자기부상열차의 주행안정성 해석에 의한 횡 댐퍼 파라미터 연구

한종부(Jong-Boo Han),김기정(Ki-Jung Kim),김창현(Chang-Hyun Kim),한형석(Hyung-Suk Han) 한국철도학회 2011 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2011 No.10

In the area of wheel on rail vehicle hunting stability which is generated by lateral motion is one of important characteristics for running safety. It might cause not only oscillation of vehicle but also derailment in an unstable area of the high speed. A Maglev vehicle is usually controlled the voltage to maintain the air gap between electromagnet and track. However in Maglev system an occurrence possibility of hunting motion could be high because Maglev vehicle is not controlled directly lateral force between electromagnet and track in the curved guideway. In this paper running safety is evaluated when Maglev vehicle run on guideway at high speed according to installment of damper between maglev vehicles and bogies and to analyze the effect of it. Also the parametric study is carried out for selecting effective lateral damper properties through the simulation. To accurately predict the running safety 3d multibody dynamics models which are included air spring guideway conditions and irregularities profile are used. With the results acquired suggestions were made whether to adopt the damper and how to optimize the damping characteristics.

병렬 처리를 이용한 부분 시스템 기반 유연다물체 동역학의 효율적인 해석 연구

한종부(Jong-Boo Han),송하준(Hajun Song),김성수(Sung-Soo Kim) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集A Vol.41 No.6

많은 절점 자유도로 표현이 되는 유연다물체 시스템의 효율적인 해석을 위해서는 병렬처리 기법이 적용될 수 있다. 이 분야에서의 병렬처리기법은 주로 선형대수방정식의 효율적인 해법에 초점이 맞추어 연구가 진행되었다. 본 논문에서는 기존의 방법과는 달리 병렬처리에 적합한 유연다물체 동역학 공식을 부분 시스템 합성방법을 이용하여 개발하고, OpenMP를 사용한 효율적인 병렬처리 방식을 제안하였다. 서로 다른 두 가지 병렬처리 방식을 3개의 동일한 유연체 회전 날개 시스템 시뮬레이션 통하여 비교하였다. 또한 실제의 CPU시간을 비교하여 제안한 병렬처리 방법의 효율성을 고찰하였다. Flexible multibody simulations are widely used in the industry to design mechanical systems. In flexible multibody dynamics, deformation coordinates are described either relatively in the body reference frame that is floating in the space or in the inertial reference frame. Moreover, these deformation coordinates are generated based on the discretization of the body according to the finite element approach. Therefore, the formulation of the flexible multibody system always deals with a huge number of degrees of freedom and the numerical solution methods require a substantial amount of computational time. Parallel computational methods are a solution for efficient computation. However, most of the parallel computational methods are focused on the efficient solution of large-sized linear equations. For multibody analysis, we need to develop an efficient formulation that could be suitable for parallel computation. In this paper, we developed a subsystem synthesis method for a flexible multibody system and proposed efficient parallel computational schemes based on the OpenMP API in order to achieve efficient computation. Simulations of a rotating blade system, which consists of three identical blades, were carried out with two different parallel computational schemes. Actual CPU times were measured to investigate the efficiency of the proposed parallel schemes.

자율주행로봇의 주행안정성 예측을 위한 실시간 디지털 트원 모델 개발

한종부(Jong-Boo Han),김성수(Sung-Soo Kim),송하준(Ha-Jun Song) 제어로봇시스템학회 2021 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.27 No.3

This study aimed to develop a real-time digital twin model for an autonomous field robot. Autonomous control involves controlling vehicle stability parameters such as angular and translational velocities. However, stability is lost when a vehicle run over rough terrain. Therefore, it is necessary to accurately predict vehicle stability in real time using a digital twin model. In this study, we developed the digital twin model for an autonomous driving robot using real-time multibody dynamics. To verify the accuracy, we carried out real road tests on a flat road, and roads with symmetric and asymmetric bumps. We regulated the dynamic parameters such as the position of the center of gravity and coefficients of force elements in the built digital twin model and evaluated its efficiency as well.

상전도흡인식 도시형 자기부상열차의 분기기 주행안전성 연구

한종부(Jong-Boo Han),이종민(Jong Min Lee),한형석(Hyung-Suk Han),김성수(Sung-Soo Kim),양석조(Seok-Jo Yang),김기정(Ki-Jung Kim) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.11

자기부상열차에 있어서 분기기는 차량이 가이드레일과 접촉 없이 안전하게 노선을 변경할 수 있도록 설계돼야 한다. 특히, 별도의 안내 전자석이 없이 하나의 U-형 전자석으로 부상력과 안내력을 동시에 얻는 중저속 상전도흡인식 자기부상열차에 있어서는 분기기 통과시 안전성에 대한 검토가 요구된다. 이 방식에서는 안내력을 능동적으로 제어하지 않기 때문에 작은 곡률 반경이면서도 다수의 직선을 연결하여 곡선을 형성하는 관절형 분기기 통과시 전자석의 횡공극이 과도하게 발생하여 가이드레일과 기계적 접촉을 일으킬 수 있기 때문이다. 본 논문에서는 개발 중인 관절식 분기기에서 차량의 주행안전성 향상을 위하여 관절식 분기기의 주 설계 변수의 안전성에의 영향을 분석하는데 목적이 있다. 그를 통하여 분기기에서의 주행안전성을 향상하고자 한다. 이를 수행하기 위하여 2 량 1 편성으로 구성된 3 차원 전체차량 다물체 동역학 모델의 적용이 제안된다. 제안된 모델을 이용하여 분기기 통과시의 주행안전성 척도 중의 하나의 횡공극 시뮬레이션이 이루어진다. 분석되는 설계 변수들은 단경간 거더의 길이와 굴절각, 끝단 고정궤도 중심 사이의 거리, 거더의 수량이다. 이러한 설계 변수들의 영향을 분석하여 안전성 향상을 위한 분기기 설계 방향을 제시한다. The switch for a maglev vehicle should be designed such that the vehicle safely changes its track without touching the guiderail. In particular, a medium-to-low-speed EMS -type maglev train relies heavily on a U-type electromagnet where it generates levitation force and guidance force simultaneously. Therefore, it is necessary to evaluate the safety of the vehicle whenever it passes the switch, as it lacks active control of the guidance force. Furthermore, when the vehicle passes a segmented switch, which is a group of curves made up of connected lines with a small radius of curvature, it may come into mechanical contact with the guiderail owing to the excessive lateral displacement of the electromagnet. The goal of this study is to analyze the influence of a segmented switch on the safety of major design-related variables for achieving improved running safety. We propose a three-dimensional multibody dynamics model composed of two cars with one body. Using the proposed model, we perform a simulation of the lateral air gap, which is one of the measurements of the running safety of the vehicle when it passes the switch. The analyzed design variables are the length between short span girder , the articulation angle, the length between two centers of a fixed girder at its ends , and the number of girders. On the basis of the effects of the considered design variables , we establish an optimized design of a switch with improved safety.

U 자형 전자석을 사용하는 자기부상열차의 횡진동 저감 연구

한종부(Jong-Boo Han),김기정(Ki-Jung Kim),한형석(Hyung-Suk Han),김성수(Sung-Soo Kim) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.11

도시형 자기부상열차는 U 자형 전자석만을 사용하여 부상공극을 일정하게 유지하며 주행한다. U자형 전자석은 그 형상 특성으로 인하여 전자석 위치에 따라 안내력을 동시에 갖기 때문에 능동적 횡공극 제어가 없이도 차량을 레일에 따라 안내할 수 있는 장점을 갖는다. 그러나 횡공극을 제어하기 않기 때문에 횡진동이 증가하여 승차감 및 주행안정성에 악영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 능동제어가 없이도 횡진동을 저감시키기 위한 방법으로 횡댐퍼 적용 효과에 대한 분석이 이루어진다. 이를 위하여 자기부상열차의 횡방향 고유진동특성을 우선 해석하고, 횡방향 댐퍼를 설치했을 때의 진동저감 효과 분석이 이루어진다. 정확한 횡진동 예측을 위하여 자기부상열차의 3 차원 다물체 동역학 모델을 사용하였다. 본 논문의 결과를 통해서 자기부상열차의 횡진동 저감을 위한 횡댐퍼 채택 제안에 활용하고자 한다. For an electromagnetic suspension (EMS)-type urban Maglev train using U-shaped electromagnets, both the vertical and the lateral air gaps for levitation are maintained only by the electromagnet. The train can run over curved rails without active lateral air gap control because the U-shaped electromagnet simultaneously produces both a levitation force and a guidance force, which is dependent on the levitation force. Owing to the passive control of the lateral air gap, the lateral vibration could exceed the limits of the lateral air gap and acceleration. In this study, dynamic analysis of a Maglev train is carried out, and the effectiveness of a lateral damper for vibration reduction is investigated. To more accurately predict the lateral vibration, a Maglev vehicle multibody model including air-sparing, guideway irregularities, electromagnets, and their controls is developed.

도시형 자기부상열차의 곡선 가이드웨이 매개변수 연구

한종부(Jong-Boo Han),김기정(Ki-Jung Kim),한형석(Hyung-Suk Han),김성수(Sung-Soo Kim) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.3

U 자형 전자석 하나로 부상력과 안내력을 동시에 얻는 중·저속 자기부상열차는 안내제어기 없이 곡선을 주행한다. 때문에 곡선, 특히 곡률반경이 매우 작은 곡선 주행 시에 차량이 레일과 물리적 접촉을 방지하기 위해서는 곡선형상의 결정이 세심하게 이루어져야 한다. 특히 완화곡선의 형상이 중요하다. 본 논문에서는 완화곡선 선로를 구성하는 형상 매개변수들의 차량 안내 성능에의 영향도를 분석하는데 목적이 있다. 이를 위하여 차량, 전자석, 부상제어기, 곡선가이드웨이가 통합된 3 차원 자기부상열차 다물체 동역학 모델을 개발하였고, 개발된 모델을 이용하여 곡선형상을 구성하는 매개변수 연구를 수행하였다. 연구 결과는 곡선형상의 결정이나 차량의 대차구조를 설계하는데 이용이 가능하다고 할 수 있다. A maglev vehicle of middle?low speed subjected to both a lift force and a guidance force by a U-shaped single electromagnet is operated over a curved guideway without a guidance controller. Therefore, it is required to carefully decide the curve shape for preventing contact between the vehicle and the guiderail for the case that a Maglev vehicle is operated over a curved guideway with a small radius. Specifically, the shape of the transition curve is very important from the stability viewpoint. This study analyzes the influence of curve shape on maglev stability through parametric composition of the transition curve during vehicle guidance. To this end, a multibody dynamics?based threedimensional Maglev vehicle model was developed. The model was integrated with the vehicle, curved guideway, electromagnets, and their controllers. Using this model, a realistic parametric study including the curved guideway was carried out. The results of research should be considered usefully in the design of bogies and the curve shape.

축소형 초고속 자기부상시스템 동역학 모델 개발

한종부(Jong-Boo Han),김기정(Ki-Jung Kim),한형석(Hyung-Suk Han) 한국자동차공학회 2012 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2012 No.5

수중로봇의 가상물리운용시스템(CPOS) 검증을 위한 HILS 구축

한종부(Jong-Boo Han),이영준(Yeongjun Lee),박대길(DaeGil Park),여태경(Tae-Kyeong Yeu) 대한기계학회 2022 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2022 No.11

수중로봇의 가상물리운용시스템(CPOS) 검증을 위한 HILS 구축

한종부(Jong-Boo Han),이영준(Yeongjun Lee),박대길(DaeGil Park),여태경(Tae-Kyeong Yeu) 대한기계학회 2022 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2022 No.11

유연 다물체 동역학의 해석을 위한 동적 보정 모드

한종부(Jong-Boo Han),김진균(Jin-Gyun Kim),김성수(Sung-Soo Kim) 대한기계학회 2017 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2017 No.11

The floating reference frame formulation is widely used for analysis of flexible multibody dynamics in the industry because the various model order reduction (MOR) techniques can be applied. The MOR techniques represent a deformation field through eigenvalue analysis, and then a set of the selected eigenvector is used for the reduced system. In this process, it is very important to select the boundary conditions and dominant modes of a flexible body. That is usually dependent upon the engineer’s experience. In this paper, we proposed a method for selecting deformation field for flexible multibody analysis using dynamic correction modes. To verify the usefulness of the proposed method, the numerical simulation of a double pendulums is carried out.