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박영우(Y.-W. Park),트란 쿽 바오(T. Q. Bao),노명규(M. Noh) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
본 논문은 자기변형재료인 Terfenol-D 를 이용한 잉크젯 프린트헤드의 히스테리시스의 실험적인 보상에 대한 연구를 제시한다. Terfenol-D 는 강자성체로 자기장을 인가 받을 때 Joule 법칙에 의해 길이방향으로 늘어나며 본 연구에서는 그 구동력을 잉크젯 프린트헤드에 적용하였다. 자기변형재료로 사용되는 Terfenol-D 는 고유의 히스테리시스 특성으로 인해 입력전류와 출력 변위 사이에 지연응답을 나타내기 때문에 구동성능의 신뢰성 저하의 한 요인이 될 수 있다. 이러한 히스테리시스 손실을 줄이기 위해 적절한 보상기술이 필요하다. 수학적 또는 물리학적 기반의 방법인 Preisach 과 Jile-atherton 모델 등의 선행 연구들이 있으나, 이 방법들은 제어 과정이 복잡하기 때문에 실시간 시스템에서의 히스테리시스 제어가 매우 어렵다. 이에 본 논문에서는 실험적인 방법으로 R-C 회로를 이용한 보다 간편한 히스테리시스 보상방법으로 이 문제를 해결하고자 하였다. 이 방법은 R-C 회로의 충전 및 방전을 기반으로 하는 역 보상 방식으로서, 잉크젯 시스템에서 사용하는 범위의 5 와 100 Hz 의 두 주파수에서 저항 50 Ω 을 이용한 히스테리시스를 보상 실험을 수행하였다. 각 주파수에 대하여 커패시터의 용량을 달리하여 실험을 수행하였다. 실험결과 5 Hz 에서는 335 μF, 100 Hz 에서는 10.75 μF 일 때가 최적의 정전용량 값임을 확인하였다. 이때 335 μF-5 Hz 와 10.75 μF-100 Hz 조건에서의 히스테리스 손실은 각 4.32 와 16.62%, 히스테리시스 보상 시의 효율은 79.55 와 58.53%를 보였다. 히스테리시스 보상으로 최적화된 입력 신호를 사용하여 PEDOT : PSS 와 Silver-nanoparticles Ink 에 대하여 토출 특성 실험을 수행하여 전후 비교를 해본 결과, 액적의 크기, 액적의 부피, 꼬리 길이, 분리시간이 감소함을 확인하였고, 본 연구의 타당성을
박영우(Y. W. Park),한광섭(K. S. Han) 한국정밀공학회 2004 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2004 No.10월
This paper addresses the development of inverse compensation techniques for a class of ferromagnetic transducers including magnetostrictive actuators. In this work, hysteresis is modeled through the domain wall theory originally proposed by Jiles and Atherton[1]. This model is based on the quantification of the energy required to translate domain walls pinned at inclusions in the material with the magnetization at a given field level specified through the solution of an ordinary differential equation. A complementary differential equation is then employed to compute the inverse which can be used to compensate for hysteresis and nonlinear dynamics in control design.