[논문]MR 유체와 압전스택을 이용한 능동 엔진마운트 시스템의 HILS 제어

이동영; 최승복

MR 유체와 압전스택을 이용한 능동 엔진마운트 시스템의 HILS 제어
Control of Active Engine Mount System Featuring MR Fluid and Piezostack via HILS 원문보기

이동영 (인하대학교 기계공학부) , 최승복 (인하대학교 기계공학부)

This paper presents vibration control performance of active engine mount system installed with the magneto-rheological (MR) mount and the piezostack mount. The performance is evaluated via hardware-in-the-loop-simulation(HILS) method. As a first step, six degrees-of freedom dynamic model of an in-line four-cylinder engine which has three points mounting system is derived by considering the dynamic behaviors of MR mount and piezostack mount. As a second step, sliding mode controller(SMC) is synthesized to actively control the imposed vibration In order to demonstrate the effectiveness of the proposed active engine mount, vibration control performances are evaluated under various engine operating speeds (wide frequency range) using HILS method and presented in time and frequency domain.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 시스템의 고무요소의 비선형성, 압전작동기의 히스테리시스 등 시스템 불확실성과 파라미터 변화, 외란에 대해 강건한 제어기를 설계하기 위해 슬라이딩 모드 제어기를 설계하였다.⁽¹⁰⁾ 엔진마운트 시스템의 운동방정식을 통해 제안된 모델의 상태방정식은 다음과 같이 표현될 수 있다.
본 연구에서는 엔진마운트 시스템의 효과적인 진동절연을 위해 MR 마운트와 압전스택마운트를 고려한 4 실린더 4 행정 가솔린 엔진마운트 시스템의 6자유도 강체운동을 고려한 모델설정을 하였다. 롤마운트로는 저주파수 대역에서 성능이 좋은 MR 엔진마운트를 적용하였고 RH(Right-Hand)마운트로는 고주파수 대역에서 성능이 좋은 압전스택 마운트를 적용하였다.
본 연구에서는 엔진의 진동을 감소시키기 위한 압전스택마운트와 MR 마운트로 구성된 새로운 형태의 엔진마운트 시스템을 제안하고 실험을 통해 진동저감 성능을 평가하였다. 먼저, 엔진마운트 시스템의 동적 모델을 해석 하였고 각각의 마운트를 모델링 하였다.

가설 설정

는 커넥팅로드의 관성 모멘트이다. F_x,F_y,M_y,M_z의 힘은 크지 않아 시스템에 크게 영향을 미치지 못하므로 0 이라고 가정하였다.

제안 방법

MR 마운트와 압전스택마운트가 장착된 엔진마운트 시스템의 진동제어성능을 고찰하기 위해 먼저 각각의 단품에 대한 평가를 먼저 하였다. Fig.
롤마운트로는 저주파수 대역에서 성능이 좋은 MR 엔진마운트를 적용하였고 RH(Right-Hand)마운트로는 고주파수 대역에서 성능이 좋은 압전스택 마운트를 적용하였다. 그리고 외란에 강건한 슬라이딩 모드 제어기를 설계 한 후 HILS 통해 제안 된 엔진마운트 시스템의 진동제어 성능을 시간영역과 주파수영역에서 평가하였다.
본 연구에서는 엔진마운트 시스템의 효과적인 진동절연을 위해 MR 마운트와 압전스택마운트를 고려한 4 실린더 4 행정 가솔린 엔진마운트 시스템의 6자유도 강체운동을 고려한 모델설정을 하였다. 롤마운트로는 저주파수 대역에서 성능이 좋은 MR 엔진마운트를 적용하였고 RH(Right-Hand)마운트로는 고주파수 대역에서 성능이 좋은 압전스택 마운트를 적용하였다. 그리고 외란에 강건한 슬라이딩 모드 제어기를 설계 한 후 HILS 통해 제안 된 엔진마운트 시스템의 진동제어 성능을 시간영역과 주파수영역에서 평가하였다.
본 연구에서는 엔진의 진동을 감소시키기 위한 압전스택마운트와 MR 마운트로 구성된 새로운 형태의 엔진마운트 시스템을 제안하고 실험을 통해 진동저감 성능을 평가하였다. 먼저, 엔진마운트 시스템의 동적 모델을 해석 하였고 각각의 마운트를 모델링 하였다. 효과적인 진동제어를 위해 외란에 강건한 슬라이딩 모드 제어기를 설계 후 HILS 시스템을 구축 한 뒤 실험을 수행하여 진동제어 성능을 평가하였다.
본 연구에서 제안된 MR 마운트와 압전스택마운트를 적용한 엔진마운트 시스템은 Fig.1 과 같이 6 자유도의 강체운동을 하며 3 점 지지 방식으로 엔진, MR 마운트 2 개 (f_{MR 1} , f_{MR 2}), 압전스택마운트 1 개 (f_pi)로 구성되어 있고 가진원으로는 엔진에서 발생되는 가 진력이 작용된다고 모델링 하였다. Fig.
4 과 같이 나타낼 수 있다. 본 연구에서는 2 개의 MR 마운트와 1 개의 압전스택마운트 중 2 번 마운트인 MR1 마운트의 실제 뎀핑력을 측정하고 1 번 마운트인 압전스택마운트의 관성력을 측정하여 HILS 를 수행하였다. 시스템의 구성을 살펴보면 소프트웨어부에서 MR 마운트의 상대변위(z₂-z₅)를 실시간으로 계산되어 하드웨어부의 전자석 구동 가진기(IMV 사, VS-2000-2)를 이용하여 장착된 MR 마운트에 동일한 변위가 발생하도록 신호(V_S)를 보낸다.
먼저, 엔진마운트 시스템의 동적 모델을 해석 하였고 각각의 마운트를 모델링 하였다. 효과적인 진동제어를 위해 외란에 강건한 슬라이딩 모드 제어기를 설계 후 HILS 시스템을 구축 한 뒤 실험을 수행하여 진동제어 성능을 평가하였다. 다양한 주파수 범위에서 진동이 효과적으로 줄어들었음을 확인 하였다.

성능/효과

7 에는 엔진의 공회전(750rpm)시의 엔진의 무게중심점 에서의 수직방향과 롤방향의 시간 영역에서의 제어성능을 나타내었다. 결과를 보면 각각 17%, 48% 감소한 것을 확인 할 수 있다. Fig.
9 에는 엔진의 무게중심점 에서의 수직방향과 롤방향의 주파수영역에서의 제어성능을 나타내었다. 결과를 보면 전 주파수 영역에 걸쳐 롤방향과 수직방향의 진동이 저감된 것을 확인 할 수 있다.
6 은 각각의 마운트의 주파수영역에서의 제어성능을 나타낸다. 결과를 살펴보면 MR 마운트는 저주파수 영역에서 압전스택마운트는 고주파수 영역에서 좋은 성능을 나타내는 것을 확인 할 수 있다. Fig.
효과적인 진동제어를 위해 외란에 강건한 슬라이딩 모드 제어기를 설계 후 HILS 시스템을 구축 한 뒤 실험을 수행하여 진동제어 성능을 평가하였다. 다양한 주파수 범위에서 진동이 효과적으로 줄어들었음을 확인 하였다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

차량의 경량화, 엔진의 고출력화 추세로 가고 있는 배경은?

자동차 기술이 발달함에 따라 차량의 경량화, 엔진의 고출력화 추세로 가고 있으며, 이에 따라 종전보다 높은 소음과 진동 문제를 발생시키며, 이 소음과 진동은 운전자의 승차감에 큰 영향을 미치게 한다. 이러한 차량의 진동과 소음원 중의 하나는 엔진 구동계로 자동차 엔진에서 발생하는 가스폭발과 불균형력은 차량의 소음과 진동의 큰 원인이 된다.

종전보다 높은 소음과 진동 문제를 발생시키게 된 원인은?

자동차 기술이 발달함에 따라 차량의 경량화, 엔진의 고출력화 추세로 가고 있으며, 이에 따라 종전보다 높은 소음과 진동 문제를 발생시키며, 이 소음과 진동은 운전자의 승차감에 큰 영향을 미치게 한다. 이러한 차량의 진동과 소음원 중의 하나는 엔진 구동계로 자동차 엔진에서 발생하는 가스폭발과 불균형력은 차량의 소음과 진동의 큰 원인이 된다.

차량의 높은 소음과 진동 문제의 원인 중 하나는?

자동차 기술이 발달함에 따라 차량의 경량화, 엔진의 고출력화 추세로 가고 있으며, 이에 따라 종전보다 높은 소음과 진동 문제를 발생시키며, 이 소음과 진동은 운전자의 승차감에 큰 영향을 미치게 한다. 이러한 차량의 진동과 소음원 중의 하나는 엔진 구동계로 자동차 엔진에서 발생하는 가스폭발과 불균형력은 차량의 소음과 진동의 큰 원인이 된다. 따라서 엔진에서 발생하는 자동차의 소음과 진동문제를 해결하기 위해 우수한 진동절연성능을 가진 엔진마운트의 설계와 제어에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

MR 유체와 압전스택을 이용한 능동 엔진마운트 시스템의 HILS 제어
Control of Active Engine Mount System Featuring MR Fluid and Piezostack via HILS 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

성능/효과

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

MR 유체와 압전스택을 이용한 능동 엔진마운트 시스템의 HILS 제어 Control of Active Engine Mount System Featuring MR Fluid and Piezostack via HILS 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

성능/효과

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

MR 유체와 압전스택을 이용한 능동 엔진마운트 시스템의 HILS 제어
Control of Active Engine Mount System Featuring MR Fluid and Piezostack via HILS 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper