초록 ▼

Ⅰ. 과제개발내역
1. 개발목표
◦ 반작용 휠을 장착한 달기구 설계 및 흔들림을 1.5주기 내에 안정화 시키는
제어 알고리즘 개발
- 크레인의 흔들림 억제를 위한 반작용 휠(reaction wheel)을 장착한 달기구 설계
- 반작용 휠을 이용한 크레인 흔들림 억제를 위한 제어 알고리즘 개발
- 종방향 흔들림을 고려한 기구 설계
2. 변경사항
◦ CMG(Control Moment Gyro)를 장착한 달기구 설계 및 흔들림을 1.5주기 내에 안정화 시키는 제어 알고리즘 개발
- 크레인의

Ⅰ. 과제개발내역
1. 개발목표
◦ 반작용 휠을 장착한 달기구 설계 및 흔들림을 1.5주기 내에 안정화 시키는
제어 알고리즘 개발
- 크레인의 흔들림 억제를 위한 반작용 휠(reaction wheel)을 장착한 달기구 설계
- 반작용 휠을 이용한 크레인 흔들림 억제를 위한 제어 알고리즘 개발
- 종방향 흔들림을 고려한 기구 설계
2. 변경사항
◦ CMG(Control Moment Gyro)를 장착한 달기구 설계 및 흔들림을 1.5주기 내에 안정화 시키는 제어 알고리즘 개발
- 크레인의 흔들림 억제를 위한 CMG를 장착한 달기구 설계
- CMG를 이용한 크레인 흔들림 억제를 위한 제어 알고리즘 개발
- 종방향 흔들림을 고려한 기구 설계
◦ 사유: CMG는 반작용 휠에 비해 훨씬 큰 토크를 발생
3. 개발내용 및 결과
◦ 반작용 휠을 장착한 크레인의 모델링
- 트롤리 이동 시점부터 발생하는 반작용 휠을 장착한 크레인의 흔들림 모델링
◦ 반작용 휠을 장착한 크레인의 제어 알고리즘 설계
- 카트 단진자 모델로 근사화한 크레인 제어 알고리즘 및 시뮬레이션
◦ 반작용 휠을 장착한 크레인의 개발과정의 문제점
- 반작용 휠을 이용해 흔들림을 억제할 경우 매우 큰 토크와 빠른 회전수를 요구함
- 달기구에 매달린 중량이 무겁고, 크레인 와이어의 길이가 길수록 1.5주기 내에 흔들림을 안정화시키는 반작용 휠 구동부의 요구사양이 높아짐
- 달기구에 매달 수 있는 중량과 반작용 휠 구동부의 높은 사양으로 인해 달기구의 효율성이 떨어짐
◦ CMG를 장착한 크레인의 개발로 변경
- CMG는 자이로 효과를 이용하여 토크 발생
- 일정속도로 회전하는 플라이 휠의 각운동량을 짐벌의 회전으로 의해 토크 발생
- CMG는 반작용 휠에 비해 훨씬 큰 토크를 발생
◦ CMG를 장착한 크레인의 모델링
- 트롤리 이동 시점부터 발생하는 CMG를 장착한 크레인의 흔들림 모델링
◦ CMG를 장착한 크레인의 제어 알고리즘 설계 및 시뮬레이션
◦ CMG를 장착한 크레인의 실험용 테스트 벤치 제작 및 실험
◦ 테스트 벤치 실험결과: 흔들림이 1.5주기 내에 안정화 되는 것을 확인
◦ CMG를 장착한 달기구 설계
◦ CMG를 장착한 파일럿 크레인의 설계 및 제작
4. 기술개발 목표대비 달성치
5. 사업성과
◦ 기술적 성과
- 작업자의 정밀한 조종없이 크레인의 이동이 가능함으로 자동화에 유용
- 크레인 시스템 안정성 확보로 작업속도 향상
◦ 경제적 성과
- 작업 속도 향상으로 시간대비 수익상승
- 전문 인력에 대한 비용 절감
◦ 사회적 성과(일자리 창출 등)
6. 산학협력 역할분담
7. 기술개발결과 활용계획
◦ 시범 운영을 통해 기술을 검증하여 산업계에 활용
◦ 항만물류단지와 연계된 운반하역시스템 설비에 응용
◦ 항만 자동화 기술에 적용 및 고효율 항만운영의 핵심기술로 활용
8. 종료 후 연구기자재 및 연구장비 활용계획
◦ 없음
9. 부설연구소/부서 운영현황
10. 참여기관의 연구지원·편의시설 활용실적
◦ 없음
11. 기술개발자료의 보안관리
◦ 일반과제: 보안등급 분류 기준에 따른 등급을 부여할 수 없음
◦ 연구개발의 기술임치 및 특허 출원·등록 실적: 출원 1건
- 출원명 및 번호(출원일자) : 크레인의 흔들림 방지장치 및 이를 이용 한 흔들림 방지 제어방법 / 10-2014-0027103(2014.03.07.)
※ CMG를 장착한 크레인의 흔들림 억제에 관한 특허 준비중

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 지원과제 성과보고서 ... 2
• Ⅰ. 과제개발내역 ... 3
• 목 차 ... 6
• 1. 반작용 휠을 장착한 크레인 ... 7
• 1-1. 반작용 휠을 장착한 크레인의 모델링 ... 7
• 1-2. 반작용 휠을 장착한 크레인의 제어 알고리즘 및 시뮬레이션 ... 10
• 1-3. 반작용 휠을 장착한 크레인 개발 과정의 문제점 및 해결방안 ... 13
• 2. CMG(Control Moment Gyro)를 장착한 크레인 ... 14
• 2-1. CMG를 장착한 크레인의 모델링 ... 15
• 2-2. CMG를 장착한 크레인의 제어 알고리즘 및 시뮬레이션 ... 18
• 2-3. 반작용 휠과 CMG 시뮬레이션 결과 비교 ... 21
• 2-4. CMG의 플라이휠 설계 ... 22
• 2-4. 테스트 벤치 시뮬레이션 ... 25
• 3. CMG를 장착한 실험용 테스트 벤치 ... 27
• 3-1. CMG를 장착한 실험장치 구상도 ... 27
• 3-2. CMG를 장착한 실험용 테스트 벤치 제작 ... 28
• 3-3. CMG를 장착한 실험용 테스트 벤치 실험 ... 29
• 4. CMG를 장착한 파일럿 크레인의 설계 및 제작 ... 32
• <부록> ... 42
• A. 테스트 벤치 제원 ... 42
• B. 파일럿 제원 ... 43
• C. 파일럿 크레인의 제작도 ... 44
• D. 파일럿 크레인의 기계품 계산서 ... 52
• 끝페이지 ... 58