본 논문에서는 무인화 ATV 엔진 액츄에이터의 시스템 특수성을 고려한 PID 제어기의 설계를 통하여 종방향 구동을 담당하는 DC 모터의 위치제어 성능을 향상시켰다. DC 모터의 문턱 전압과 마찰력으로 인한 데드존(Dead zone)을 고려하였으며, DC 모터에 연결된 액츄에이터 와이어에 의한 복원력에 대한 영향을 최소화 시켰다. 또한 DC모터의 위치를 판별하는 엔코더의 분해능을 감안하여 제어기 설계에 반영하였고, 실험을 통하여 성능을 검증하였다.
레인지 익스텐더 전기자동차는 소형의 발전용 엔진이 가장 효율이 좋은 특정 운전영역에서 기동하여 배터리를 충전시키며 주행거리를 연장하는 메커니즘으로 주행한다. 본 연구에서는 저가이면서 제어 로직이 간단한 시스템을 개발하기 위하여 기존 쓰로틀바디시스템을 대체하는 스텝모터방식 흡입공기량 공급시스템을 개발하여 기존 base 엔진에 적용하고, 흡입공기량 증대를 통한 성능 개선을 위해 흡 배기다기관의 길이 변경 효과를 실험적으로 살펴보았다. 실험결과, 하나의 스텝모터로 작동하는 Type B의 흡입공기량조절장치가 Type A보다 전 운전영역에서 성능이 높았으나 유동저항의 증가로 base 엔진보다는 성능이 낮았다. 이를 개선하기 위해 흡기매니폴드에 140mm 어댑터를 장착한 경우와 새로 설계된 70mm 길이의 배기 매니폴드를 적용한 경우 2200rpm과 4300rpm 두 속도조건에서 엔진성능이 향상됨을 확인할 수 있었다. 최적 설계된 엔진을 대상으로 레인지 익스텐더 전기자동차에 적용 가능하도록 발전기 부하를 연결하여 2단 속도로 고정밀 운전제어를 구현하였으며 그 결과, 1단 2200rpm과 2단 4300rpm 운전조건에서 ${\pm}2.5%$ 이내의 속도변화율을 나타내었고, 1단 속도에서 2단 속도로 상승 시 610rpm/s의 목표속도 추종성 결과를 얻었다.
This paper presents vibration control performance of active engine mount system installed with the magneto-rheological (MR) mount and the piezostack mount. The performance is evaluated via hardware-in-the-loop-simulation(HILS) method. As a first step, six degrees-of freedom dynamic model of an in-line four-cylinder engine which has three points mounting system is derived by considering the dynamic behaviors of MR mount and piezostack mount. As a second step, sliding mode controller(SMC) is synthesized to actively control the imposed vibration In order to demonstrate the effectiveness of the proposed active engine mount, vibration control performances are evaluated under various engine operating speeds (wide frequency range) using HILS method and presented in time and frequency domain.
This paper presents vibration control performance of active engine mount system installed with the magneto-rheological(MR) mount and the piezostack mount. The performance is evaluated via hardware-in-the-loop-simulation(HILS) method. As a first step, six degrees-of freedom dynamic model of an in-line four-cylinder engine which has three point mounting system is derived by considering the dynamic behaviors of MR mount and piezostack mount. As a second step, sliding mode controller(SMC) is synthesized to actively control the imposed vibration. In order to demonstrate the effectiveness of the proposed active engine mount, vibration control performances are evaluated under various engine operating speeds(wide frequency range) using HILS method and presented in time and frequency domain.
본 연구에서는 기존 상용 12리터급 경유엔진을 베이스로, 천연가스 연료공급시스템을 추가함으로써 천연가스-경유연료를 동시에 사용하는 혼소엔진을 개발하였다. 전체적인 제어는 기존의 경유엔진 ECU를 이용하고, 추가적인 혼소 ECU를 제작하여 경유와 천연가스 연료가 최적으로 공급되도록 시스템을 구성하였다. 천연가스 연료는 MPI 방식으로 흡기메니홀드에 어뎁터를 이용하여 설치하였다. 혼소엔진의 실험결과, 경유엔진과 동등한 토크와 출력성능을 얻었으며, 배출가스 기준 또한 만족하였다. 전체적인 천연가스 연료 대체율은 70%이고, 주 사용영역에서는 약 76%의 대체율을 보였으며, 이로 인한 연료비용 절감효과는 전체 37% 및 주 사용영역에서는 40%를 얻었다.
비선형특성을 갖고 있는 실제 무인기용 소형터보제트엔진의 운전 중 발생하는 결함을 효과적으로 탐지하기 위한 방안에 대해 연구하였다. 이를 위해서 동적 열역학 사이클해석을 통한 비선형 동특성 모델을 도출하였다. 실제적인 운전상황의 연출을 위해 잡음특성의 평가에 부합하는 무향칼만필터를 적용하였고 필터성능이 가미된 제어기를 설계하였다. 엔진회전수 센서의 결함을 통한 엔진 결함발생을 모사하였고, 발생된 결함의 실시간적인 탐지 방안으로 연속확률비 평가기법을 도입하였다. 이를 운전 중 엔진결함탐지에 적용한 결과 분명한 결정양상을 보임으로써 매우 효과적이고 유용함을 확인하였다.
선박 발전기의 여자기는 출력 단자 전압을 일정하게 유지하기 위하여 여자전류 제어를 통해 자속을 조정한다. 여자기 내부에 있는 전압제어기는 통상적으로 비례 적분 제어방식이 사용되는데 게인과 시정수에 의해 결정되는 응답 특성은 적절치 못한 설정값에 의해 원하지 않는 출력을 내며 이로 인해 선내 전력의 품질과 안정성을 떨어뜨릴 수 있다. 본 논문에서는 IEEE에서 제공하는 AC4A 타입의 여자기 모델을 통해 얻을 수 있는 안정적인 입출력 데이터를 활용하여 신경망 회로를 학습시킨 후 기존의 비례 적분 제어방식의 전압제어기를 학습된 신경망 회로 제어기로 대체하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 기존 대비 최대 9.63%까지 오버슈팅이 개선되었으며, 안정적인 응답 특성에 대한 우수성을 확인하였다.
EMV(electromagnetic valve) 시스템은 자동차에서 기계식 캠을 사용하지 않고 전자기력을 이용하여 흡·배기 밸브를 작동시키고 타이밍을 조절하기 위한 것이다. 본 논문에서는 EMV 시스템을 위한 전자기와 기계적 모델을 사용하여 그에 대한 동역학 모델을 유도하였다. EMV 시스템의 최대 동작주파수가 가솔린 엔진의 최대 회전수 6000rpm에 대응한 valve의 주파수가 50Hz 되기 위한 제어기를 설계하였고, 실험을 통하여 문제점들을 파악하고자 한다.
디젤 엔진에서 저압 배기재순환 시스템의 적용을 통한 질소산화물 저감과 연비 향상에 관한 효과를 확인하였다. 엔진의 정상 상태 및 과도 상태에서 시험이 진행되었으며, 차량상사를 통한 NEDC 모드 테스트를 위하여 별도의 제어로직도 개발되었다. 정상 상태의 시험결과에서 저압 배기재순환 시스템은 고압 배기재순환 시스템에 비하여 질소산화물 저감 및 연비 향상에 유리함을 확인하였고, NEDC 모드 테스트 결과로부터 배출가스의 증가없이 연비를 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다.
차량 안정성에 관한연구는 전자제어시스템의 발달과 더불어 급속한 발전을 이룩하였다. 이러한 장치들은 ABS, TCS등이 있고, 현재 활발히 연구되고, 실용화 단계에 있는 VDC이 있다. 그러나 이러한 장치들은 제동력이나 엔진 토크의 감소로 제어되므로 운전자의 의지와는 상관이 없는 차량의 운동이 발생하게 된다. 본 논문에서는 ATC의 동적성능 해석을 수행 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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