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제안 방법
- 8에서 보듯 기어트레인의 입력 부는 INPUT 기어(1), (2)이며 DC모터의 동력을 기어트레인으로 전달시킨다. INPUT 기어와 제네레이터 기어, OUTPUT기어와 터릿기어는 RecurDyn에서 제공되는 기어 Assemble 및 2D Gear Contacts- 적용하여 구성하였고, 제네레이터 기어와 OUTPUT기어 사이에서 커플링 요소를 사용하여 구현하였다. 터릿기어에는 포탑 방위각 구동부의 전체 질량 관성 모멘트를 입력하여 포탑 방위각 구동부의 RecurDyn 모델을 .
- 기어비 및 모터 파라미터 변경에 대한 RecurDyn과 Matlab의 연동모델과 실제 시스템에서 포탑 회전각속도 명령을 1 rad/sec Step Input을 가했을 경우 포탑이 최초 1 rad/sec에 도달할 때까지의 시간을 구하여 이때까지의 평균 회전각가속도를 비교해 보기로 하였다. 포탑 회전각속도 명령을 1 rad/sec Step Input을 가할 경우 포탑 회전각속도의 시뮬레이션 결과는 Fig.
- 본 논문에서는 포탑 방위각 구동 부 기어 비 (Gear Ratio)와 모터 파라미 터(parameter) 변화에 따른 포탑 회전각가속도의 변화를 검토하기 위하여 포탑 방위각 구동 시스템을 동역학 해석 프로그램 RecurDyn과 Matlab을 연계하여 모델링하였으며, RecurDyn의 해석모델이 Matlab 모델에서 플랜트 (Plant) 역할을 하도록 구성하였다. 포탑 방위각 구동 모델링에 필요한 질량 관성 모멘트, 모터 파라미터 등은 별도의 실험 장치와 시뮬레이션을 이용하여 그 값을 측정한다.
- 본 논문에서는 포탑 방위각 구동부를 동역학 해석 프로그램인 RecurDyn과 Matlab을 연동하여 모델링하였으며, Matlab/Simulink 모델에서 포탑 방위각구동부 RecurDyn 해석모델이 플랜트(Plant) 역할을 하도록 구성하였다. RecurDyn과 Matlab 연동모델을 이용한 시뮬레이션 결과를 실제 시스템과 비교하여 포탑 방위각 구동을 위한 RecurDyn과 Matlab 연동모델의 유사함을 확인하였으며, 기어비와 모터 파라미터 변화에 따른 포탑 방위각 구동부 회전 각속도의 변화에 대하여 제안된 개선 내용이 유효함을 시뮬레이션 결과와 실제 결과를 통하여 확인하였다.
- 실험 방법은 Fig. 4와 같이 스프링 상수, K를 알고 있는 스프링을 포탑의 회전중심에서 r만큼 떨어진 좌우에 각각 설치하여 요동시킨 후 요동주기를 즉정하여피 측정물의 회전축에 대한 질량 관성 모멘트를 구한다.
- 주 제어기로 동작하는 것은 시스템 안정도를 고려하여 P 제어기만 적용하였고, 정상상태 오차를 제거하기 위해서 제한된 영역에서 PI제어기를 사용하였다. 포탑 방위각 구동 시스템의 제어기는 Fig.
- 포탑 방위각 구동 시스템 모델링은 실제 시스템과 시뮬레이션 모델 간의 차이를 최소화하기 위하여 포탑 방위각 구동 시스템을 수학적으로 모델링하였고, 포탑 방위각 구동 부 파라미터는 측정 및 시뮬레이션을 통하여 구하고, 기 설계된 제어기와의 시뮬레이션을 통해 실제 시스템의 변화를 예측하기 위하여 구성하였다.
- 포탑 방위각 구동부의 회전각가속도의 증가를 위하여 포탑 방위각 구동부의 전체 기어 비와 모터의 파라미터를 변경해 보기로 하였다. 먼저 포탑방위각 구동부의 기어 비 변경내용은 Table.
- 포탑의 방위각 구동에 큰 영향을 미칠 것으로 예상되는 질량 관성 모멘트를 구하기 위하여 3D CAD 프로그램인 I-DEAS를 이용하여 포탑을 모델링하여 질량 관성 모멘트를 구해보고 이를 실험치와 비교하여 큰 차이가 없으면 I-DEAS를 이용한 질량 관성 모멘트 값을 사용하기로 하였다. 실험 방법은 Fig.
대상 데이터
- 5와 같이 구성된다. Fig. 5의 실험 장치에서 다이나모메터 (Dynamometer)에 구동 모터를 연결하여 성능시험기에서 다이나모메타를 제어하여 토크-전류-회전수에 대한 데이터를 획득한다.
데이터처리
- 포탑 방위각 구동 모델링에 필요한 질량 관성 모멘트, 모터 파라미터 등은 별도의 실험 장치와 시뮬레이션을 이용하여 그 값을 측정한다. 포탑 방위각 구동 시스템의 성능시험을 구성된 해석 모델을 이용하여 시뮬레이션하고, 실제 제작된 시스템의 시험 결과와 비교 분석한다.
이론/모형
- RecurDyn을 이용하여 기어 트레인의 각 기어를 모델링하여 Fig. 8와 같은 Multibody 모델을 구성하였다. RecurDyne 제품 설계 시 운동과 동하중을계산하는 소프트웨어로, 3차원으로 시각화 할 수 있는 CAD 소프트웨어와 동하중을 계산해주는 해석프로그램이며, 상대좌표계를 사용해 정밀도가 높고 고탄성 기계류의 운동과 동하중 해석 기능을 대폭 향상한 것이 특징이다 .
- INPUT 기어와 제네레이터 기어, OUTPUT기어와 터릿기어는 RecurDyn에서 제공되는 기어 Assemble 및 2D Gear Contacts- 적용하여 구성하였고, 제네레이터 기어와 OUTPUT기어 사이에서 커플링 요소를 사용하여 구현하였다. 터릿기어에는 포탑 방위각 구동부의 전체 질량 관성 모멘트를 입력하여 포탑 방위각 구동부의 RecurDyn 모델을 .간소화하였다.
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