정밀제어계통에서의 외부 고장전류로 인한 노이즈 안전대책

황명환,손영도,김규정 한국리스크관리학회 2011 리스크 管理硏究 Vol.22 No.2

제어시스템은 현대 산업사회에서 매우 중요한 도구로서, 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이는 단순한 장치에서부터 수많은 입출력 자료에 의해 컴퓨터로 제어되는 복잡한 시스템까지 폭 넓게 활용되고 있다. 더구나 프로그램 제어시스템의 개발은 일반기계에서 산업용 로봇에 의한 생산체계로 변환시켰으며, 이는 하드웨어와 소프트웨어가 결합된 전자제어장치의 응용으로 가능하게 되었다. 최근에는 사람의 감시가 필요 없는 컴퓨터 제어전원의 공급으로 인해, 많은 산업분야에서 로봇의 사용이 더욱 빠르게 증가하고 있는 실정이다. 자동화의 증가는 과거에 매우 위험하였던 작업환경을 안전한 작업환경으로 변환시켰으며, 이는 작업의 잠재위험을 사전에 파악하여 이에 대한 충분한 안전대책이 강구되었기 때문에 가능하였다. 그러나 제어시스템의 오류는 곧 바로 사고로 연결되었고, 특히 폭발 위험지역에서의 제어시스템 사고는 매우 위험한 상황을 야기하였다. 폭발위험장소에서 사용되는 장비는 적절한 안전조치가 강구되어야 하며, 열적·전기적 에너지로 인한 점화가 되지 않도록 조치되어야 할 것이다. - 42 - 본 연구에서는 외부 전력계통으로부터의 단락전류 유입과 저전압에 의한 전자기적 영향에 대해 정밀제어계통에서의 안전 요구사항을 어떻게 고려하여야 하는지를 검토하였다. 본 연구결과 외부 고장전류로 인한 노이즈가 제어시스템의 신뢰도에 큰 영향을 미치며, 위험지역 내에 설치되는 제너베리어의 적정 설치대수는 지락전류에 의한 화재·폭발의 발생확률을 고려하여 선정하여야 함을 알 수 있었다. 또한, 전자부품에서의 온도상승은 제어시스템의 주요 사고원인으로 작용하기 때문에 지락전류의 고조파 영향으로 인한 사고 발생확률을 계산하는 경우 온도상승의 한계치가 명시되어야 할 것이다. 이외에도, 프로그램 가능형 전자제어시스템이 설치된 경우 전압강하로 인한 프로그래밍 전자장치에서의 자료손상은 화재·폭발에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. Control systems are an important and pervasive part of modern industry. They range from simple devices to complex computer-controlled systems with many inputs and outputs. Especially, the developments of programmable electronic control system have made - 74 - possible the production of industrial robots which are capable of extremely flexible performances. Increased automation has the potential to lead to safer working environments in many traditionally dangerous industries. However, failures in control systems have been implicated in accidents and dangerous occurrences, particularly in the hazardous area. This research has been studied the impact of EMI on the delicate control system by the transient disturbance from the electric distribution network. The result of this research has been revealed that the control system under EMI environments should be re-evaluated in the case of assessing the reliability of a control system. Furthermore, the appropriate number of zener safety barrier should be determined by considering the probability of fire/explosion and the effect of fault current through the return path, if a number of safety barriers are installed in a limited area. Because the temperature rise of electronic components has been principal factor to cause the accident in the electronic control system, the limit of temperature rise should be specified by calculating the probability of accident and the effect of harmonics or high frequency current through the earthing return path. It has been also found that data loss of programmable electronics by the voltage interruption affects little on the probability of fire/explosion when the electronic control system installed.

타이어 힘 정보를 이용한 차량 안정성 제어

허현동(Hyun Dong Her),이경수(Kyong Su Yi),황태훈(Tae Hoon Hwang) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.5

본 논문에서는 타이어 힘에 기반하여 각 바퀴의 브레이크를 독립적으로 제어하는 전자식 차량 안정성 제어 장치(Electronic Stability Control)를 제안하였다. 본 논문에서는 타이어 정보를 직접적으로 이용하여 기존의 제어 알고리즘을 개선하였다. 제안된 제어 알고리즘은 상위 제어기와 하위 제어기로 구성되어있다. 상위제어기에서는 타이어 정보를 차량의 횡방향 모델에 직접적으로 사용하여 모델의 불확정성을 줄이고, 비선형 영역을 고려함으로써 정확한 제어입력을 계산하였다. 하위제어기에서는 종방향 타이어 힘에 따른 횡방향 타이어 힘 감소량을 계산하여 모멘트 평형식에 대입하여 상위 제어기에서 계산된 제어입력 추종을 위한 최적 브레이크압 분배를 구현하였다. 알고리즘의 검증은 차량-운전자-제어기 모델을 포함한 closed-loop 시뮬레이션으로 수행되었다. The development of an Electronic Stability Control using individual brake force distribution based on tire force information was presented in this paper. The objective of the proposed ESC algorithm is to determine the individual brake forces to improve the performance of the controller. This ESC algorithm consists of an upper level controller and a lower level controller. The upper level controller calculates the desired yaw moment for satisfying the driver’s intention. The lateral dynamic model can be more accurate by getting rid of the uncertainties caused by complex tire model. In the lower level controller, the individual braking forces are determined by the optimal strategy. The closed loop computer simulation results with driver-vehicle-controller system confirm the effectiveness of the proposed control system and the improvements in vehicle stability.

롤투롤 인쇄압력 균일화를 위한 개별구동 교차결합 토크제어시스템

박지민(Jimin Park),김영진(Youngjin Kim),김형래(Hyeongrae Kim),김주연(Juyeon Kim),오동호(Dongho Oh) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集A Vol.45 No.7

롤투롤 인쇄전자 공정은 기능성 잉크를 롤의 요철면을 이용하여 필름 또는 절연기판 등에 인쇄하여 전자소자, 전자제품을 만드는 공정이며 인쇄품질을 향상시켜 다양한 분야에서 상용화하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 롤의 런아웃을 측정함으로 롤의 형상을 추정하고, 임프레션롤과 플레이트롤의 관계를 모델링하여 상태공간방정식으로 표현한다. 또한, 롤투롤 공정에서 토크제어시스템에 대해 인쇄압력을 얼마나 균일하게 수렴하도록 제어하는지에 대한 실험으로 제어 성능을 비교한다. 그리고, 실험 결과를 토대로 제어 성능을 개선시키기 위해 교차결합제어(cross-coupled-control)를 이용한 개별구동 교차결합 토크제어시스템을 설계 및 실험을 통해 검증한다. Roll-to-roll printing is a process in which electronic devices and electronic products are produced by printing functional ink on a film or an insulating substrate using the surface of a roll. Many studies have been conducted to commercialize roll-to-roll printing in various fields by improving the print quality. In this study, the shape of the roll is measured through a runout, and the relationship between the impression and plate rolls is modeled and expressed through state space equations. Experiments are then conducted to compare and verify the control performance of the one-degree-of-freedom (1-DOF) and 2-DOF torque control systems. Finally, an individual drive cross-coupled torque control system using cross-coupled control is designed to improve the torque control system for more uniform printing pressure.

디지털센서를 이용한 추진 시스템 전자 제어장치 연구

손종대(Jongdae Son),김중회(Jung-hoe Kim),이재윤(Jae-yun Lee),김태완(Taewan Kim),윤수희(Soohee Yoon),이용환(Yonghwan Lee),곽근녕(Geunnyeong Kwak),정순배(Soonbae chung) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11

추진시스템 전자 제어장치는 추진시스템 내부의 각종 센서신호를 입력 받아 신호처리를 통해 제어알고리즘을 수행하는 장치이다. 기존의 아날로그 센서를 이용한 시스템에서는 센서와 전자제어장치의 전송에 의한 영향으로 신호감쇄가 일어나고 노이즈에 민감한 단점이 있었다. 디지털센서는 센서와 AMP, AD Converter가 하나의 모듈 안에 포함되어 있어 전송선에 의한 영향을 감소시킬 수 있으며, 전자제어장치에서 별도의 S/W 필터를 적용할 필요가 없어 제어 알고리즘의 수행시간을 단축시킬 수 있다. 본 논문에서는 디지털센서를 사용한 전자제어장치의 회로설계 및 제어알고리즘 적용에 따른 신호처리 방안에 대한 내용을 기술하였다. Electronic control units for propulsion systems are devices which compute control algorithm by processing the systems" internal sensor signals. Due to the effect of transmission between sensors and a control unit, previous analog systems have drawbacks of signal attenuation and susceptibility to noises. However, a digital sensor can be less influenced by the electrical cable line as it includes sensor, AMP, and AD converter in one module. In addition, it can reduce the process time for control algorithm because extra S/W filtering process is not needed. The current study shows how to process signals for an electronic control unit using digital sensors.

차량 횡방향 안정성 향상을 위한 통합섀시 제어

조완기(Wanki Cho),이경수(Kyoungsu Yi),윤장열(Jangyeol Yoon) 대한기계학회 2007 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2007 No.5

This paper presents unified chassis control (UCC) to improve the vehicle lateral stability. The unified chassis control implies combined control of active front steering (AFS), electronic stability control (ESC) and continuous damping control (CDC). A direct yaw moment controller based on a 2-D bicycle model is designed by using sliding mode control law. A direct roll moment controller based on a 2-D roll model is designed. The computed direct yaw moment and the direct roll moment are generated by AFS, ESP and CDC control modules respectively. A control authority of the AFS and the ESC is determined by tire slip angle. Computer simulation is conducted to evaluate the proposed integrated chassis controller by using the Matlab, simulink and the validated vehicle simulator. From the simulation results, it is shown that the proposed unified chassis control can provide with improved performance over the modular chassis control.

전자식 가속제어장치 안전기준에 대한 실험적 고찰

윤경철,용기중 사단법인 한국자동차안전학회 2019 자동차안전학회지 Vol.11 No.1

Optimal engine control is needed to cope with the global environmental regulations that are globally enforced. For optimum engine control, the electronic throttle control system (ETCS) is a prerequisite. Automotive makers are having an effect on reducing emissions and improving fuel economy by applying ETCS which is designed to secure stability. The ETCS controls the output of the throttle valve by passing the output value of the accelerator position sensor (APS) to the engine control unit (ECU). In this study, the authors investigated the safety standards of domestic and overseas accelerator control system and tried to understand how the air flow control affects the engine output by replacing the throttle. The authors suggest an improvement proposal of safety standard based on the result of driving evaluation by various modes.

전자제어식 공기현가장치 고압 솔레노이드 밸브 블록 개발

김차식(Chasik Kim),박건영(Gunyoung Park),조태영(Taeyoung Cho),김교림(Kyolim Kim),김장보(Jangbo Kim) 한국자동차공학회 2006 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-

The Electronically Controlled Air Suspension, unlike current air suspension consists of the Compressor, which supplies air to suspension, the Solenoid Valve that regulates the air circulation, the Reservoir Tank, containing air, Electronic control unit, Sensors and Damping control parts. This system adapted the Solenoid Valve Block which has superb performance and reliability in high pressure and prompt response time. Also, to satisfy complicated air system regulations and performance, the optimal Solenoid Valve Block was developed based on, in design stage, the Limited Element Numeric Solution was performed and was proved from the thorough test.

상용차량용 차량자세제어시스템 기능 및 제어 성능 평가에 관한 연구

정승환(Seung-Hwan Chung),권성진(Seong-Jin Kwon),김성섭(Sung-Sub Kim),이봉현(Bong-Hyun Lee) 한국자동차공학회 2014 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2014 No.11

The ESP(Electronic Stability Program) system is a safety feature that detects and prevents vehicle skids and the ESP can help keep the driver from losing control of the vehicle when driving on slippery roads. This paper presents a vehicle driving test methods and results of the commercial vehicle ESP system. The ESP control algorithms are divided into two main categories which are traction control and brake control. From this research, we can estimate the control concept and algorithm of the commercial vehicle ESP system. Also, the ESP effectiveness and performance can be verified from the ESP On/Off test of the bus.

지능형 드라이브 IC를 이용한 전자 트로틀 제어 시스템 개발

신규철(Kyuchul Shin),천동필(Dong pil Chun),이우택(Wootaik Lee) 한국자동차공학회 2005 한국자동차공학회 Symposium Vol.- No.-

This paper presents an electronic throttle controller(ETC) using Intelligent Driver IC. ETC is a DC servo system that controls the throttle plate precisely. The conventional motor controller needs both a microcontroller and the external device such as motor driver IC , communication IC, and signal interface IC. An intelligent Driver IC integrates a microcontroller and external devices into a single chip. It is easy to install the intelligent IC in ETC or other DC servo systems. The microcontroller of intelligent Driver IC is a low cost microcontroller which has no floating-point calculation capability and low computing speed. Therefore ETC has a simple and compact control algorithm. The control algorithm of ETC is a modified proportional and integral control. ETC has nonlinear static friction which is caused by the mechanical structure of ETC. This nonlinear friction is overcome by the proportional controller which has a gain scheduling method. The integral controller is designed not only to minimize the steady state error, but also to avoid the windup effect. The experimental result shows a good performance.

기술사례 : 전자뇌관을 이용한 터널발파의 근거리 지반진동 특성

김용표 ( Yong Pyo Kim ),김갑수 ( Gab Soo Kim ),손영복 ( Young Bok Son ),김재훈 ( Jae Hoon Kim ),김희도 ( Hee Do Kim ),이준원 ( Jun Won Lee ) 대한화약발파공학회 2013 화약발파 Vol.31 No.1

전자뇌관을 사용하여 근접 보안물건에 대한 터널발파 진동제어를 위해서는 근거리 발파진동 특성에 대한 이해가 필요하다. 본 논문에서는 터널발파 진동의 결정에 있어서, 심 발부와 확대부의 영향을 분석하였다. 분석을 위한 계측자료는 “원주~강릉 복선전철 제OO공구 노반건설공사” OOO 터널 현장의 기존 도로 하부통과 구간에서 획득하였다. 이에, 0.01%의 높은 시차 정밀도를 가진 터널용 전자발파시스템을 활용하여, 최 대지발당 장약 량을 정밀하게 유지함으로써 뇌관 오차에 의한 진동 증폭현상을 제거하고, 진동제어에 유리한 심 빼기 발파 방법으로 번 컷(Burn-Cut)을 채택하였다. 그 결과, 심 발부의 진동수준이 가장 높다는 일반적인 발파 상식과 달리 확대부의 진동수준이 상대적으로 더욱 높은 것으로 나타났다. 결과적으로, 근접 거리의 터널 발파진동은 전자뇌 관을 심 발부에 적용 함으로서 저감시킬 수 있으며, 전체 영역에 전자뇌관을 사용할 경우 더욱 효과적으로 발 파진 동을 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다. In order to control tunnel blast vibration for adjacent facilities using electronic detonator, Understanding about the characteristics of near-field ground vibration is necessary. The purpose of this paper is to analyze effects of Cut-area and Extension-area vibration in relation to decision of tunnel blast vibration. These data were obtained at the top monitoring positions while OOO tunnel site of “Wonju~Gangneung double railroad section OO construction” was passing under the existing road. Thus, tunnel blasting was conducted by tunnel electronic blasting system with 0.01% high delay-time accuracy. It can be possible that not only keeping maximum charge per delay-time but also preventing amplification of vibration which is occurred by delay-time scatter using common detonators. Additionally, V-Cut was changed into Burn-Cut. The results was presented that vibration level of extension-holes were higher than Cut-holes. Therefore, near-field ground vibration can be effectively minimized using electronic detonators in the Cut area. And also more effective way to reduce tunnel blast vibration is full-face blast using electronic detonators.