연속류 교통특성을 활용한 가변속도제어모형 개발

조혜림 서울시립대학교 일반대학원 2012 국내박사

가변속도제어는 교통상태, 기상상태 및 노면상태에 따라 안전운행을 위해 적정속도를 산출, 제공하는 ITS 기법이다. 주요 수행기능으로는 안전도 증진, 혼잡완화 등의 속도관리(Speed management)기능과 기상변화, 사고, 스쿨존(School zone), 터널, 교량구간 등의 외부요소에 따른 속도제어(Speed control)기능으로 구분, 제시되어 있으며 1960년대 미국, 유럽에서 도입되기 시작하여 현재까지 적용 및 관련 연구가 지속되고 있다.(FHWA 2003) 이에 반해 국내의 적용사례는 많지 않으나 최근 지하도로 건설계획 등과 맞물려 본선에서의 교통류 안정화기법으로 도입하고자 관련연구가 증가하고 있는 추세이다. 본 연구에서는 연속류 본선에 기 진입한 차량들을 대상으로 혼잡 발생시 혼잡으로 인한 영향을 최소화하고 교통류를 안정화시킬 수 있는 기법으로 가변속도 제어기법을 개발하였다. 우선 가변속도제어 전략을 수립하기에 앞서 연속류에서 제어기법의 적용이 요구되는 혼잡교통류 상태를 파악하고, 가변속도제어의 수행 원리를 규명하였다. 규명 방법으로는 이상적인 상태의 안정교통류에 속도제어를 수행할 경우 개별차량의 궤적변화를 기준으로 차두시간간격(time headway)과 차두거리간격(distance headway)의 변화를 살펴보고 이를 거시교통류 특성인 교통류율과 밀도의 변화로 변환함으로써 가변속도제어가 교통류 상태변화에 미치는 영향을 유형별로 제시하였다. 또한, 병목구간에 따른 혼잡 발생시 병목구간 상류에 속도제어를 수행할 경우 병목으로 인한 혼잡충격파가 변화되는 과정을 설명하였다. 제시된 가변속도제어의 운영원리를 증명하기 위하여 본선 혼잡발생시 가변속도 제어를 적용하는 사례에 대해 시공도 상의 충격파를 기반으로 하는 도식화 해법(graphical solution), cell-transmission model 기반의 수치적 해법(numerical solution), 그리고 미시적 시뮬레이션 기법을 적용하여 수행원리를 검증하였다. 이를 바탕으로 병목구간의 최대통과교통량을 보장하면서 혼잡발생충격파의 속도 및 대기행렬을 최소화시키기 위하여 단계별로 속도를 제어하는 본선 가변속도제어기법을 개발하였으며, 더 나아가 연속류 진출부의 대기행렬 역류시 본선 교통류 관리기법으로의 확장 적용성 검토를 수행하였다. 분석 결과 가변속도제어전략 수립의 적정성에 따라 총 통행시간을 증가시키지 않으면서도 병목 상류부의 혼잡정도를 개선할 수 있으며, 교통류 안정화에도 효과가 있는 것으로 분석되었다. 특히 대기행렬길이 및 대기행렬 지속시간의 경우 명확한 개선 효과를 나타내었으며, 구간별 평균속도의 스펙트럼을 조정하는 역할을 수행하는 것으로 분석되었다. 진출부로의 확장 적용시 역시 혼잡개선지표 중 대기행렬길이 및 대기행렬 지속시간이 큰 폭으로 개선되는 등 진출부 가변속도 제어를 통해 본선의 이동성이 제고될 수 있음을 확인하였으며, 밀도, 속도편차 및 정지지체수 변화 등 교통류 안정화 지표 역시 개선효과가 명확히 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서의 가변속도 제어모형은 속도제어원리를 기초로 제어속도를 산출하는 모형을 제시한 만큼 지금껏 가변속도제어를 단순히 혼잡구간의 속도에 따라 속도를 낮추어 주거나(speed harmonization) 또는 전방에 대기행렬 발생시 안전진입을 위한 queue warning 기능으로 적용한 것과는 다른 혼잡관리 측면에서의 적용 가능성을 제시하였다. Variable Speed Limit (VSL) is one of Intelligent Transportation System (ITS) that can determine appropriate speed limits at which drivers should be travelling, given current roadway and traffic conditions. The purpose of VSL installations include speed management for safety and for congestion, speed control for inclement weather, incidents, school zones, tunnels, bridges and roadworks. The VSL management technique for highway have been applied and operated since 1960s in U.S.A. and European countries.(FHWA 2003) There were few studies about the basic principle of VSL on traffic flow in Korea. But recently there are some tries for VSL as the main control technique of highway, tunnel and underground highway. A main targeted impact of VSL in these studies is enhanced traffic safety and, indeed, the selection of motorway stretches for VSL installation in several countries is guided by the frequency of registered accidents. The positive impact of VSL on traffic safety is due to speed reduction and speed homogenization, which are correlated with a reduction in accident probability. On the other hand, there is no clear evidence of improved traffic flow efficiency in operational VSL systems. This thesis aims to study the principle and the effect of VSL on traffic flow theoretically using the fundamental traffic model and shockwave theory. First, changes in traffic flow state with VSL are explained using the time/distance headway of the vehicle trajectory and are then converted into aggregate data in order to apply the real traffic condition easily. The findings are verified by the graphical method, numerical method and VISSIM simulation. Based on the first findings, the stepwise VSL algorithm is developed to dispersing the shockwave and reducing congestion and queue length at a recurrent bottleneck. In this algorithm, the proper control speed is determined based on the difference of traffic demand(flow rate) and capacity of bottleneck, And we apply the algorithm to not only the mainline highway but the segment with off-ramp. In this study, the performance of the VSL algorithm are evaluated with the case studies of Sungsan off-ramp which is located at north part of Seoul Naebu Expressway. As the result, it is found that the proposed VSL algorithm is able to improve the upstream congestion of the bottleneck without increasing the total travel time. In particular, the effects of reducing the queue length and diffusing the bottleneck congestion to upstream are significantly. And the proper VSL control is also able to harmonize the traffic speed and help to delay the onset of flow breakdown and recover the traffic flow from congested conditions. This research represents the potential of the VSL as the control method of highway for both harmonization of the traffic speed and improvement of movement based on the theoretical verification. The proposed model will be able to lead to less damage and loss of time for many drivers as well as improved reliability of the traffic system and a positive impact on the environment.

DSP TMS320F2812를 이용한 BLDC 전동기의 속도제어

임진근 삼척대학교 산업대학원 2005 국내석사

본 연구에서는 회전자에 4극의 영구자석을 가지며 3상의 고정자 권선 구조로 되어 있는 Blushless DC 전동기(BLDC 전동기)의 Digital PI 속도제어 및 전류제어기를 구현 하는데 목적이 있다. 본 논문에서 BLDC 전동기 제어시스템을 구현하기 위하여 전동기제어에 가장 적합한 구조로 되어있는 Texas Instrument 사의 TMS320F2812를 사용하였다. TMS320F2812 Controller는 명령처리속도가 150MIPS이고, 고속 입출력 I/O Port장치, 빠른 Sampling 및 많은 엔코더 펄스 수를 셀 수 있는 32bit Timer/Counter장치, 주변장치 요청에 대한 고속의 인터럽트 장치 등의 빠른 응답특성을 갖는 제어시스템에 적합한 Controller 이다. 본 논문에서는 제어시스템으로 속도 및 전류제어를 위하여 선형 제어계에 응답특성이 우수한 PI 제어 알고리즘을 사용하였다. 속도 PI 제어기는 저속 및 고속에서 빠른 시간 내에 지령한 정상속도에 오차를 줄이면서 도달 할 수 있도록 제어대상의 속도검출 피드백 엔코더를 3600〔ppr〕 펄스 엔코더를 사용하였다. TMS320F2812에는 구형파 형태의 엔코더 펄스 파형을 측정할 수 있는 모듈 QEP(Quadrature Encoder Pulse)가 있다. QEP에는 매우 짧은 시간(1ms)에 많은 펄스를 셀 수 있도록 펄스 수를 증가 시키는 체배기가 있다. 본 논문에서는 2체배를 사용하여 7200[ppr]로 회전속도를 Sampling 하므로 짧은 시간동안 속도 피드백이 가능하므로 정상상태까지 빠른 응답을 갖는 제어 시스템을 구현하였다. 전류 PI 제어기는 제어대상의 전류 피드백 전압을 유기하기 위하여 3상인버터 회로의 IGBT(전력용스위치) Source 단자와 접지사이에 전류센서로 Shunt 저항을 사용하였다. 전류센서(Shunt)에서 유기되는 전압은 TMS320F2812의 AD변환기에 입력으로 사용하였다. AD변환기에 입력된 피드백 전류신호는 전류명령 값과 비교 값으로 사용하였다. 비교기 출력은 전류 PI 제어기 입력 값으로 사용하여 BLD C전동기의 부하 변동에 대한 전류제어 PWM의 Duty 비에 적용하였다. 그러므로 본 논문에서 고속 응답특성을 갖는 TMS320F2812 제어기 및 디지털 속도 및 전류 PI 제어기를 이용하여 넓은 속도 범위에 대하여 정속도제어가 되도록 구성하였다. 실험 결과 넓은 회전속도 구간에서 정속도 제어가 빠른 응답특성을 보이면서 잘 추종하는 것을 증명하였다. 따라서 본 연구에서 제안한 DSP TMS320F2812를 이용한 BLDC 전동기의 속도제어 시스템은 정속도 제어가 필요한 OA기기, 재봉틀 및 직물류 공작기계 등과 같은 응용분야에 적합하리라 사료된다. It is well known that BLDC motor has not a brushes and mechanical commutations compare with DC motor. But BLDC Moter driving system uses hall sensors for encoders as the mechanical positions. It is necessary to achieve the informations of rotor position for driving trapezoidal type BLDC motor without any position sensor. But the life cyles of BLDC motor has been stronger than the DC motor because of using Hall-ICs instead of brushes. In this paper, the PI speed control system of 3-phase BLDC motor has been designed by using DSP TMS320F2812.

고속도로 가변속도제어 시 준수율이 교통안전에 미치는 영향

이두행 아주대학교 2012 국내석사

가변속도제어(VSL)와 관련된 기존 연구와 해외 운영사례를 살펴보면 VSL은 교통소통 및 안전에 긍정적인 영향을 주는 것으로 보고되고 있다. 그러나 VSL을 시행할 때 제한속도 준수율이 낮을 경우 준수차량과 위반차량 간의 속도 차이가 커짐으로써, 오히려 사고위험도가 높아질 수도 있다. 본 연구에서는 Paramics API 프로그램을 활용하여 가변속도제어 시 준수율이 교통 안전성에 미치는 영향을 분석하였다. 즉, 전체 차량 중 제한속도를 준수하는 차량의 비율인 준수율에 따라 차량 간 충돌위험성을 상충이론을 통해 해석하고, 이를 통해 준수율과 사고위험과의 상관성을 분석하였다. 분석 결과, 가변제한속도를 80km/h로 설정 시 RSDI는 교통량이 많은 상태에서 다소 높게 나타나며, 준수율이 높아질수록 점차 감소하는 것으로 나타났다. 50km/h의 경우 RSDI는 대부분 교통량 수준에서 80km/h일때 보다 높게 나타나며, 이는 50km/h로 감속하는 과정에서 차량들 간 속도 표준편차가 증가되어 선·후행 차량간 상충이 증가되기 때문으로 판단된다. 본 연구결과는 제한속도의 준수가 가변속도제어의 핵심 요인으로 작용함을 보여 주었다. 따라서 준수율의 중요성이 어느 정도 입증된 만큼, 국내 가변속도제어 체계 도입 시, 운영효과를 높이기 위해서 준수율을 높이는 제어전략을 채택해야 할 것이다.

고속도로 중앙버스전용차로의 버스진입을 고려한 VSL 알고리즘 개발

이학수 서울시립대학교 일반대학원 2012 국내석사

국내의 지역 간 교통수요가 급증함으로써 교통혼잡 문제가 날로 심각해지고 있는 실정이다. 국내 고속도로의 수요관리를 목적으로 여러 가지 교통관리기법들이 적용되고 있으며, 특히 고속도로 교통상황에 따라 속도를 차등 제한하여 혼잡 또는 사고지점에 도달하기 전 차량간, 차로간 속도편차를 감소시킴으로써 사고를 예방하고 총 지체를 최소화하기 위한 방법으로 가변속도제어 시스템이 사용되어 지고 있다. 하지만, 유입램프부에서 중앙버스전용차로로 진입하려는 버스 및 승합차(HOV)들의 차로변경 및 차선변경을 상류부에서 주행하는 차량들의 사고를 유발시키며, 가변속도제어가 시행되고 있다 하더라도 교통운영이 비효율적이 될 수도 있다. 본 연구에서는 이러한 중앙버스전용차로로 진입하는 버스 및 승합차(HOV)차량을 고려한 가변속도제어 알고리즘을 제시하였다. 또한, 진입버스를 고려한 가변속도제어 알고리즘의 효과분석을 검증하기 위하여 고속도로 정체구간에 적용되고 있는 가변속도제어 알고리즘을 선정하여 미제어시와 비교분석을 통해 효과분석을 검증하였다. 본 연구의 목적은 본선부의 안전성을 보장하면서 램프부의 버스 진입 시 본선부 차량들과의 상충을 최소화 시키기 위한 것이다. 실제 현장에서는 적용할 수 없는 한계점이 있으므로, 미시적 시뮬레이션인 PARAMICS를 이용하여 네트워크를 구축하고, 툴에서 제공하는 API를 활용하여 진입버스를 고려한 가변속도제어 알고리즘을 구현하였다. Traffic congestion is becoming a serious prolem by a surge in demand for regional tranportation in domestic. Various traffic management techniques are being applied for demand management in freeway, also Speed is limited through the traffic situatioin in freeway, before arriving congestion or crash site. This feature reduces the speed deviation, then, minimized delays. HOV that drive from ramp to HOV lane by lane change caused congestion even with variable speed control has been implemented. In this study, We proposed variable speed limit algorithm considering this problem what HOV has a many problem. Three case-no control, variable speed limit algorithm applied, and variable speed limit algorithm applied considering HOV- were tested as speed deviation, Acceleration, Total Vehicle Travel Time, Changing density in freeway. It is purposed that they order to ensure the safety on freeway and reduce HOV and passenger car accidents. We carried out simulation as a microscopic simulation PARAMICS, development a new algorithm for the variable speed limit algorithm considering HOV.

연속류에서의 가변속도제어 운영효과

박지은 서울시립대학교 대학원 2009 국내석사

고속도로의 교통량 증가로 인해 교통정체가 심각해지고 있는 실정이다. 이에 대한 해결 방법으로 시설 확대의 방법과 운영개선 방법이 있다. 시설 확대의 방법에는 도로증설과 같은 방법이 있으나, 설치 공간 및 예산 투자비용의 한계가 있다. 반면, 차로제어시스템(LCS : Lane Control System), 진출입제어시스템(RMS : Ramp metering system), 가변속도제어(VSL : Variable Speed Limit)와 같은 운영개선 방법은 교통정체 문제를 개선하는데 있어서 유용한 수단으로써 적용이 가능하다. 본 연구에서는 독일, 영국과 같은 유럽지역에서는 주로 이용되고 있으며, 국내에서는 설치는 되어 있으나 제대로 운영되고 있지 않은 가변속도제어를 중심으로 연구하였다. 가변속도제어의 효과를 이론적으로 검증하기 위해서 실제 운영데이터가 요구되나, 현재 국내에서는 가변속도제어를 운영하고 있지 않기 때문에 실제 운영데이터를 이용한 분석이 불가능 하다. 이에 현실 모사가 가능한 미시적 시뮬레이터인 VISSIM을 이용하여 추출한 이력자료를 토대로 가변속도제어의 운영효과를 분석하고, 이를 교통류 모형과 충격파 이론을 이용하여 개선효과에 대한 이론적 검증을 수행하였다. 가변속도제어를 적용해줌으로써 미적용 시 대비 차량들의 제한속도 감소로 인해 대기행렬 생성 시간이 지연되고, 대기행렬의 해소시간은 단축됨으로써 지체가 감소하는 효과를 확인하였다. 이러한 효과에 대하여 이론적으로 검증하는데 초점을 두었으며, 사고발생에 따라 제한속도가 변경되는 상황을 교통량-밀도 관계도와 충격파이론을 이용하여 교통류 전이 현상 및 교통류의 연속적인 움직임을 검증 할 수 있었다. 향후 가변속도제어의 제어 범위를 결정하고, 제한속도의 단계를 결정하는 등의 운영 전략을 설정하는데 기반이 될 수 있을 것으로 판단된다. As the traffic volume is getting to increase on high way. traffic congestion is also becoming more serious. The way to solve those problems are the expansion of facilities and the omprovement of operation. Expending facilities such as constructing new roads is a best solution to solve the congestion, but it has some problems in budget and space. So the method of improving operation like LCS(Lane Control System). RMS(Ramp Metering System), VSL(Variable Speed Limit) are recently considered more efficient to solve the traffice congestion. This study is aimed to evaluate and verify the effect of VSi, based on traffic flow model and shock wave theory. Analyses the effect of VSL have been done using the data from VISSIM micro-simulation program, After that, the time-space diagrams from the result of model are compared with that of the traffic flow model and shock wave theory. As the result of evalustion, there are effects on slowdown the speed of shockwave and reducing the average delay as compared with that of the non-VSL, case, And the effects and the changes of traffic flow in VSL, case are verified as q-k curve and shock wave theory. This study will be preliminary research to decide the scope of VSL control and make decisions for control strategied form now on.

制御用直流電動機의 最適定速度制御에 대한 解析的 硏究

이양범 漢陽大學校 大學院 1976 국내석사

전향보상과 능동댐핑 구조에 기반한 병렬형 하이브리드 자동차의 복합형 기동 발전기 속도제어

양병훈 건국대학교 대학원 2021 국내박사

이 논문에서는 구동 시스템의 효율을 향상시키기 위해 토크 컨버터가 삭제된 병렬형 하이브리드 자동차에서 복합형 기동 발전기를 사용하여 엔진과 구동모터의 두 전력원을 빠르게 결합함으로써 차량의 연료 효율과 운전성능을 향상시키기 위한 속도제어 알고리즘을 연구하였다. 제안하는 능동 댐핑 구조를 갖는 영오버슛/영위상오차 속도제어기는 다음의 3가지 특성을 가지고 있다. 첫째, 능동 댐핑 구조를 가지고 있어 엔진 시동 시 발생하는 시동 토크에 의한 부하의 변동에 강인하다. 둘째, 엔진의 최소 회전속도에 따라 계단 지령의 인가에도 속도의 오버슛이 발생하지 않는다. 마지막으로, 차량의 움직임에 의해 발생하는 경사 지령의 인가시에도 정상상태 오차가 발생하지 않는 특성을 가지고 있다. 이러한 특징들은 두 전력원의 속도를 일치시키기 위해 필요한 시간을 단축시킬 수 있어 차량이 움직일 때 발생하는 지연을 줄이고 엔진의 불필요한 회전을 최소화하여 에너지 소모를 줄일 수 있다. 기존의 비례 적분 제어기 (PI), 적분 비례 제어기 (IP), 2 자유도 제어기 (2-DOF), 제어기 등과 비교하여 제안하는 알고리즘이 더 빠른 응답 특성과 더 작은 정상상태 오차를 가지는 것이 시뮬레이션 결과와 차량 시험 결과로 증명되었다. 이 특징들은 또한 두 전력원을 결합하는데 필요한 시간을 단축시켜, 결과적으로 연료효율과 하이브리드 차량의 운전성을 개선할 수 있었다. In this paper, we studied speed control algorithms to improve the fuel economy and driving performance of vehicles by rapidly combining the two power sources—engine and driving motor—using a hybrid starter and generator (HSG) in parallel hybrid vehicles that have improved the drive system efficiency of vehicles by eliminating torque converters. The proposed zero-overshoot and zero-phase-error speed controller with active damping has the following three characteristics. Firstly, it has an active damping structure, resistant to load fluctuations such as the cranking torque fluctuation that occurs when the engine starts. Secondly, there is no speed overshoot for the step command corresponding to the minimum engine running speed. Finally, it has the control characteristic that there is no steady-state error for the ramp command generated by the moving vehicle. These control features reduce the time required to match the speeds of the two power sources, reducing hesitation when the vehicle starts and reducing energy consumption by minimizing unnecessary rotation of the engine. The proposed algorithm was proved faster response characteristics and smaller steady-state errors than conventional control algorithms such as proportional integral (PI), integral proportional (IP) and 2 degree of freedom (DOF) algorithms through simulation results and vehicle test results. This feature also minimizes the time it takes to engage the two power sources, thereby improving fuel economy and drivability of hybrid vehicles.

중차량 비율을 고려한 고속도로 공사구간 가변속도제어전략

이동훈 서울대학교 대학원 2014 국내석사

최근 도로의 유지관리가 중요해지면서 각종 도로에 공사작업이 증가하고 있다. 특히, 차로통제가 이루어지는 고속도로 공사구간에서는 기본구간에 비하여 교통 혼잡과 사고발생 가능성이 증가한다. 따라서 공사구간에서의 교통 혼잡과 사고발생 가능성을 감소시키기 위한 운영방안 모색이 필요하며, 최근 가변속도제어에 관한 연구가 증가하고 있다. 기존의 고속도로 공사구간 가변속도제어 관련 연구에서는 제한속도를 결정할 때 주로 점유율과 평균속도 등을 고려하고 있으나, 중차량의 영향에 대한 고려는 부족한 실정이다. 본 연구는 고속도로 공사구간에서의 중차량의 영향을 살펴보기 위하여 기존문헌고찰 및 현장조사를 수행하였고, 이를 바탕으로 가변속도제어전략을 수립하였다. 제어전략의 효과평가를 위해 실제 네트워크에 대하여 시뮬레이션 분석을 수행하였고, 속도 변동계수의 변화를 분석하였다. 분석결과 대상 네트워크에 대하여 본 연구에서 제시한 가변속도제어전략을 적용하게 되면, 유입교통량이 1300(대/시/차로) 이상인 범위에서 교통류 안정성이 개선되는 것으로 나타났다. 따라서 고속도로 공사구간에서는 유입교통량 수준에 따라 중차량 비율을 함께 고려하여 가변속도제어를 적용하면 보다 안정적인 교통운영이 가능할 것으로 판단된다.

2단 AMT를 적용한 전기차량의 변속 충격 저감을 위한 속도제어

김영기 건국대학교 2017 국내박사

변속기는 자동차의 엔진이나 모터에서 발생하는 동력을 속도에 따라 필요한 회전력으로 바꾸어 전달하는 장치로서 트랜스미션이라고도 한다. 일반적인 자동차용 내연기관은 일정한 속도에서 토크가 최대가 되는데 출발 시에는 더 강한 토크와 낮은 회전을 필요로 하며, 속도가 증가함에 따라 토크보다는 높은 회전속도가 필요하게 된다. 그래서 엔진 회전을 일정하게 유지하기 위해 기어를 사용하여 출발할 때에는 회전속도를 낮추고 동시에 토크를 증가 시켜 주고, 속도가 증가함에 따라 회전을 높이는 역할을 하는 것이 변속기이다. 전기자동차의 경우 NEV와 같은 개발 동향이 저속에서 중대형급으로 전개되면서 기존의 엔진차량과 같이 전기자동차에도 다단 변속기의 적용이 확대되고 있다. 본 논문에서는 2단 AMT를 장착한 중대형급 전기자동차의 변속 충격을 저감하기 위하여 빠른 응답 특성을 가진 속도제어 알고리즘을 제안한다. 차량의 승차감과 밀접한 관계에 있는 변속충격은 기어 체결 시 모터축의 속도와 부하축의 속도 차이로 인하여 발생된다. 제안된 변속충격 저감을 위한 속도 제어방법은 속도 명령 전향 보상 및 상태 궤환 제어기에 의하여 AMT 시스템의 변속 시 기어비 차이로 발생하는 속도를 빠르게 동기화할 수 있어서, 변속 충격 없는 효율적인 변속 결과를 얻을 수 있다. 제안된 속도 제어 방법은 100kW급 동기전동기 구동시스템을 갖는 9m 길이의 중형급 전기버스에 적용하여 모의해석 및 실험을 통해 타당성을 확인하였다. In the present paper, a speed control algorithm with fast response characteristics is proposed to reduce the shift shock of medium/large-sized electric vehicles equipped with a two-speed AMT. Shift shocks, which are closely related with to the vehicles’ ride comfort, occur due to the difference between the speed of the motor shaft and the load shaft when the gear is engaged. The proposed speed control method for shift shock reduction can quickly synchronize speeds occurring due to differences in the gear ratios during speed shifts in AMT systems by speed command feed-forward compensation and a state feedback controller. As a result, efficient shift results without any shift shock can be obtained. The proposed speed control method was applied to a 9 m- long medium- sized electric bus to demonstrate the validity through a simulated analysis and experiments.

다중 스팬 웹 이송시스템을 위한 기준속도 동기방식에 관한 연구

김지태 建國大學校 2006 국내박사

한글초록 : 본 논문에서는 인접스팬으로의 장력변동이 유발되는 기존의 속도 동기방식의 문제점을 분석하고 인접 스팬간의 장력 간섭을 제거할 수 있는 새로운 속도 동기 방식을 제시하였다. 연속 공정 시스템에서 전동기 구동 장치의 제어 목적은 대상 롤러의 단독 속도 제어뿐만 아니라 라인 전체의 속도를 원하는 패턴으로 운전하면서 스팬간 장력을 일정하게 유지하는 것이다. 일반적으로 공정 속도가 변화할 때 장력 변동이 발생 하기 쉬우므로 공정 속도 가감속시의 장력변동이 최소화 되도록 제어를 해야 한다. 특히 시스템의 기동, 정지를 포함한 가감속시에 장력 변동이 심하며 이 때 발생하는 장력 변동의 크기를 최소화하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 컴퓨터 시뮬레이션과 실제 3중 스팬 웹 이송 시스템을 이용하여 기존 장력 제어 방식의 문제점을 분석하고 개선된 장력 제어 방식을 제안하였다. 기존의 기준 속도 동기방식은 마스터롤에 지령되는 웹 이송의 기준 속도가 모든 장력 제어롤의 기준속도로 동일하게 지령되는 마스터 속도 동기형 구조이다. 이 방식에서는 한 스팬에서 발생한 장력변동이 인접스팬에 영향을 주며 장력 제어를 위한 장력제어롤의 운동이 인접스팬에 외란으로 작용하는 단점이 있었다. 한편 본 연구에서 제안한 기준 속도 동기 방식은 각 스팬의 장력 제어롤이 마스터롤에 지령되는 기준속도를 그대로 사용하는 것이 아니라 인접 스팬의 장력제어롤의 제어 속도를 기준 속도로 사용하도록 하는 구조이다. 제어속도는 해당 스팬의 장력 제어를 위해 지령된 기준속도에 장력제어기에 의한 속도 가감분이 합해진 후 장력제어 롤의 구동 전동기에 최종 지령되는 속도를 의미한다. 어느 인접 스팬의 장력 제어롤의 제어 속도를 기준 속도로 사용할 경우 인접 스팬으로의 장력 간섭이 근본적으로 차단 됨을 웹 스팬의 동역학에 기반을 둔 컴퓨터 시뮬레이션과 실제 다중 스팬 웹 이송시스템을 이용한 실험으로 증명하였다 영문초록 : In this study, a new reference speed structure for multi-span web transport process is proposed. Many types of materials are manufactured in the form of web. The web refers to a flat and flexible material such as paper, plastic film, textiles, sheet-metals, etc. In the material processing industries like steel industry, paper industry and textile industry the materials are mainly produced in the form of a continuous strip, and the web is transferred from one processing section to another before transformed to final product. The web material is usually transported over many rollers and is under tension-control as it is processed in several consecutive sections such as coating, laminating, and printing treatments. In the web transport process accurate tension and velocity controls are important. If severe tension variations occur during the transport process, rupture of the web material would occur and it would cause shut-down of manufacturing process. Therefore it is important to control the tensions within the desired limits during the transport process in order to maintain product quality and to minimize the potential production-down time. In the conventional reference speed structure, all spans in the multi-span system use the same reference speed as master roll’s speed. Whereas, in the proposed reference structure, each span in a multi-span system uses its upper span’s tension control roll's speed as a reference speed instead of master roll's speed. In the conventional structure, a tension control roll's controlled movements for its own span’s tension regulation adversary affects neighboring span’s tension in downward direction. In other words, one span’s controlled motion for the purpose of its own tension regulation acts as disturbances to other spans under the conventional structure. Meanwhile under the proposed structure, each span in multi-span system behaves as a single independent span and does not affect other spans by its tension control actions. With the new reference speed structure applied to multi-span web transport system, tension disturbances originated from upper span’s tension control roll’s movements are virtually prevented and result in better tension control performance than conventional structure. Computer simulations based on the web span dynamics are performed and experimental results prove the effectiveness of the new reference speed structure