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유한요소법을 이용한 대용량 플라이휠 에너지 저장 장치의 연성 회전체 모델링
유승열(Seong-yeol Yoo),박철훈(Cheol-hoon Park),최상규(Sang-kyu Choi),노명규(Myounggyu Noh) 대한기계학회 2008 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2008 No.5
When we design a controller for the active magnetic bearings that support a large rotor, it is important to have an accurate model of the rotor. For the case of the flywheel that is used to store energy, an accurate rotor model is especially important because the dynamics change with respect to the running speed due to gyroscopic effects. In this paper, we present a procedure of obtaining an accurate rotor model of a large flywheel energy storage system using [mite-element method. The model can predict the first and the second bending mode which match well with the experimental results obtained from a prototype flywheel energy storage system.
유승열(Seong Yeol Yoo),전봉환(Bong Huan Jun),심형원(Hyungwon Shim) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.9
본 논문에서는 6 족 다관절 해저로봇 크랩스터를 위한 정적 보행 알고리즘 설계 방법에 대하여 기술하였다. 정적 보행 알고리즘 설계를 위해 보행계획 벡터와 다리쌍 벡터의 개념을 도입하여 6 족 로봇 보행기법 설계의 편의성과 확장성을 확보하고, 이를 이용하여 수중환경이나 탐사조건에 따라 운용할 수 있는 여섯 가지 정적 보행기법을 설계하였다. 그리고, 공통 제어변수를 사용하여 각 보행 간 자유로운 연동과 자세제어와의 복합보행을 수행할 수 있도록 하였다. 설계된 여섯 가지 정적 보행기법은 시뮬레이션을 통하여 확인하였고, 크랩스터에 적용하여 보행기법 간 연동성과 복합보행 기능 등을 검증하였다. In this paper, we describe a design method for the static walking algorithm of a subsea hexapod robot called Crabster (CR200). To design the gait algorithms of a hexapod robot, we propose a design method that uses a gait schedule vector and leg pair vector to secure convenience and expandability. Several walking algorithms are designed that are capable of being applied to CR200 according to the underwater environment and explorative conditions. In addition, gait transition is freely performed between algorithms by applying common control parameters to them. The gait algorithms designed using the proposed method are simulated using MATLAB and validated against the results of experiments.
다관절 복합이동 해저로봇을 위한 탄소섬유 복합소재 프레임의 구조 해석
유승열(Seong-Yeol Yoo),전봉환(Bong-Huan Jun),심형원(Hyungwon Shim),이판묵(Pan-Mook Lee) 한국해양공학회 2013 韓國海洋工學會誌 Vol.27 No.6
This paper describes a finite element analysis (FEA) of the body frame of a subsea robot, Crabster 200 (CR200). CR200 has six legs for mobility instead of screw type propellers, which distinguishes it from previous underwater robots such as remotely operated vehicles (ROVs) and autonomous underwater vehicles (AUVs). Another distinguishing characteristic is the body frame, which is made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP). This body frame is designed as a rib cage structure in order to disperse the applied external loads and reduce the weight. The frame should be strong enough to support many devices for exploration and operation underwater. For a reasonable FEA, we carried out specimen tests. Using the obtained material properties, we performed a modal analysis and FEA for CR200 with a ready posture. Finally, this paper presents the FEA results for the CFRP body frame and the compares the characteristics of CFRP with conventional material, aluminum.
능동 자기 베어링을 위한 동기 노치필터 제어기와 스위칭 제어기의 성능 비교 연구
유승열(Seong Yeol Yoo),노명규(Myounggyu Noh) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.4
능동 자기베어링의 바이어스 선형화 방법은 자기베어링의 동역학적 성능과 선형성을 확보하지만, 바이어스 전류에 의한 상시 소모전력이 발생하여 시스템의 효율이 저하된다. 반면, 스위칭 제어기는 바이어스 전류를 사용하지 않아 베어링의 소비 전력을 최소화할 수 있다. 본 논문에서는 능동 자기베어링 시스템에 적용되는 스위칭 제어기와 동기 노치필터를 포함하는 비례-미분 제어기의 성능을 비교하였다. 공정하고 객관적인 비교를 위해 기준제어기인 동기 노치필터 제어기를 합리적으로 설계하고, 스위칭 제어기가 기준제어기와 동일한 동역학 특성을 갖도록 하였다. 회전축의 굽힘 유연모드 및 센서와 증폭기의 특성을 포함하는 시스템의 동역학 모델을 수립하고 성능 비교 지표를 수립하였다. 불평형 질량에 응답 측면에서 제어기를 비교하여, 저속 영역에서 스위칭 제어기가 기준제어기 대비 10 배 이상 동손을 저감할 수 있으나, 회전축의 굽힘 유연모드와 일치하는 회전 속도 근방에서는 스위칭 제어기가 유효하지 않음을 확인하였다. Switching controllers for active magnetic bearings are claimed to minimize the copper losses because they do not use bias currents. In this study, we compare the performances of the switching controller with those of the widely used proportional-derivative (PD) controller. The PD controller is combined with a synchronous notch filter to reduce the effect of the unbalance disturbance. For a fair and objective comparison, the PD controller is designed systematically. The switching controller is designed so that the dynamics of the two controllers are almost identical. A system model is developed. This model includes the flexible modes of the rotor and the dynamics of the sensors and amplifiers. The simulation results show that the switching controller indeed reduces the copper loss at lower speeds. However, it fails to operate around the speed close to the bending mode of the rotor.
유승열(Seong-yeol Yoo),전봉환(Bong-Huan Jun),심형원(Hyungwon Shim) 대한기계학회 2015 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2015 No.11
This paper describes swimming function test of multi-legged seabed walking robot, Crabster(CR200). CR200 has been developed to apply to coastal waters that have harsh environmental conditions such as strong tidal current and invisibility. CR200 is hexapod robot for underwater exploration so, it can walk on the sea floor. Recently, we have added a new function of swimming and finished functional test in water tank. We designed four types of swimming function for CR200 and we have tested two types of swimming function. In this paper, we will describe the results of swimming function test in water tank.
자기부상 회전체 시스템의 제어 안정성을 고려한 Notch filter 의 설계
유승열(Seong yeol Yoo),이욱륜(Wook ryun Lee),배용채(Yong chae Bae),노명규(Myounggyu Noh) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.11
There are many kinds of controller for unstable systems such as PID controller, H<SUB>∞</SUB>, μsynthesis, LQG and so on. One of them is notch filter which uses one or more pairs of complex conjugate poles and zeros. The notch filter is basically combination of low-pass filter and high-pass filter so that notches can filter out a specific frequency or frequency band. Typically, the notches are implemented in the control system to reduce the effect of the mechanical resonances of the plant at certain frequency. This paper describes a design process of the notch filter to make unstable system using information of poles and zeros of the system.