의 진동특성 및 제어 실험적 고찰
최승복,박용군,서문석,Choi, Seung-Bok,Park, Yong-Kun,Suh, Moon-Suk 대한기계학회 1993 대한기계학회논문집 Vol.17 No.7
This paper reports on a proof-of-concept experimental investigation focused on evaluating the vibration characteristics and control of smart hollow cantilever beams filled with an electro-rheological(ER) fluid. The beams are considered to be of uniform viscoelastic materials and modelled as a viscously-damped harmonic oscillator. Electric field-dependent natural frequencies, loss factors and complex moduli are evaluated and compared among three different beams : two types of different volume fraction of ER fluid and one type of different particle concentration of ER fluid by weight. Modal characteristics of the beams are observed in both the absence and the presence of electric potentials. It is also shown that by constructing active control algorithm the removal of structural resonances and the suppression of tip deflection are obtained. This result provides the feasiblility of ER fluids as an active vibration control element.
전기유동유체와 압전필름을 이용한 스마트 구조물의 능동 진동제어
박용군,차일남 서울産業大學校 1996 논문집 Vol.43 No.1
본 논문에서는 전기유동유체와 압전필름 액튜에이터를 특징으로 하는 하이브리드형 스마트 구조물에 대한 능동 진동제어를 실시하였다. 먼저, 가운데가 빈 샌드위치형태의 복합재료 구조물속에 전기유동유체를 삽입하고 또한 구조물 표면에는 압전필름을 접착하여 스마트 구조물을 제작하였다. 그리고, 전기유동유체에 대해서는 전기장함수의 주파수응답을 특징으로 하는 제어알고리즘을, 압전필름에 대해서는 신경회로망 제어기를 도출하였다. 이 두가지 액튜에이터를 개별적으로 적용하였을 때와, 동시에 적용하였을 때의 능동 진동제어 성능을 과도진동과 강제진동 하에서 고찰하여, 제시된 능동 진동제어 방법론의 타당성을 입증하였다. This paper provides a proof-of-concept investigation on an active vibration control of a hybrid smart structure (HSS) consisting of an electrorheological fluid actuator (ERFA) and a piezoelectric film actuator (PFA). Firstly, an HSS beam is constructed by inserting a starch-based electrorheological fluid into a hollow composite beam and bonding piezoelectric films on the surfaces of the structure, respectively. The control scheme for the ERFA is developed as a function of excitation frequencies on the basis of field-dependent frequency responses On the other hand, as for the PFA, a neuro-sliding mode controller (NSC) incorporating neural networks with the concept of sliding mode control is formulated. An experimental implementation for both the ERFA and the PFA is forced vibrations. Both the increment of damping ratios and the suppression of tip deflections are evaluated in order to demonstrate the control effectiveness of the ERFA, the PFA, and the hybrid actuation methodology. The experimental results exhibit a superior ability of the hybrid actuation system to tailor elastodynamic responses of the HSS rather than a single class of actuation system alone.
박용군,차일남 서울産業大學校 1996 논문집 Vol.44 No.1
본 논문은 압전세라믹 액튜에이터를 이용한 유연 그리퍼의 힘 추적제어에 관한 것이다. 먼저, 해밀돈 법칙을 이용하여 제안된 그리퍼 시스템의 운동지배 방정식을 유도한 후, 모달해석을 통해 주파수 변동의 불확실 인자가 포함된 상태공간 제어모델식을 도출하였다. 제어기로서는 시스템 불확실성에 강건한 슬라이딩 모드 제어기를 도입하였고, 완전차수 관측시를 이용하여 선단의 힘 센서 신호를 통해 시스템의 상태변수들을 추정하였다. 실험적 구현과 시뮬레이션을 통해 정현파와 계단파의 요구함에 대한 유연 그리퍼 선단에서의 힘 추적제어를 실시하여 바람직한 추적성능을 얻었다. 연구결과를 통해, 향후 본 논문에서 제시된 함추적 방법론을 로봇의 소형 그리퍼에 효과적으로 적용할 수 있음을 입증하였다. This paper provides a robust tracking control on tip force of a flexible gripper via piezoceramic actuator. Firstly, a dynamic governing equation for the proposed gripper is derived by employing Hamilton`s principle. A control model including uncertain system parameters such s natural frequency variations is then obtained via modal analysis. In addition, a sliding mode controller inherently robust to system uncertainties is adopted to carry out a tracking control for tip forces of the gripper. With the aid of sensor output information on tip forces, a full-order observer is formulated to estimate state variable of the gripper system. Finally, both simulation and experimental implementation are undertaken to evaluate tracking performances for desired force trajectories such as sinusoidal and step functions. The results explicitly exhibit that the proposed methodology is very effective in the robot gripper.