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문제 정의
- Chladny et al.(9) 은 자동차 엔진의 효율을 향상시키기 위한 솔레노이드 밸브의 새로운 유한 요소 해석 모델을 연구를 통해 제시하였다. 그리고 실험을 통해 제시한 모델의 타당성을 검증하였다.
- (1)의 연구는 솔레노이드 모델에 근거한 제어기 설계가 아니라 실험 관찰을 토대로 제어 알고리즘을 제시하는 연구이어서 진동 감소에 대한 이론적인 분석을 제시하지 못하였다. 따라서 본 연구에서는 솔레노이드의 거동과 관련된 이론 모델을 유도하고 그 거동으로 인해 발생하는 진동 모델을 동시에 고려해 제어 알고리즘을 개발하였다. 또한 솔레노이드의 모델을 통해 동적 특성과 전기적 특성을 분석하고 수치 해석을 통해 충격 진동을 줄이기 위한 방법을 제시하였다.
- 브레이크를 걸기 위해서 전압을 차단하면 스프링 복원력에 의해 플런저가 튀어나와 디스크에 부딪히게 된다. 본 연구는 솔레노이드가 디스크에 주는 충격력을 줄여 유발되는 진동을 저감하는 것을 목적으로 하고 있다. Watanabe et al.
- 국내에서도 엘리베이터의 권상기 브레이크 소음 및 진동 저감을 위한 노력이 현장에서 이루어지고 있지만, 아직 만족할 만한 성과를 얻지 못하고 있으며, 오직 브레이크의 스퀼 소음 저감에 대한 연구(2)정도만 보고되고 있다. 본 연구에서는 권상기 브레이크 시스템에 사용되는 솔레노이드를 모델링하는 방법을 제안하고 수치해석을 통해 그 거동을 조사하였다. 그리고 Watanabe et al.
- 본 연구에서는 엘리베이터 권상기 브레이크에 사용되는 솔레노이드 브레이크의 충격 소음 및 진동 저감에 대한 기초 연구를 수행하였다. 솔레노이드의 플렌저가 충돌하여 생기는 진동을 분석하기 위하여 솔레노이드의 동적 모델을 유도하였다.
- 그러나 짧은 시간 동안 전류를 감지하고 이를 피이드백하여 PWM 전압을 이용하는 방법은 실제 적용하기 용이하지 않다. 본 연구에서는 유도 전류로 인해 코일 전류가 증가하는 시점에 임펄스 전압을 인가하는 것을 제안한다. 이 방법의 장점은 PWM 신호보다 제어하기가 쉽고 피이드백 회로를 구성할 필요가 없다는 것이다.
- 수치모사를 통해 유도전류로 인해 전류가 감소하다 일시적으로 증가하는 시점이 발생함을 알 수 있었는데 이는 실험에서도 관찰되었다. 본 연구에서는 플런저의 충돌로 인해 발생하는 진동 및 소음 저감을 위해 이 시점에 임펄스 전압을 인가하는 방법을 제안하였다. 이 방법은 수치 모사와 실험에서 그 타당함이 입증되었다.
- (10) 은 PWM 제어 방식의 솔레노이드 밸브에 관한 연구를 수행하였다. 이 연구에서는 유체와 연성된 시스템을 고려하여 솔레노이드의 거동에 대한 모델링을 연구했으며 실제 시스템과 비교하였다. Vaughan et al.
가설 설정
- 만일 솔레노이드에 전압이 인가되지 않은 상태를 좌표의 원점으로 하고 스프링의 초기 압축 변위를 δ0로 가정한다면 공극, lg는 다음과 같이 쓸 수 있다.
- 그리고 μcμo 는 각각 코어와 공기의 투자율(permeability)을 나타낸다. 여기서 코일에 생성된 자속은 자기 회로에서만 이동하며 자속이 이동하는 코어의 면적은 동일하다고 가정한다. 식 (9)를 식 (8)에 대입하면 다음과 같은 식이 유도된다.
- 충돌 후 진동을 묘사하기 위해 충돌 직후 디스크 시스템이 다음과 같은 초기 속도를 가지는 것으로 가정하였다.
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