선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 하지만 농업인의 편의성을 높여주는 부가기능이 부족한 것이 현실이므로농업인을 위한 인간-기계 인터페이스 작동 방법에 대한 부가제어 기능의 개발이 절실히 필요한 시점이다. 따라서 본 연구에서는 원터치상승제어, 회전상승제어, 후진 상승 제어, 리프트암상한제어, PTO On/Off제어 및 외부 수동제어를 포함하는 부가제어를 개발하고, 트랙터의 3점 히치 인간-기계 인터페이스 동작방법의 위치 및 부가제어에 대한 성능실험 수행 및 검증을 실시하였다.
- 위치 및 견인력, 경심 및 부하제어 및 부가제어가 가능하도록 설계된 작업기 제어시스템에서 견인력, 경심 및 부하제어 연구는 Lee 등(2006a, 2006b)에 의하여 수행되었고, 본 연구에서는 인간-기계의 상호 관계에 의해 작동되어지는위치 제어, 원터치상승제어, 회전상승제어, 후진상승제어, 리프트암상한제어, PTO On/Off제어 및 외부수동제어에 대한 응답 특성 및 제어성능을 규명하기 위해 포장에서 응답 특성실험을 수행하였다.
- 트랙터의 인간-기계 인터페이스 동작방법의 위치 및 부가제어에 대한 성능실험을 수행하여 포장에서의 응답특성을 규명함으로써, 개발된 위치 및 부가제어 기능에 대한 트랙터의 작업 제어 시스템으로서의 응용가능성을 검토하였다.
제안 방법
- PTO On/OfI제어는 트랙터의 3점 히치의 위치에 따른 PTO 동작여부를 체크하는 기능으로서 총 5회 실험을 수행하였다. 3점 히치의 상승 및 하강 동작 실험에서 3점 히치의 리프트 암이 설정된 지점에서 PTO 동력전달을 On 및 Off되도록 설정되어 있다.
- 후진상승제어 , 리프트암상한제어 및 외부수동제어 실험은 트랙터를 정지한 상태 및 엔진 회전수 1,000 rpm, 1,500 rpm, 2,000 rpm 및 2, 600 rpm에서 상승 및 하강 작동각도 -20°-60° 범위 중 임의의 각도로 하여 5회 수행하였다. 계측항목은 리프트암 센서와 위치레버 센서, 상승솔레노이드 밸브 신호 하강 솔레노이드 밸브 신호 리프트암상한 설정 신호 후진제어 신호, 회전제어 신호, 원터치 상승 제어 신호, PTO On/Off신호 데드밴드 신호이다.
- 리프트암상한제어는 1,000 rpm, 1,500 rpm, 2,000 rpm 및 2, 600 rpm의 엔진회전수 및 34° 상한위치의 조건하에서 원터치 상승 제어, 후진상승제어 및 회전상승제어의 조작과 임의의리프트암 상한위치 설정다이얼의 조작에 의해 성능실험이 수행하였다.
- 본 연구에서 개발한 원터치상승제어는 작업자가 작업기를 원하는 상승위치까지 작업자의 일회 동작으로 이루어지는 기능이고 버턴스위치 구조이다. 회전상승제어는 작업자가 트랙터의 조향 휠을 원하는 위치로 동작하였을 때, 작업기를 원하는 상승위치까지 작동하도록 하는 기능이고 버턴스위치 구조이다.
- 작동 설정 및 조작을 하는 장치이다. 본 연구에서 사용한 제어시스템은 그림 3의 메인 패널에서 보는 바와 같이 전자 제어부의 조작 패널상의 각종 스위치의 조작에 의해 기본제어 기능의 견인력, 부하 및 경심과 부가제어 기능의 선택이 가능하도록 개발하였고, 그림 4의 부가제어 패널은 원터치 상승 제어 , 회전상승제어 , 후진상승제어 , 리프트암상한제어 , PTO On/Off제어 및 외부수동제어의 선택이 가능하도록 개발하였다.
- 그림 2는 시작기 시스템 구성의 개략도이고, 표 1은 시작기의 사양이다. 시작기를 포함한 실험장치는 각종 연산 처리 및 제어를 위한 컴퓨터, 센서로부터의 신호를 읽어드리고 컴퓨터로부터의 제어신호를 출력하기 위한 컴퓨터의 확장슬롯에 장착된 입력 및 출력보드 출력보드로부터의 제어 신호에 의해 솔레노이드밸브를 작동하기 위한 콘트롤러 등으로 구성되어 있는 전자제어부, 각종 센서류(위치레버 센서, 리프트암센서, 후진센서 및 회전센서), 유압시스템 등이 장착된 공시 트랙터 및 실험중의 각종 센서로 부터의 신호를 기록하기 위한 아날로그 데이터레코더 등으로 구성하였다.
- 실제 트랙터에 장착된 제어시스템의 인간-기계 인터페이스 동작 기능인 위치제어 및 부가제어의 성능을 규명하기 위한 로터리 작업 포장실험을 경기도 화성시 소재 논토양에서 수행하였다. 위치 및 견인력, 경심 및 부하제어 및 부가제어가 가능하도록 설계된 작업기 제어시스템에서 견인력, 경심 및 부하제어 연구는 Lee 등(2006a, 2006b)에 의하여 수행되었고, 본 연구에서는 인간-기계의 상호 관계에 의해 작동되어지는위치 제어, 원터치상승제어, 회전상승제어, 후진상승제어, 리프트암상한제어, PTO On/Off제어 및 외부수동제어에 대한 응답 특성 및 제어성능을 규명하기 위해 포장에서 응답 특성실험을 수행하였다.
- 위치제어, 원터치상승제어 및 PTO On/Off 제어실험은 트랙터가 전진할 때 실험을 수행하였고, 회전 상승 제어 실험에서는 회전을 위한 조향을 최대치까지 작동시켜 실험을 수행하였다. 실험을 위한 작업포장은 임의의 작업 깊이로 시작기가 인위적으로 만들어진 불균일한 포장면을 로타리주행 작업하면서 수행하였다. 후진상승제어 , 리프트암상한제어 및 외부수동제어 실험은 트랙터를 정지한 상태 및 엔진 회전수 1,000 rpm, 1,500 rpm, 2,000 rpm 및 2, 600 rpm에서 상승 및 하강 작동각도 -20°-60° 범위 중 임의의 각도로 하여 5회 수행하였다.
- 위치제어 실험은 엔진회전수 2, 600 rpm 상태 및 주행속도 4.4 m/s, 8.3 m/s, 11.9 m/s 및 15.1 m/s에서 수행하였다. 작업기가 상승할 때, 주행속도에 관계없이 정상상태오차가 0.
- 1 m/s에서 상승 및 하강 작동각도 -20°~60° 범위 중 임의의 각도로 하여 5회 수행하였다. 위치제어, 원터치상승제어 및 PTO On/Off 제어실험은 트랙터가 전진할 때 실험을 수행하였고, 회전 상승 제어 실험에서는 회전을 위한 조향을 최대치까지 작동시켜 실험을 수행하였다. 실험을 위한 작업포장은 임의의 작업 깊이로 시작기가 인위적으로 만들어진 불균일한 포장면을 로타리주행 작업하면서 수행하였다.
- 위치제어, 원터치상승제어, 회전상승제어 및 PTO On/Off 제어 실험은 트랙터의 엔진회전수 2, 600 rpm 상태 및 전진 주행속도 4.4 m/s, 8.3 m/s, 11.9 m/s 및 15.1 m/s에서 상승 및 하강 작동각도 -20°~60° 범위 중 임의의 각도로 하여 5회 수행하였다. 위치제어, 원터치상승제어 및 PTO On/Off 제어실험은 트랙터가 전진할 때 실험을 수행하였고, 회전 상승 제어 실험에서는 회전을 위한 조향을 최대치까지 작동시켜 실험을 수행하였다.
- 회전상승제어는 트랙터 전진 주행속도 4.4 m/s, 8.3 m/s, 11.9 m/s 및 15.1 m/s에서 타이어를 좌우 최대 조향조작에 의해 성능실험이 수행되었다. 대표적으로 주행속도 4.
- 실험을 위한 작업포장은 임의의 작업 깊이로 시작기가 인위적으로 만들어진 불균일한 포장면을 로타리주행 작업하면서 수행하였다. 후진상승제어 , 리프트암상한제어 및 외부수동제어 실험은 트랙터를 정지한 상태 및 엔진 회전수 1,000 rpm, 1,500 rpm, 2,000 rpm 및 2, 600 rpm에서 상승 및 하강 작동각도 -20°-60° 범위 중 임의의 각도로 하여 5회 수행하였다. 계측항목은 리프트암 센서와 위치레버 센서, 상승솔레노이드 밸브 신호 하강 솔레노이드 밸브 신호 리프트암상한 설정 신호 후진제어 신호, 회전제어 신호, 원터치 상승 제어 신호, PTO On/Off신호 데드밴드 신호이다.
대상 데이터
- 본 연구에서 개발한 시스템은 국내 D사의 제품을 사용하였다. 그림 2는 시작기 시스템 구성의 개략도이고, 표 1은 시작기의 사양이다.
이론/모형
- 구성되어 있다. 인간-기계 인터페이스를 위한 부가제어의 설정 및 조작 패널과 센서는 설계 및 제작하였고, 제어알고리즘, 전자제어부, 유압회로 및 실린더 및 3점 히치와 작업기는 Lee 등(2002)이 개발한 시스템을 사용하였다. 그리고 전자제어부에서 설정한 시스템 데드밴드는 ±1º이다.
성능/효과
- 76º임을 알 수 있다. 그리고 리프트암 상한 위치 설정다이얼의 조작에 의한 리프트암의 위치 변화로 인한 제어 동작에서는 리프트암 상한 설정다이얼의 변화에도 작업기가 잘 추종하였고, 리프트암이 안정된 상태에서의 정상 상태 오차는 상승 동작에서 평균 0.7º이고, 하강 동작에서 평균 0.8º로 나타났다.
- 실험결과는 엔진 회전수에 관계없이 후진센서의 On과 함께 리프트암이 상한설정 위치까지 한 번에 상승하고, Off와 함께 위치레버의 위치까지 한 번에 하강함을 보여주고 있다. 그리고 리프트암은 후진 변속레버의 변화에 대해 잘 반응함을 보여주었다. 리프트암이 안정된 상태에서의 정상상태오차는 상승 동작에서 0.
- 그리고 모든 부가제어 기능에서 응답시스템의 정상상태오차가 최대 0.8º이하로 나타났고, 이는 설정된 시스템 데드밴드가 ±1º이므로 정상적으로 동작함을 알 수가 있었다.
- 그림 12에서 보는 바와 같이 상한설정다이얼의 위치에 대한 원터치상승제어, 후진상승제어 및 회전상승제어의 실험치의 평균값을 비교한 결과 선형적임으로 나타났고, 리프트암상한제어가 원활하게 작동하는 것을 알 수가 있었다.
- 그리고 리프트암은 후진 변속레버의 변화에 대해 잘 반응함을 보여주었다. 리프트암이 안정된 상태에서의 정상상태오차는 상승 동작에서 0.3º~0.32º의 범위 내에 있었으며 평균 0.31º이고, 하강 동작에서 0.16º~ 0.47º의 범위 내에 있었으며 평균 0.32º로 나타났다
- 본 연구에서 개발된 트랙터의 작업 자동제어시스템에서 트랙터 3점 히치의 위치제어, 리프트암상한제어, 원터치 상승 제어, 후진제어 및 회전제어 대한 응답특성 및 제어성능을 규명한 결과, 본 연구에서 개발된 제어시스템은 제품의 상품화면에서 원가상승에 대한 개선점을 안고 있으나 높은 제어성능을 보여주었으며, 문제점 보완을 통해 국내 트랙터 에의 상품화 적용이 가능할 것으로 판단된다.
- 실험 결과로부터 상승 동작에서는 정상상태오차 0.26°-0.41 °, 하강 동작에서는 0.64º~0.76º임을 알 수 있다. 그리고 리프트암 상한 위치 설정다이얼의 조작에 의한 리프트암의 위치 변화로 인한 제어 동작에서는 리프트암 상한 설정다이얼의 변화에도 작업기가 잘 추종하였고, 리프트암이 안정된 상태에서의 정상 상태 오차는 상승 동작에서 평균 0.
- 9 m/s, 상한 설정치 40°, 기준위치인 위치레버 0º에서의 로터리작업기에 의한 원터치 제어 의 실험결과를 표시 하였다. 실험 결과로부터 원터치 스위치의 On과 함께 리프트암이 상한설정위치까지 한 번에 상승하고, Off와 함께 위치레버의 위치까지 한 번에 하강함을 알 수 있다. 정상상태오차는 주행속도와 상승 및 하강동작에 관계없이 0.
- 5° 지점이다. 실험결과는 아래 표 2에서 보는 바와 같이 PTO 동력전달 절환 설정위치를 38.5° 지점일 때, 실험 결과의 평균치도 38.5º로 나타났으며 작동이 원활하게 됨을 알 수가 있었다.
- 5º기준위치에서 상승 및 하강 동작 및 엔진회전수 1,500 rpm 상태에서는 5° 기준위치에서 상승 및 하강 동작을 보여주고 있다. 실험결과는 엔진 회전수에 관계없이 후진센서의 On과 함께 리프트암이 상한설정 위치까지 한 번에 상승하고, Off와 함께 위치레버의 위치까지 한 번에 하강함을 보여주고 있다. 그리고 리프트암은 후진 변속레버의 변화에 대해 잘 반응함을 보여주었다.
- 9 m/s에 대한 상한 설정치 35°, 기준위치인 위치레버의 -3º에서의 로터리작업기에 의한 회전상승제어의 실험결과를 그림 10에 표시하였다. 실험결과는 주행속도에 관계없이 회전 센서의 On과 함께 리프트암이 상한설정위치까지 한 번에 상승하고, Off와 함께 위치레버의 위치까지 한 번에 하강함을 보여주고 있다. 정상상태오차는 주행속도에 및 상승 및 하강 동작에 관계없이 0.
- 9 m/s에서의 위치제어실험 결과이다. 실험결과로부터 상승 동작의 경우 주행속도에 관계없이 정상상태오차가 평균 0.67º이고, 하강 동작의 경우 평균 0.13º로 작업 중의 토양 반력 등에 의한 영향 없이 제어가 잘 되고 있음을 알 수 있었다. 하강동작의 정상 상태 오차가 상승 동작에 비하여 적게 발생한 것은 시작기 로터리 작업기의 지표면 충격완화 현상 때문이다.
- 구성하였다. 위치제어를 위한 리프트암 센서, 부가제어에서 원터치 상승 제어를 위한 리프트암 센서, 회전상승 및 후진상승제어를 위한 리미트 스위치, 리프트암상한제어를 위한 리프트암 센서, PTO CWOff제어를 위한 리프트암 센서를 이용하여 기능의 상태를 감지하였다.
- 실험결과는 주행속도에 관계없이 회전 센서의 On과 함께 리프트암이 상한설정위치까지 한 번에 상승하고, Off와 함께 위치레버의 위치까지 한 번에 하강함을 보여주고 있다. 정상상태오차는 주행속도에 및 상승 및 하강 동작에 관계없이 0.3º~0.6º의 범위 내에 있었으며, 평균값은 0.46º로 나타났다.
- 실험 결과로부터 원터치 스위치의 On과 함께 리프트암이 상한설정위치까지 한 번에 상승하고, Off와 함께 위치레버의 위치까지 한 번에 하강함을 알 수 있다. 정상상태오차는 주행속도와 상승 및 하강동작에 관계없이 0.5º~0.6º의 범위 내에 있었으며, 평균값은 0.55º로나타났다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.