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예인윈치 케이블 권선정렬 시스템의 제어에 관한 연구
A Study on the Control of a Cable Spooling System for Towed Array Handling Winch 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.4 no.1, 2001년, pp.52 - 61  

조상훈 (국방과학연구소 제2체계개발본부) ,  양승윤 (국방과학연구소 제2체계개발본부) ,  정찬희 (국방과학연구소 제2체계개발본부) ,  박래석 (국방과학연구소 제2체계개발본부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this paper is to study on the control of a self-activated cable spooling system for towed away handling winch using a hydraulic servo driving unit and a cable position measurement mechanism. To design a controller of the cable spooling system, it is carried out the analysis of the hyd...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 구할 수 있다. 따라서, 제어사양을 도출하기 위하여 시스템의 동특성을 고찰하였다.
  • 또한 드럼상의 케이블 위치와 동일한 선상에 놓이도록 이송대의 위치를 이동해주는 제어기를 설계하기 위하여 유압-서보 플랜트를 분석하고 제어이론을 사용하여 제어변수들간의 관계를 파악하였으며, 시스템의 동특성 분석으로부터 고안한 '정정회전각'과 '정렬 안전율'을 이용하여 제어사양을 도출흐}는 방법을 제시하였다.
  • 또한, 시스템의 동특성 분석으로부터 고안한 정정회전각과 정렬안전율을 이용하여 비례제어시스템을 설계하는 방법을 제시하였으며, 시뮬레이션과 실험을 통해 이에 대한 타탕성을 입증하였다.
  • 본 시스템의 설계목표치에 합당한 비례제어기의 이득 Kp와 비례-적분제어기의 이득비 a 를 결정하기 위하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 먼저 부하의 영향을 무시하고 드럼구동이 고속(22rpm)인 경우에 대해 시스템의 응답특성을 고찰하였다. Fig.
  • 상대위치오차를 줄여 제어성능을 향상시키기 위한 비려)-적분제어기 설계목표치는 정정회전각 90° 이내에 정렬안전율 100%(상대위치오차: 0)로 설정하였다.
  • 이 오차전압을 입력으로한 제어기의 출력전압은 V■[변환기를 거쳐 전류로 변환되고 변환된 전류는 보밸브의 스풀 이동변위를 결정한다. 서보밸브에 공급되는 유량은 스풀의 변위에 의해 조절되며, 유압모터로 유입되어 볼 스크류를 회전시킨다 이로 인하여 이송 대가 이동하므로써 케이블의 상대위치오차를 줄여 드럼상에 케이블을 가지런히 정렬시키는 폐루프 제어방식으로 하였다.
  • 위에서 정한 값이 부하의 영향을 고려한 경우에도 응답 특성을 고찰하기 위해 시뮬레이션을 수행하였다. Fig.
  • 유압-서보 구동장치와 상대위치 추종방법을 이용한 자체 구동형 케이블 권선정렬 시스템의 제어기 설계를 위하여 먼저 유압-서보 플랜트를 분석하여 4차 시스템에서 1차 시스템으로 간소화하였으며, 제어이론을 사용하여 비례제어 시스템의 제어변수들간의 관계를 분석하였다. 또한, 시스템의 동특성 분석으로부터 고안한 정정회전각과 정렬안전율을 이용하여 비례제어시스템을 설계하는 방법을 제시하였으며, 시뮬레이션과 실험을 통해 이에 대한 타탕성을 입증하였다.
  • 이렇게 설계된 자체구동형 케이블 권선정렬 시스템의 제어기는 전산모의실험을 통하여 그 성능을 분석하였고, 실제 실험을 통하여 우수한 성능을 입증하였다.
  • 일반적으로 유압-서보 플랜트는 저주파 응답을 나타내는 시스템이며⑻, 본 연구에서도 서보밸브에 최대 입력전류 8mA를 인가하였을 때 유압-서보 플랜트의 출력 시간응답특성을 살펴보았다. Fig.
  • 케이블 권선정렬 시스템은 드럼종동 구동형(1)과 자체 구동형(2)으로 구분되며, 근래 외국에서는 초기 위치설정 변경과 같은 보정작업이 어려운 드럼종동 구동형보다는 드럼상의 케이블 위치에 따라 좌우로 연동하여 융통성있게 케이블을 정렬해주는 자체 구동형을 사용하는 추세이다 따라서 본 논문에서는 전기적인 구동장치에 비해 자중당 줄력비가 높고 응답속도가- 빠른 유압-서보 구동방식(3)으로 드럼과 케이블 권선 정렬 시스템 사이의 케이블의 상대위치를 추종하는 방법을 사용하여 자체구동형 케이블 권선정렬 시스템을 설계하였다4).

대상 데이터

  • 본 연구 대상인 케이블 권선정렬 시스템은 Fig.l에서 보는 바와 같이 제어기와 VT 변환기인 전자제어부, 유압 요소인 서보밸브-유압모터-부하볼 스크류및 이송대)의 결합형태로 된 플랜트 그리고 LVDT (Linear Variable Differential TransformerX 이용하여 드럼과 이송대 간에 케이블의 상대 위치 오차를 측정하는 케이블 위치 측정 기구로 구성된다.
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