유압 시스템을 이용하여 장축의 작업을 수행하는 장치는 기계적인 유연성으로 인하여 유압 실린더 부근에서는 발생하지 않는 진동이 존재한다. 이러한 진동때문에 정밀하게 제어해야 하는 분야에서는 사용상의 제한을 가지게 된다.이러한 이유로 인하여 작업을 수행하는 장치는 운전자의 수동 조작으로 이루어지게 되는데, 위험하고 열악한 작업 환경 탓으로 갈수록 숙련자의 수가 줄고 있는 추세이다. 본 연구에서는 이러한 진동을 줄여 실제 산업 분야에 적용할 수 있도록 하기위한 제어기를 개발하는데 있다. 먼저 ...
유압 시스템을 이용하여 장축의 작업을 수행하는 장치는 기계적인 유연성으로 인하여 유압 실린더 부근에서는 발생하지 않는 진동이 존재한다. 이러한 진동때문에 정밀하게 제어해야 하는 분야에서는 사용상의 제한을 가지게 된다.이러한 이유로 인하여 작업을 수행하는 장치는 운전자의 수동 조작으로 이루어지게 되는데, 위험하고 열악한 작업 환경 탓으로 갈수록 숙련자의 수가 줄고 있는 추세이다. 본 연구에서는 이러한 진동을 줄여 실제 산업 분야에 적용할 수 있도록 하기위한 제어기를 개발하는데 있다. 먼저 서보 밸브-실린더-부하로 구성된 유압 시스템을 수학적으로 모델링하였으며, 또한 실제 시스템이 가지는 비선형적인 특성을 재현하고자 했다. 실제 시스템을 재현하기 위해서 서보 밸브-실린더-부하의 모델링 이외에도 밸브가 가지는 비선형적 개구 특성인 불감대, 유량이 가지는 비선형적 특성인 유량-압력 계수를 선형화 하였고, 또한 비선형적인 특성 그대로를 적용하여 각각 시뮬레이션 하였다. 유압 시스템에서 부하의 자중 낙하를 방지하기 위한 카운터 밸런스 밸브의 모델링, 진동의 주원인인 마찰력을 점성(Viscous), 쿨롱(Coulomb), 정지(Static) 마찰력을 하나로 합성 Friction Model로 모델링하였다. 또한 수학적 모델링을 통해 얻은 변수들의 Parameter Values은 실제 장축의 유압 시스템을 모델로 하여 Parameter 정합을 통해 구하였다. 실제 시뮬레이션은 Matlab Simulink를 사용하여 PID와 퍼지 알고리즘을 적용하여 결과를 분석하였다. 시뮬레이션을 통해 얻은 결과를 검증하기 위하여 실험실내에서 실제 유압시스템을 설계·제작 하였다. 주요 장비는 서보 밸브(MOOG)와 800mm의 스트로크를 가지는 복동 편로드 실린더로 60℃의 경사각을 가진 시스템으로 구성하였으며, 주 제어 대상인 서보밸브를 제어하기 위한 서보 앰프를 직접 제작하여, 고정밀도 및 빠른 속응성을 가진 제어가 가능하도록 하였다. 제어기는 PC를 이용하여 원하는 위치 명령을 서보 앰프로 보내 위치제어가 가능하도록 하였다. 유압 시스템에서 발생하는 진동을 억제하고, 정밀한 위치 제어를 위하여 퍼지 제어와 PID 제어, 위치 프로파일을 이용한 PID제어를 통하여 진동을 억제하고, 정밀제어가 가능한지 확인 하였으며, 특히 부하의 변동이 있는 경우에 진동의 영향이 더욱 크게 발생하기 때문에, Adaptive Control을 적용하여 부하의 변동에 따른 영향으로 인한 진동의 발생을 줄이고, 정밀한 제어가 가능함을 본 연구를 통하여 제시하였다.
유압 시스템을 이용하여 장축의 작업을 수행하는 장치는 기계적인 유연성으로 인하여 유압 실린더 부근에서는 발생하지 않는 진동이 존재한다. 이러한 진동때문에 정밀하게 제어해야 하는 분야에서는 사용상의 제한을 가지게 된다.이러한 이유로 인하여 작업을 수행하는 장치는 운전자의 수동 조작으로 이루어지게 되는데, 위험하고 열악한 작업 환경 탓으로 갈수록 숙련자의 수가 줄고 있는 추세이다. 본 연구에서는 이러한 진동을 줄여 실제 산업 분야에 적용할 수 있도록 하기위한 제어기를 개발하는데 있다. 먼저 서보 밸브-실린더-부하로 구성된 유압 시스템을 수학적으로 모델링하였으며, 또한 실제 시스템이 가지는 비선형적인 특성을 재현하고자 했다. 실제 시스템을 재현하기 위해서 서보 밸브-실린더-부하의 모델링 이외에도 밸브가 가지는 비선형적 개구 특성인 불감대, 유량이 가지는 비선형적 특성인 유량-압력 계수를 선형화 하였고, 또한 비선형적인 특성 그대로를 적용하여 각각 시뮬레이션 하였다. 유압 시스템에서 부하의 자중 낙하를 방지하기 위한 카운터 밸런스 밸브의 모델링, 진동의 주원인인 마찰력을 점성(Viscous), 쿨롱(Coulomb), 정지(Static) 마찰력을 하나로 합성 Friction Model로 모델링하였다. 또한 수학적 모델링을 통해 얻은 변수들의 Parameter Values은 실제 장축의 유압 시스템을 모델로 하여 Parameter 정합을 통해 구하였다. 실제 시뮬레이션은 Matlab Simulink를 사용하여 PID와 퍼지 알고리즘을 적용하여 결과를 분석하였다. 시뮬레이션을 통해 얻은 결과를 검증하기 위하여 실험실내에서 실제 유압시스템을 설계·제작 하였다. 주요 장비는 서보 밸브(MOOG)와 800mm의 스트로크를 가지는 복동 편로드 실린더로 60℃의 경사각을 가진 시스템으로 구성하였으며, 주 제어 대상인 서보밸브를 제어하기 위한 서보 앰프를 직접 제작하여, 고정밀도 및 빠른 속응성을 가진 제어가 가능하도록 하였다. 제어기는 PC를 이용하여 원하는 위치 명령을 서보 앰프로 보내 위치제어가 가능하도록 하였다. 유압 시스템에서 발생하는 진동을 억제하고, 정밀한 위치 제어를 위하여 퍼지 제어와 PID 제어, 위치 프로파일을 이용한 PID제어를 통하여 진동을 억제하고, 정밀제어가 가능한지 확인 하였으며, 특히 부하의 변동이 있는 경우에 진동의 영향이 더욱 크게 발생하기 때문에, Adaptive Control을 적용하여 부하의 변동에 따른 영향으로 인한 진동의 발생을 줄이고, 정밀한 제어가 가능함을 본 연구를 통하여 제시하였다.
The mechanical vibration causes a difficulty in accurate controlling of that mechanism. In the way of solving this problem, in the research to decrease this vibration and to develop controllers. there controllers are focuses the application in industrial field. Generally, hydraulic control system co...
The mechanical vibration causes a difficulty in accurate controlling of that mechanism. In the way of solving this problem, in the research to decrease this vibration and to develop controllers. there controllers are focuses the application in industrial field. Generally, hydraulic control system consisted of servo valve, a cylinder, and the load. The load is located at the end of long arm, that derives a natural frequency of vibration. hydraulic control system modelling is mathematically included Non-linear element. and parameter variables are find out using real system. The well known PID controller and that of fuzzy are applied, and analyzed to verify the effectiveness of the system. In laboratory, real hydraulic control system is builded to verify the result of the simulation. Fuzzy controller, PID controller and PID controller of used position profile are applied, and verified vibration control and accurate position control. Specially, when load change, judder vibration is happened. So adaptive controller is applied, and it is reduced effect of load change.
The mechanical vibration causes a difficulty in accurate controlling of that mechanism. In the way of solving this problem, in the research to decrease this vibration and to develop controllers. there controllers are focuses the application in industrial field. Generally, hydraulic control system consisted of servo valve, a cylinder, and the load. The load is located at the end of long arm, that derives a natural frequency of vibration. hydraulic control system modelling is mathematically included Non-linear element. and parameter variables are find out using real system. The well known PID controller and that of fuzzy are applied, and analyzed to verify the effectiveness of the system. In laboratory, real hydraulic control system is builded to verify the result of the simulation. Fuzzy controller, PID controller and PID controller of used position profile are applied, and verified vibration control and accurate position control. Specially, when load change, judder vibration is happened. So adaptive controller is applied, and it is reduced effect of load change.
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