• Journal of Biosystems Engineering
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• 제35권1호
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• pp.37-45
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• 2010

Since SRC (Short-term Rotation Coppice) such as poplar and willow can be harvested in three years, they are known to be a potential forest biomass as fuel for a power plant. The production system including transplanting and harvesting is, however, necessary to be mechanized because such a biomass should be handled in a massive volumetric size. A pull-type stem-cutting transplanter was developed in the research as the first step to realize the production of SRC. A needle-like transplanting device pushes a stem-cutting into the prepared soil bed by a pneumatic cylinder, and another device firms soil around a stem-cutting transplanted. Since this is an intermittent operation, it was necessary to develop a zero horizontal velocity mechanism which enabled only the transplanting needle part to continue a zero horizontal movement relative to the ground during the transplanting operation even when the tractor kept moving forward. The 2-row transplanter can transplant stem-cuttings at the rate of 6.5 seconds per row without missing a single attempt. The planting depth and distance were well maintained and controlled. Their CVs were between 2.1~3.4% and 0.87~1.7% for the depth and the distance, respectively. Although, the transplanted stem-cuttings tended to lean outward from the back-view and forward from the side view, they were planted within the range of $3^{\circ}$ from the upright position.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제31권3호
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• pp.146-152
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• 2006

Most upland in Korea have irregular field shapes. Boom sprayers working alone winding row will show considerable differences of spraying amount per unit area between left and right booms. If flow rates of both booms are equal. This phenomenon becomes significant as steering radius of sprayer decreases. This study was performed to seek a method which reduce the difference of the spray amount between left, right and center booms while spraying along curvy rows. A flow rate control method for keeping application rate of each boom section constant was proposed and experimentally proved using a boom sprayer attached to a cultivating tractor. The flow rate control device was composed of 3 ball valves and a rotary angle sensor. The rotary angle sensor showed a symmetric voltage output with respect to steering radius. The spray overlapping was happened in a boom nearby the steering center when steering radius of the sprayer was less than 5.2 m. Flow rates for left, right and center booms were regulated using ball valves based on the steering radius and spraying areas ration of right/left boom. The Maximum spraying area ratio ($S_{LR}$) of left to right boom section was 1:3.6 at the steering radius of 5.2 m. However, The Maximum achieved right and left spraying flow ratio was 1:2.7.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제30권2호
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• pp.127-133
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• 2005

Precision tillage is designed to till lands variably according to their firmness. Therefore, it is necessary to measure soil firmness in fields and present it in a form with which the variable tillage on be performed. Such forms may be classified into two categories: sensor-based and map-based forms. The map-based approach appears to be inevitable until the technology develops high enough to secure the sensor-based approaches. The first step for map-based precision tillage may be to develop a tillage recommendation map. In this study, a tractor-mountable automatic soil firmness measurement system was developed to construct a cone index map. The system is comprised of three ASAE Standard cone penetrometers and a hydraulic unit for controlling operation of the penetrometers. The system is designed to conduct stop-and-go measurements in fields. The measurements from the three penetrometers are transferred to a microcomputer and the average cone index was calculated. This average cone index was taken as soil firmness of the location where the measurement was made. The cone indices thus determined were used to construct a cone index map using the ArcView software. The system also displays the soil penetration resistance, cone index and soil depth as the cone penetrates into the soil. The field performance of the system was evaluated and the cone index maps at different depths were also presented.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제10권2호
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• pp.27-35
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• 1985

This study was carried out to determine the optimum size and number of farm machines for various sizes of land coverage of the cooperative farm machinery utilization systems in Korea-namely Saemaul Mechanized Farming Group (SMFG). Fifty-one SMFG were selected from 8 counties in Chonnam province, and ownership, operation and management of farm machinery were surveyed. Annual covered area, cost and the break-even-point area of farm machinery were analyzed on the bases of the surveyed data and the present governmental subsidy policy, and then the optimum level of farm machinery ownership was determined. The results are summarized as follows: 1. The break-even-point areas of the tractors of 22-23ps, 28ps and 47-50ps were estimated as 12.1ha, 15.3ha and 21.6ha, respectively. The optimum size of a tractor for land sizes of 10-20ha, 20-30ha, and 30-40ha were estimated as 22-23ps, 28ps, and 47-50ps, respectively. 2. The break-even-point area of a rice transplanter was estimated as 3.3ha. The optimum numbers of rice transplanter for land sizes of 10-20ha, 20-30ha, and 30-40ha were estimated as 2,3, and 4, respectively. 3. The break-even-point areas of a speed sprayer (attached on power tiller) and a power sprayer were estimated as 114.6ha and 15.3ha, respectively. The optimum numbers of power sprayer for land sizes of 10-20ha, 20-30ha, and 30-40ha were estimated as 2,3 and 4, respectively. A speed sprayer is desirable for an area of more than 30ha coverage. 4. The break-even-point area of a combine was estimated as 10.7ha. The optimum numbers of combine for land sizes of 10-20ha, 20-30ha, and 30-40ha were estimated as 1,2, and 3, respectively.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제13권1호
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• pp.1-9
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• 2016

Nowadays automatic transmission equipped vehicles prevail in construction and agricultural equipment due to their convenience in driving and operation. Though domestic vehicle manufacturers install imported electronic controlled transmissions at present, overseas products will be replaced by domestic ones in the near future owing to development efforts over the past 10 years. For passenger cars, there are many kinds of shift control algorithms that enhance the shift quality such as feedback and learning control. However, since shift control technologies for heavy duty vehicles are not highly developed, it is possible to improve the shift quality with an organized control method. A feedback control algorithm for neutral-into-gear shift, which is enabled during the inertia phase for the master clutch slip speed to track the slip speed reference, is proposed based on the power transmission structure of TH100. The performance of the feedback shift control is verified by a vehicle test which is implemented with firmware embedded TCU. As the master clutch engages along the predetermined speed trajectory, it can be concluded that the shift quality can be managed by a shift time control parameter. By extending the proposed feedback algorithm for neutral-into-gear shift to gear change and shuttle shift, it is expected that the quality of the shift can be improved.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제43권4호
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• pp.331-341
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• 2018

Purpose: This study was conducted to develop a linear Proportional-Integral-Derivative (PID) control algorithm for the ascending and descending system of a rice transplanter and to analyze its response characteristics. Methods: A hydraulic model using a single-acting actuator, proportional valve and a PID control algorithm were developed for the ascending and descending system. The PID coefficients are tuned using the Ziegler-Nichols (Z-N) method and the characteristics of unit step response are analyzed to select the PID coefficients at various pump speeds. Results: Results showed that the performance of the PID controller was superior in any condition. It was found that the highest settling time and maximum overshoot were less than 0.210 s and 5%, respectively at all pump speed. It was determined that the steady state errors were 0% in all the cases. The lowest overshoot and settling time were calculated to be nearly 2.56% and 0.205 s, respectively at the pump rated speed (2650 rpm). Conclusions: The results indicated that the developed PID control algorithm would be feasible for the ascending and descending system of a rice transplanter. Finally, it would be helpful to plant the seedlings uniformly and improve the performance of the rice transplanter.

• 한국토양비료학회지
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• 제16권3호
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• pp.228-234
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• 1983

수도(水稻)의 수량(收量)을 증가(增加)시킬 수 있는 효율적(效率的)인 토양물리성(土壤物理性) 개선방법(改善方法)을 찾고자 식양질(埴壤質) 답토양(畓土壤)에서 깊이와 간격(間隔)을 달리하여 심토파쇄작업(深土破碎作業)을 한 후(後) 토양물리성(土壤物理性) 변화(變化)를 조사(調査)하고 수도(水稻)를 재배(栽培)한 후(後) 그 생육(生育)과 수량(收量)을 조사(調査)하였다. 1. 트랙터에 의(依)한 50cm깊이 심토파쇄(深土破碎)는 30cm깊이에서보다 작업능률(作業能率)이 30% 저하(低下)되었으나, 심토(深土)의 파쇄률(破碎率)은 50cm깊이구(區)가 30cm깊이구(區)보다 40% 더 높았다. 2. 수도재배중(水稻栽培中) 감수심(減水深)은 50cm파쇄구(破碎區)가 30cm처리구(處理區)보다 빨랐고 파쇄부위(破碎部位)는 파쇄(破碎)되지 않은 중간부위(中間部位)보다 1.0~20mm/day 더 빨랐다. 3. 심토파쇄처리(深土破碎處理)로 토양(土壤)의 경도(硬度), 가비중(假比重), 공극률등(孔隙率等) 토양물리성(土壤物理性)이 현저(顯著)히 개선(改善)되었으며 2년차(年次)까지 지속효과(持續效果)를 인정(認定)할 수 있었고 특(特)히 수도목량(水稻牧量)은 심토(深土)의 가비중(假比重) 및 경도(硬度)와 각각(各各) 부(負)의 상관(相關)을 보여주었다. 4. 수도수량(水稻收量)과 심토파쇄률(深土破碎率)(깊이 20cm)과는 대수(對數) 함수적(函數的)인 관계(關係)가 있었고, 적정파쇄범위(適正破碎範圍)는 심토파쇄(深土破碎) 깊이 30cm일때 간격(間隔) 80cm, 깊이 50cm일때 간격(間隔) 120cm이었다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.19-19
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• 2017

자율주행 트랙터를 위한 트랙터 조향제어는 일반적으로 전자모터를 이용한 EPS(Electric Power Steering) 시스템을 스티어링 휠에 연결하여 회전변위를 변경하고 그 결과 오비트롤(Orbitrol) 밸브의 토출유량을 바꾸고 호스로 연결된 조향실린더의 변위를 조절하여 최종적으로 전방 타이어의 방향각을 변경하면서 이루어진다. 이러한 조향방식은 시스템 구조상 조향실린더와 오비트롤 밸브가 상대적으로 멀리 떨어져 있으며, 밸브 특성상 약 ${\pm}5^{\circ}$의 오버랩이 포함되어 있다. 또한, EPS의 전자모터는 관성력, 마찰, 백래시 등의 영향을 가진다. 이와 같은 복합적인 영향은 조향 응답을 느리게 만들어 상대적으로 빠른 속도에서 주행에서 추종성능이 떨어지는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 자율주행 트랙터의 조향성능 개선 연구의 일환으로 조향 HILS 시뮬레이터를 설계제작하여 조향 성능의 요인을 실험적으로 구명하고자 하였으며 이를 바탕으로 조향 시스템의 설계개선 방안을 수립하고자 하였다. 시뮬레이터는 동양물산 80 마력급 TX803 트랙터에 사용되는 오픈센터방식의 오비트롤 유압회로 시스템을 기어펌프가 장착된 AC모터로 구동되게 구성하였으며, 유량은 모터의 주파수를 조절 회전속도를 조절 변경하였다. 추가적으로 EPS와 오비트롤 조합의 조향성능을 비교 및 개선하기 위해 비례제어밸브(PVG 32, Danfoss)를 추가 장착하였다. 실제 트랙터 조향 시 나타나는 마찰저항을 모사하기 위해 부하 실린더를 구성하였으며, 조향 실린더의 부하의 크기는 부하 실린더를 폐회로를 구성하고 유량비례제어밸브를 이용한 유로의 개구량 조절을 통해 부하의 크기를 약 4000 N 까지 증가시킬 수 있도록 하였다. EPS와 비례제어밸브를 제어하기 위해 CANoe 8.0 소프트웨어를 이용하여 CAN통신 기반 가상 조향ECU를 구성하였으며 오비트롤의 기본 성능을 확인하기 위해 조향휠에 따른 실린더 동특성 및 계단 추종성능을 비례제어밸브와 비교하였다. 오비트롤 밸브는 약 ${\pm}5^{\circ}$이상 동작 시 실린더 압력이 상승하기 시작하였으며, 이후 약 ${\pm}10^{\circ}$이상 동작 시 조향실린더가 동작하기 시작하였다. 계단 추종성능실험에서는 비례제어밸브가 약 2배 이상의 응답개선을 나타냈다. 자율주행 경로추종 성능을 향상시키기 위해서는 순간적인 출력밀도가 높은 비례제어밸브를 통해 응답개선이 필요한 것으로 나타났다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.18-18
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• 2017

ISO11783은 농업 산업분야 통신 프로토콜의 국제 표준으로, 농용트랙터 및 작업기 ECU 간의 통신 프로토콜을 표준화한다. 이 표준은 서로 다른 제조사의 제품 간에 호환성을 갖게 하며, 정밀 농업에 대한 핵심 기반을 제공한다. 현재 해외에서는 이미 ISO11783 기반의 AFS(Advanced Farming System)를 통한 정밀농업이 상용화되어 농가에 보급되고 있다. 이에 비해, 국내에서 이러한 표준을 따르는 농기계들은 미비한 실정이며, 향후 농업의 정밀 농업화를 통한 고부가가치 창출 및 선진국의 무역 장벽에 대비와 해외 수출 판로 개척을 위해 ISO11783 표준에 대한 R&D가 필요로 한다. 이에 IsoAgLib를 분석하고 임베디드 보드에 Porting하여 ISO11783 기반 작업기 ECU를 구현하였고, 이를 기반으로 ISO11783 기반 작업기 ECU의 구현 방법을 발표한다. IsoAgLib의 시스템 아키텍처는 계층화 되어 있어, 타겟에 의존적인 계층만 수정하여, IAR 환경에서 Cortex M3 보드에 포팅을 완료하였다. 작업기 ECU들은 자신만의 인터페이스 화면을 갖으며, 이를 Object pool이라 한다. 이것을 Virtual Terminal(VT)에 업로드 하여, VT가 해당 작업기 ECU의 사용자 인터페이스 기능을 제공하도록 한다. 이에 작업기 ECU 구현 1 단계로, 'VT-Designer'를 통하여 Object pool를 설계한다. 2 단계, 'vt2iso'를 통해서 Object pool을 IsoAgLib 상에서 사용할 수 있도록 변환한다. 3 단계, 포팅된 IsoAgLib project에 변환된 파일을 포함 시킨다. 4 단계, 작업기 ECU의 주기적인 작업 및 각 메시지 수신시 수행할 작업을 코딩한다. 5 단계, 빌드 및 타겟 보드에 업로딩 한 후, New Holland 사의 $Intelliview^{TM}$ iv display (VT)과 연결하여 동작을 확인한다. 확인 결과로 VT에 디자인한 Object pool이 표시 되며 soft key 입력 시 작업기 ECU에서 LED가 변한다. 결론적으로, 연구 결과를 바탕으로 ISO11783 기반의 작업기 ECU의 디자인 및 구현이 가능하며, 이를 통해 향후 국내의 ISO11783 기반의 작업기 ECU의 개발에 도움을 줄 수 있다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.85-85
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• 2017

무동력 복합작업기는 치즐쟁기와 디스크의 배열에 따라 작업성능이 좌우된다. 프레임과 디스크, 치즐쟁기에 가해지는 기본적인 힘의 상태를 확인하기 위한 정적 구조해석을 수행하였다. 복합작업기는 디스크는 $18^{\circ}$가 경사진 형태로 전면9개 후면9로 총 18개, 치즐쟁기(Chiselplow)는 4개로, 디스크는 모두 18개이다. 정적인 상태에서 끄는 견인력은 100마력, 150마력, 200마력으로 하였으며 Inventor의 해석 시스템은 힘을 N으로 사용하기 때문에 각 마력에 부가되는 하중을 N으로 치환하여 사용하였다. 구속조건은 frame과, disc, chisel plow에 맞닿는 면을 구속하고, 힘의 방향은 프레임과 트랙터의 연결면, 디스크 날과 땅의 접촉면에 적용했다. front /rear 디스크는 이론상으로는 양 디스크가 쌍으로 마주하고 있어서 스캔데이타를 중심으로 모델링한 결과를 바탕으로, 전후면 디스크해로우의 해석을 수행하였다. 조립 또는 사용상의 문제점이나 자연적인 유격에 의해 어느 정도 대칭이 되지 않을수 있으나 그 정도에 따라 진동과 내구성에 문제가 될 수도 있기에 한쌍에 대해 모델링을 통한 해석을 수행하였다. 해석결과에 따르면 디스크에 작용하는 폰미세스 응력은 극한강도에 미치지 않은 것으로 나타났으며 Frame의 최대 폰 미세스 응력을 제외하면, 대부분의 응력은 항복강도에 현저히 미치지 못하는 수치이고, 프레임의 경우는 150마력, 200마력으로 힘을 가할 때 항복강도는 넘는 수치이지만 극한인장강도에는 미치지 못하는 수치인 것을 알 수 있었다. 100마력에 폰 미세스 응력의 최대값은 0.161918 MPa이고 프레임 강의 항복강도인 207MPa와 디스크의 항복강도인 250MPa에 못 미치는 수치이다. 150마력과 200마력의 힘으로 회전할 때의 폰 미세스 응력의 최대값은 0.286425MPa과 0.381921 MPa로 항복강도인 250MPa에 크게 못 미치는 수치이다. 그 이유는 디스크해로우 방식의 복합작업기는 견인저항력이 작게 설계되고 작업속도를 개선하기 위한 목적으로 사용되기 때문으로 사료된다. 벤치마킹 기대의 Rear 디스크도 마찬가지로 각도는 $18^{\circ}$이며, 동일한 구속조건을 적용하여 시뮬레이션을 수행하였으며 해석결과는 모두 항복강도 이내로 예측 되었다. 디스크에 최대로 응력이 미치는 부분은 디스크와 프레임이 연결되는 허브 부분이다. 각도가 커짐에 따라 응력이 증가하므로 이를 감안한 설계인자 도출이 가능하다. 마력과 각도가 증가함에 따라 디스크 해로우에 작용하는 폰미세스 응력과, 접촉압력이 증가하므로 이에 대한 검토와 동적하중인 로드프로파일을 적용한 해석을 수행하여 내구수명 특성에 대한 연구를 수행할 계획이다.