초록 ▼

1. 최종목표
경사가 지거나 노면이 고르지 못한 농장에서 방제차량을 이용하여 방제작업을 할 경우에도, 정속주행과 정회전의 엔진회전수를 유지함으로써 정량의 약액을 살포하기 위한 자동 HST 각도 (위치) 제어컨트롤러를 개발함. 제어컨트롤러의 제어성능으로는 한번 운전자에 의해 설정된 기준속도(refernce speed)를 농장의 경사도와 노면의 굴곡정도, 토질, 기후, 년간 강우량, 환경의 변화 등 주변의 조건의 변화에도 불구하고 강인하게 유지시켜 정액살포의 기능을 만족하게 하는 수준에 이르러야 함. 이에 더해, 국내의 각 농장

1. 최종목표
경사가 지거나 노면이 고르지 못한 농장에서 방제차량을 이용하여 방제작업을 할 경우에도, 정속주행과 정회전의 엔진회전수를 유지함으로써 정량의 약액을 살포하기 위한 자동 HST 각도 (위치) 제어컨트롤러를 개발함. 제어컨트롤러의 제어성능으로는 한번 운전자에 의해 설정된 기준속도(refernce speed)를 농장의 경사도와 노면의 굴곡정도, 토질, 기후, 년간 강우량, 환경의 변화 등 주변의 조건의 변화에도 불구하고 강인하게 유지시켜 정액살포의 기능을 만족하게 하는 수준에 이르러야 함. 이에 더해, 국내의 각 농장 조건에 따른 합리적이고 가장 적합한 기준치(차량속도) 데이터의 확보 및 설정을 실험적으로 찾아 운전자 지침으로 제공하기 위한 database를 구축함.
2. 개발내용 및 결과
엔진에 의한 동력을 이용하여 주행이 이루어지고 약액살포가 이루어지도록 구성된 기존 방제 차량에 있어, 엔진출력(rpm)과 주행속도 변속을 위한 H.S.T각도를 자동 제어할 수 있도록 메인 콘트롤부를 설계/구현함. 메인 콘트롤부의 주행속도 기준치(refernce)는 지면의 경사각도, 노면상태 등 농장의 조건에 따라 운전자에 의해 임의적으로 설정 및 저장되며, 이를 위해서 주행 중인 방제차량의 언덕길 경사도에 따른 H.S.T각도 및 엔진출력(pm)의 실시간 피드백 데이터를 획득하도록 함. 메인컨트롤부는 이 기준치와 피드백 데이터 간의 오차를 최소화하도록 실시간 연산을 하는 8-bit CPU를 기반으로 설계/구현되고 동시에 운전자가 기준치 설정을 하고 실시간 상태감시(supervision)를 하기위한 디스플레이이부도 CPU의 I/O부를 통해 구현함. 오차를 최소화하는 알고리즘으로는 현재 주로 사용되고 있는 ON-OFF 제어기(bang-bang control)가 플랜트의 상대적으로 큰 시간지연으로 충분한 위상여유를 확보하지 못해 출력맥동(output oscillation) 현상을 보일 가능성이 있어 고급 현대제어기(타이머 주기 가변형 강인제어기)를 실차시험->역 시스템 모델링 -> 실차시험/조절 과정을 거쳐 선정하고 설계/구현하여 최종 장착함.
3. 사업성과
${\circ}$ 기술적 성과
본 개발기술이 완성됨으로써 농기계/차량 분야에서는 최초로 고급 제어기를 장착한 방제차량이 될 것임. 기존의 제품은 주로 목표치 대비 실제치가 크면 밸브/릴레이의 HST적용타이밍을 줄이고 그 반대이면 HST적용타임을 키우는 방식으로 속도제어를 했는데, 이 방법의 한계는 HST에서 시작되어 바퀴속도까지 연결되는 플랜트모델의 지연부분과 또 그 자체가 차수가 높은 시스템에서 오는 지연효과를 충분히 상쇄할 수 없다는 데 있었다. 이 지연효과를 상쇄하지 못하면 목표치 중심으로 출력치가 진동을 일으키는 현상이 있다. 반면에 본 연구 개발에서는 타이머 가변 강인제어기를 장착함으로써, 주행로의 상태(언덕의 유무, 풀의 유무, 땅의 마른 정도 등) 변화에도 불구하고 목표치 실출력치를 항상 안정적으로 추종할 수 있는 제어시스템을 구현하게 되는 획기적 장점이 있음.
${\circ}$ 경제적 성과
본 개발기술을 토대로 방제차량을 생산 및 판매할 시 국내 방제차량 시장에서의 더욱 돈독한 독점적 우위를 점하는 것은 물론, 본 개발기술을 바탕으로 한 일본 시장의 진출을 필두로 동남아, 유럽, 미주 등 과수재배 국가에 대한 수출도 가능할 것으로 보이며, 이에 따른 외화획득 및 외국산 방제차량에 대한 뚜렷한 수입대체 효과 등의 긍정적 경제효과가 기대되는 바이며, 본 개발기술은 현재 국내에 특허를 출원한 상태로 등록이 결정될 시 독점적 권리를 확보하게 되어 당사의 매출 신장에도 크게 기여할 것으로 예상되고 있으며, 향후 PCT 출원을 통한 국제 특허를 출원할 예정인바, 국내는 물론 국외에서도 상당한 판매실적을 올릴 수 있을 것으로 유추할 수 있음.
${\circ}$ 활용성과 등
현재 국내 방제차량 시장에서 방제차량의 판매량 측면에서 지속적인 선두를 점하고 있으며, 이러한 현 상황을 바탕으로 금번 산학 공동으로 연구개발한 “방제차량의 정속주행 및 약액 정량 살포법” 기술의 개발로 국내 시장에서의 더욱 확고한 독점적 우위를 점하는 것은 물론, 본 개발기술을 바탕으로 한 일본 시장의 진출을 필두로 동남아, 유럽, 미주 등 과수재배 국가에 대한 수출이 가능할 것으로 보이며, 이에 따른 외화획득 및 외국산 방제 차량에 대한 뚜렷한 수입대체 효과 등의 긍정적 경제효과가 기대됨.
4. 향후추진계획
향후 계속되어야 할 과제는 H.S.T 구동장치인 DC서보모터 구동시스템을 릴레이/솔레노이드 시스템에서 PWM이 가능한 Power MOSFET으로 바꾸어 보다 정밀하고 빠르고 신뢰성이 큰 시스템으로 바꾸는 것이다. 여기에는 기존 제품의 배선과 기구부의 일부를 바꾸어야 하는 문제가 있으므로 현 제품에 바로 탑재하기에는 어려움이 있겠지만 차기 제품 개발 시에는 반드시 고려해할 과제로서 현재로선 우선적으로 이 분양의 특허를 확보하는 작업이 시급하다. 현재 본 과제는 마감되었으므로 한성티앤아이 비용으로 잉에 관한 특허 작업을 진행 중에 있다.

목차 Contents

• 표지...1
• 사업비 사용실적보고서...2
• 개발결과의견서...6
• 최종보고요약서(초록)...7
• 목차...9
• 제 1 장 서론...10
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...10
• 제 1 절 : 정속주행 콘트롤 시스템의 구성...10
• 제 2 절 : 하드웨어 및 LCD 디스플레이 구현...16
• 제 3 절 : 제어 알고리즘 및 소프트웨어...22
• 제 3 장 사업성과...31
• 제 1 절 : 기술적 성과...31
• 제 2 절 : 경제적 성과...31
• 제 3 절 : 기타 성과...31
• 제 4 장 결론...33