• 대한기계학회논문집A
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• 제26권5호
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• pp.914-923
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• 2002

Recently, there has been considerable interest in micro gyroscopes made of silicon chips. It can be applied to many micro-electro-mechanical systems (MEMS): devices for stabilization, general rate control, directional pointing, autopilot systems, and missile control. This paper shows how the mechanical design of the gyroscope can be done using axiomatic design, followed by the application of the Taguchi robust design method to determine the dimensions of the parts so as to accommodate the dimensional variations introduced during manufacturing. Functional requirements are defined twofold. One is that the natural frequencies should have fixed values, and the other is that the system should be robust to large tolerances. According to the Independence Axiom, design parameters are classified into a few groups. Then, the detailed design process is performed fellowing the sequence indicated by the design matrix. The dimensions of the structure are determined to have constant values fur the difference of frequencies without consideration of the tolerances. It is noted that the Taguchi concept is utilized as a unit process of the entire axiomatic approach.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권4호
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• pp.13-22
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• 2004

MEMS 소자의 패키지는 일반적으로 패키징 과정에서 큰 온도변화를 받게 되는데, 이에 의한 패키지의 변형은 패키지 및 소자의 신뢰성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 진동형 MEMS 자이로스코프 센서의 패키지를 대상으로 하여, 온도변화로 인한 열변형 거동에 대한 광학실험과 해석을 수행하였다. 이를 위하여 실시간 모아레 간섭계를 이용하여 각 온도단계에서 변위분포를 나타내는 간섭무늬를 얻고, 그로부터 MEMS 패키지의 굽힘변형 거동 및 인장변형에 대한 해석을 수행하였다. MEMS 칩과 EMC 및 PCB의 열팽창계수 차이로 인하여 패키지는 $125^{\circ}C$ 이하에서는 전체적으로 아래로 볼록한 굽힘변형이 발생하였으며, 온도 $140^{\circ}C$를 정점으로 그 이상의 온도에서는 반대의 굽힘변형이 발생하였다. MEMS의 주파수에 영향을 줄 수 있는 칩 자체의 수축변형률은 약 $481{\times}10^{-6}$로 측정되어서 MEMS 설계시 이를 고려하여야 함을 알 수 있다.

• 센서학회지
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• 제8권2호
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• pp.139-147
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• 1999

본 논문에서는 관성 항법 장치 및 동작 제어 장치 능에서 회전 각속도를 검출하기 위하여 널리 사용되는 동조 자이로스코프의 새로운 각속도 검출방법을 제시하였다. 제안된 방법은 자이로스코프의 모델을 사용하여 재평형 루프의 설계를 수행함으로써 기존의 PI제어 방법만을 사용하였을 경우보다 외부 입력에 대하여 속도 검출을 위한 픽업단의 회전각도가 과도 및 정상 상태에서 작은 검출각을 유지시킨 상태에서 입력 각속도를 검출할 수 있으며 이에 따라 자유 자이로스코프의 기계적인 변경 없이도 시스템의 동작 범위를 매우 넓히는 것이 가능함을 보였다. 제안된 방법을 사용한 동조자이로스코프 시스템의 모델 및 전달 특성을 제시하였으며 최종적으로 컴퓨터 모의실험 모델 및 그 결과를 제시하여 그 타당성을 확인하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제27권2호
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• pp.89-98
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• 2017

외바퀴 로봇 제어에 있어 필수적인 균형 안정화 제어를 위해 제어 모멘트 자이로스코프(CMG)를 이용할 수 있다. 단일 짐벌 CMG는 단순한 구조를 가지면서 외란에 대해 강력한 복원 토크를 로봇에게 전달할 수 있다. 그러나 CMG는 복원 토크 외에 원치 않는 방향의 토크도 발생시킨다. 원치 않는 방향 토크는 회전 자유도가 높은 외바퀴 로봇 시스템에서 불안정성 문제를 야기한다. 본 논문에서는 원치 않는 방향 토크를 제거하기 위해 CMG 가위쌍을 이용한 외바퀴 이동 로봇 제어 시스템을 제시한다. 외바퀴 로봇 동역학식에 있어서의 모델 오차에 강인한 특성을 갖는 LQR 제어 알고리즘을 설계하였다. 3D 비선형 동역학 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 CMG 가위쌍과 LQR 제어 알고리즘을 갖는 외바퀴 로봇 제어 시스템을 검증하였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제9권5호
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• pp.87-95
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• 2010

도시의 많은 교량 구조물은 내구연한 및 노후 상태에 따라 외형적 변형이 발생하고, 지진과 태풍 등은 노후 시설물의 변형을 더욱 악화시키고 있다. 불규칙하고 미세한 점진적 외형 변형은 육안으로 확인하기 어렵고, 시설물의 성능을 저하시키게 된다. 따라서 최근에 교량 구조물의 이상 거동을 실시간의 무선 방식으로 검지하는 기술이 연구되고 있다. 본 연구는 자이로스코프를 이용하여 구조물의 미소한 물리적 변화량을 실시간으로 측정하는 변위측정모듈을 개발하였다. 개발된 계측 모듈의 성능은 시뮬레이션 실험을 통해 검증하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제16권4호
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• pp.485-491
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• 2002

The gyroscopes have been used as a suitable inertial instrument for the navigation guidance and attitude controls. The accuracy as very sensitive sensor is limited by the lock-in region (dead band) by the frequency coupling between two counter-propagating waves at low rotation rates. This frequency coupling gives no phase difference and an angular increment is not detected. This problem can be overcome by the mechanical dithering. The purpose of the mechanical dithering is to suppress the dead band, oscillate the monoblock about the rotation axis and add an external rotation rate. This paper presents the theoretical considerations of the mechanical performances of dither on the basis of the loading condition and angular characteristics due to the piezoelement deformation and the validity of theoretical equations are compared through FEM (Finite Element Method) simulations.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제11권5호
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• pp.1475-1485
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• 2016

• 한국항공우주학회지
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• 제39권8호
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• pp.788-795
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• 2011

본 논문에서는 각종 탑재체에 가장 광범위하게 사용되는 중급성능의 레이저 관성항법 장치에 적용 가능한 소형 링레이저 자이로를 설계하기 위한 요구규격을 제시한다. 이를 위하여 우선 중급성능 관성항법장치 구성을 위하여 요구되는 링레이저 자이로의 요구 성능규격을 분석하였다. 그리고 이를 만족시키기 위하여 해외기술 조사 및 이론적으로 분석을 통하여 링레이저 자이로 시스템을 설계한 결과를 제시하였으며 요구 기술을 정리하였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제17권4호
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• pp.531-536
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• 2014

There are trapping and stripping methods as the technique to remove the dither motion from RLG(Ring Laser Gyro) output. V/F converter output of angular sensor to measure the dither motion is used in stripping method. But bias and scale factor error is always included in V/F converter output and is a critical limiting factor for the wide application of stripping method to RLG. Therefore there have been many researches to solve this problem. The method to accurately estimate the bias and scale factor error of V/F converter using measurements of the angular sensor acquired at data sampling rate of INS is presented in this paper. To this end, stripping technique based on model of dither motion is newly applied.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제26권3호
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• pp.214-226
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• 2023

A transfer alignment is used to initialize, align, and calibrate a SINS(Slave INS) using a MINS(Master INS) in motion. This paper presents an airborne transfer alignment with velocity and azimuth matching to estimate inertial sensor biases under the wing flexure influence. This study also considers the lever arm, time delay and relative orientation between MINS and SINS. The traditional transfer alignment only uses velocity matching. In contrast, this paper utilizes the azimuth matching to prevent divergence of the azimuth when the aircraft is stationary or quasi-stationary since the azimuth is less affected by the wing flexibility. The performance of the proposed Kalman filter is analyzed using two factors; one is the estimation performance of gyroscope and accelerometer bias and the other is comparing aircraft dynamics and attitude covariance. The performance of the proposed filter is verified using a long term flight test. The test results show that the proposed scheme can be effectively applied to various platforms that require airborne transfer alignment.