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- 저자 : 천수환 ( Su-hwan Cheon ) (검색결과 7 건)
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비례 유압 릴리프 밸브 내 오일오염입자제거 제어 알고리즘 검증
천수환 ( Su-hwan Cheon ),박진감 ( Jin-kam Park ),장민호 ( Min-ho Jang ),이진웅 ( Jin-woong Lee ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1
비례 유압 릴리프밸브는 입력전류에 비례하여 압력을 제어하는 밸브로써 주로 변속기의 유압 클러치 구동에 활용된다. 변속기가 동작할 때 유압오일은 크기가 다양한 금속, 비 금속성분으로 이루어져 있는 오염입자들과 섞이게 된다. 오일오염입자들이 밸브 바디와 스풀사이에 끼이게 되면 스풀의 거동이 불안정해지고 압력제어성이 저하되며 트랙터의 유압 클러치에 심각한 손상을 유발하게 된다. 본 연구는 오일오염입자가 비례 유압 릴리프밸브 바디와 스풀사이에 끼이는 현상을 해결하기 위한 제어 로직개발의 기초연구로서 수행되었다. 오일오염입자를 제거하기 위하여 짧고 강한 밸브 스풀의 움직임을 일으키기 위한 솔레노이드 밸브의 전류 제어 로직을 개발하였으며 실제 오염원을 밸브에 주입하는 시험을 통해 로직의 효용성을 검증하였다. 로직을 개발하기 위하여 프로그램은 MATLAB/SIMULINK를 활용하였다. 전류를 제어하기 위해 PWM 제어를 이용하였으며 갑작스런 전류 변화에 의한 클러치 면압의 변화를 최소화하기 위해 Duty비를 조정하였다. 검증방법은 정상적인 비례 유압 릴리프밸브의 Command 신호 대비 압력 반응성을 기준 삼아 오염원을 주입한 비례 유압 릴리프 밸브의 안정성을 판단하였으며, 제어로직을 적용하여 효과의 유무를 확인하였다. 시험결과로 제어로직을 적용했을 때 전류에 따른 밸브압력의 반응이 안정해졌고 오일오염입자가 제거되었다고 판단하였다. 향후 연구에서는 비례 유압 릴리프밸브의 안정성을 위해 제어로직을 최적화시키는 것이 바람직할 것으로 판단되며 클러치의 구동과 같이 고려하여 검증할 계획이다.
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전자식 비례 압력제어밸브 내 오일 오염 입자 제거 제어 알고리즘 검증
천수환(Su Hwan Cheon),박진감(Jin Kam Park),장경제(Kyoung Je Jang),심성보(Sung Bo Sim),장민호(Min Ho Jang),이진웅(Jin Woong Lee) 유공압건설기계학회 2021 드라이브·컨트롤 Vol.18 No.4
An electro proportional pressure control valve is mainly used to control the clutch of an agricultural tractor’s automatic transmission. During transmission, the operating, hydraulic oil is mix with many kinds of contaminants. The contaminants can be trapped between the valve body and spool of the proportional pressure control valve leading to abnormal operating conditions and finally critical damage to the transmission hydraulic system. The present study aimed to verify the valve control algorithm as a basic study of developing control logic that removes contaminants between the spool and the body of the proportional pressure control valve. To develop the algorithm, MATLAB/SIMULINK was used. PWM method was used to control the applied solenoid coil current. The effectiveness of the algorithm was verified by comparing the actual pressure of the normal valve with the actual pressure of the abnormal valve. Based on the present study findings, when the algorithm was applied, the response of the valve pressure according to the current became stable and oil contaminated particles were removed. In the future study, the control algorithm will be optimized for the stability of the proportional pressure reducing valve, and it will be verified in consideration with the driving of the clutch.
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트랙터 3점 히치 변화에 따른 작업기 롤링각 추정 알고리즘 연구
천수환 ( Su-hwan Cheon ),박진감 ( Jin-kam Park ),변서정 ( Seo-jung Byeon ),이진웅 ( Jin-woong Lee ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1
무논작업을 자주 수행하는 동아시아 특성상 국산 및 일본산 트랙터에는 작업지를 편평하게 유지하도록 하는 작업기 수평 제어 시스템이 장착되어 있다. 그러나 국내의 수평 제어 시스템은 개발된 이후 별다른 성능 계량이 없어 꾸준히 계량된 일본 트랙터 대비 수요자의 불만이 증대되고 있는 것이 현실이다. 본 연구는 작업기 수평 제어 시스템의 성능을 향상시키기 위한 첫 번째 단계로, 기존의 단순 선형 제어 방식을 대신해 3점 히치시스템에 대한 4절 링크 수학적 모델링을 통한 기구 해석을 통해, 3점 히치 동작 높이, 하부 링크와 리프트로드의 지지점, 하부 링크 사이 간격의 변화에 따른 작업기 자세 예측 알고리즘을 개발하여 작업기 롤링 각 예측 정확도를 향상시켜 이를 통해 수평 제어 시스템 정밀도와 작업 성능을 향상시키는 것이다. 본 알고리즘을 검증하기 위해 트랙터와 작업기에 기울기 센서를 장착하여 트랙터 3점 히치 높이, 유압 실린더의 길이 등을 변화시켜 가며 작업기의 수평 자세 예측값과 측정값의 차이를 비교하였다. 시험 결과 개선된 알고리즘의 경우 전체 히치 높이와 수평 실린더의 길이가 변화함에 따라 측정된 값 대비 예측된 값의 각도 편차가 평균 0.18°에서 0.33°로 나타났으며, 기존 수평 제어 알고리즘의 경우 0.82°에서 1.21°의 오차를 보이는 것으로 나타나 개발 알고리즘의 경우 기존 시스템 대비 59~78%의 오차 감소율을 나타내었다.
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박진감 ( Jinkam Park ),천수환 ( Su Hwan Cheon ),유지훈 ( Ji Hun Yu ),최규정 ( Kyujeong Choi ),이진웅 ( Jin Woong Lee ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2
최근 농업용 트랙터의 편의성 및 승차감 향상을 위해 제조사 및 다양한 연구기관에서 트랙터 무단변속기를 개발하는 추세이다. 무단변속기 중 정유압 변속기(HST, Hydro-static Transmission)는 내구성이 우수하고 출력밀도가 높으며 변속 시 충격이 매우 작다는 장점이 있다. 기존 정유압 변속기의 구동 방식은 전·후진 페달이 유압 펌프 사판 제어부와 기구적으로 연결되어 있어 페달의 밟는 정도에 따라 펌프의 토출 유량이 직접적으로 제어가 되나, 부하가 클 경우 엔진이 스톨(Stall)될 수 있다는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 최근 정유압 변속기 유압 펌프의 사판을 페달과 독립적으로 제어할 수 있는 전자식 정유압 변속기가 개발되고 있다. 본 연구에서는 트랙터 전자식 정유압 변속기의 시뮬레이션 모델을 개발하고, 부하 조건에서 엔진 스톨 방지기능의 동작을 통해 검증을 실시하였다. 시뮬레이션 모델은 엔진, 전자식 정유압 변속기, 부하 입력부로 개발되었으며, 특히 정유압 변속기 모델은 전자식 압력 비례제어 밸브에 의해 구동되는 스풀과 피스톤으로 구성되는 서보 시스템을 기반으로 개발하여, 펌프의 토출 유량을 제어할 수 있도록 하였다. 정유압 변속기 구동을 위한 제어 모델은 입력부, 신호 처리부, 연산부, 출력부로 구분하여 개발하였으며, 시뮬레이션 모델에서 출력된 신호값을 입력으로 하여 정유압 변속기의 출력을 결정하는 밸브 전류를 출력하도록 하였다. 시뮬레이션 모델 검증을 위해 엔진 스톨 방지 기능을 동작시켜 검증을 실시하였다. 시뮬레이션 모델의 트랙터 차축부에 일정한 부하 조건을 가해 엔진 최대 토크 이상의 부하가 인가되도록 하고 이 때 엔진 회전수가 감소하는 정도에 따라 유압 펌프의 사판각도를 줄여 엔진 시동이 꺼지지 않고 목표 엔진 회전수까지 회생 동작을 하는지 확인하였다. 시뮬레이션 결과 부하 조건에서 엔진 회전수가 감소하는 과정에 유압펌프의 사판각도를 줄여 엔진 회전수가 목표 회전수까지 다시 회복되는 결과를 확인할 수 있었다.
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운송 피치를 이용한 3점히치 부착용 분력계의 견인력-수직력 보정 방법
김효걸 ( Hyo-geol Kim ),심성보 ( Sung-bo Shim ),김연수 ( Yeon-soo Kim ),천수환 ( Su-hwan Cheon ),김영주 ( Young-joo Kim ),이상대 ( Sang-dae Lee ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2
본 연구는 트랙터가 작업할 때 발생하는 힘을 계측하기 위한 3점 히치 부착용 분력계의 견인력-수직력 보정을 위해 수행되었다. 실제 필드 시험에서는 운송 피치에 따라 3점 히치 각이 달라지기 때문에 계측값에 오차가 발생한다. 운송 피치는 작업기 마스트와 가상 Y 연직선 사이의 각도로, 견인력과 수직력 방향 로드셀의 각도를 변화시켜 계측값과 실제 발생값이 차이가 나도록 하는 원인이 된다. 본 연구에서는 운송 피치각도를 기하학적 모델로 정리하여 계측 견인력과 수직력을 보정하는 방법을 개발하였다. 3점 히치의 2차원 기하학 모델에서 경심과 운송 피치는 하부 링크 각변위와 상부 링크 각변위를 변수로 갖는 함수로 정의되며, 상-하부 링크의 링크점, 히치점과 링크의 길이 등이 상수로 정의된다. 임의의 작업기 정보를 활용하여 시뮬레이션 결과 경심이 150mm일 때 -6.42, 200mm일 때 -7.28의 운송 피치가 각각 발생하였다. 운송피치는 서로 직교하게 설치된 견인력-수직력 방향 로드 셀의 각으로 나타나며 수직력 운송피치의 사인값은 반대 방향의 견인방향 분력으로 전환되고, 견인력 운송피치의 사인값은 수직분력으로 전환된다. 실험 결과 운송 피치가 -6.42일 경우 5.1%, -7.28일 경우 7.6%의 오차가 견인력과 수직력에서 각각 발생하였다. 따라서 정확한 계측 데이터를 얻기 위해서는 운송 피치각을 이용한 후보정이 필요하다고 판단되며, 후보정을 통해 실제에 더 가까운 계측 데이터를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
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작업기 수평 자세 제어 시스템 성능 향상을 위한 작업기 롤링각 추정 알고리즘 연구
변서정 ( Seo-jung Byeon ),박진감 ( Jin-kam Park ),천수환 ( Su-hwan Cheon ),이진웅 ( Jin-woong Lee ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2
본 연구는 국산 트랙터에 장착되어 판매되고 있는 작업기 수평 자세 제어 시스템의 성능 향상을 위해 수행되었으며 최종적으로 트랙터에 장착되어있는 작업기 수평 자세제어 시스템의 작업기 롤링각 자세 위치 추정 성능을 향상시키는 것을 목표로 한다. 트랙터 3점 히치 시스템에 대한 기구적인 분석을 통해 3점 히치 동작에 의한 히치 높이, 하부 링크와 리프트 로드의 지지점, 하부링크 연결 조인트 간의 간격 변화를 반영해 수평 실린더 센서와 히치 높이 센서를 이용한 작업기 롤링각 자세를 예측하는 알고리즘을 개발하였다. 작업기의 자세를 예측하기 위해 수평 실린더의 길이 변화와 3점 히치의 높이를 인식하기 위한 센서를 부착하였으며 센서의 제작 오차와 길이 변화를 인식하기 위한 소프트웨어를 개발하여 적용하였다. 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 작업기를 장착한 트랙터를 편평한 작업지에 정차시켜 수평 실린더의 길이와 3점 히치의 높이를 연속적으로 변화시켜 작업기의 각도 측정값과 알고리즘의 예측 각도 값의 오차를 RMSE로 나타내며 기존 시스템 제안된 시스템의 오차 감소율을 비교하였다. 제안된 알고리즘의 경우 기존 시스템 대비 78.33~95.45%의 오차 감소율을 확인하였으며, 이는 작업기 자세 추정을 통해 수평 자세 제어 시스템의 제어 성능을 향상했음을 나타낸다.
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