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지능구조물의 진동제어를 위한 자아감지 압전 작동기의 설계
곽문규,라완규 동국대학교 산업기술연구원 1999 산업기술논문집 Vol.14 No.-
본 논문은 지능구조물의 진동제어를 위한 자아감지 압전작동기의 설계에 관한 것이다. 압전감지기와 작동기를 포함한 지능구조물의 이론적인 모델은 전기신호와 구조물의 변형을 연성된 형태로 자세히 설명하고 있다. 이론적인 유도에 근거하여 자아감지 작동기의 작동이론을 설명하고 문제점들을 논의하였다. 그리고 자아감지 작동기의 모델링과 아날로그 회로의 작동에 있어서 중요한 것이 관찰되었다. 개-폐회로 실험은 압전작동기를 삽입한 지능격자구조물에 의해 수행되어졌다. 실험결과 자아감지 작동기에 의한 진동제어가 성공적이었다. 그렇지만 실험을 통해서 자아감지 작동기를 작동하는데 어려움이 있었다. This paper is concerned with the design of a self-sensing piezoceramic actuator for the vibration suppression of smart structures. The theoretical electromechanical modeling of smart structure equipped with piezoeletric sensor and actuator is explained in detail and the coupling behavior of electric signal and structural deformation is discussed. Based upon the theoretical derivation, the operational principle of the self-sensing actuator is analyzed and its problem is discussed. Important issues related to modeling of toe self-sensing actuator and implementation with analog circuits are also investigated. Open and closed loop experiments were performed on a grid structure equipped with piezoceramic actuator. The experimental results show that the vibration can be suppressed successfully by the self-sensing actuator. However, it is found from experiments that the implementation of the self-sensing actuator is not an easy task.
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곽문규,남상현 한국소음진동공학회 2001 소음 진동 Vol.11 No.2
This research is concerned with the validation of the modeling technique and controller design for slewing beam structures. When cantilever beam rotates about axes perpendicular to the undeformed beam's longitudinal axis, it experiences inertial loading. Hence, the beam vibrates from the initial stage of slewing. In this paper, the analytical model for a single slewing flexible beam with surface bonded piezoelectric sensor and actuator is developed using the Hamilton's principle with discretization by the assumed mode method. Comparisons with the theoretical model are made based upon the frequency responses and time responses. A new factor called the coupling coefficient is introduced to incorporate the discrepancies between the theoretical and experimental results. The slewing is achieved by applying the PID control, which is found to be less sensitive to vibrations. The vibrations are controlled by PPF controller, which is found to be effective in suppressing residual vibrations after slewing. The vibrations occurred during slewing is difficult to control because the piezoceramic actuator is not powerful enough to overcome inertial loadings.
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곽문규,정경권,신재호,Kwak Moon-K.,Chung Kyung-Kwon,Shin Jae-Ho 한국공학교육학회 2000 공학교육연구 Vol.3 No.2
This paper is concerned with the development of remote engineering laboratory using the internet. Recently, various virtual laboratories are introduced using the multimedia technologies but the internet laboratory using the real hardware system is not present. In this study, we developed the remote engineering laboratory by combining the GPIB program which controls the hardwares with the web programming which controls the internet. The function generator, LCR meter, and oscilloscope were considered as the measurement devices. The client program includes the user-interface which carry out experiment remotely. Several electrical experiments were set up to verify the experimental process. It has been found that the remote engineering experiments are feasible and valid. The methodologies will be discussed in detail. 본 논문은 인터넷을 이용한 공학 교육의 효과를 높이기 위한 수단으로서 원격 계측 실험실의 구축에 대하여 연구한 결과를 포함하고 있다. 최근에 멀티미디어를 이용한 가상 실험 실습실의 축이 가시화되고 있으나 실제 시스템을 대상으로 한 인터넷 실험 실습실은 널리 보급되고 있지 않다. 본 논문에서는 실험실 자동화를 위하여 사용된 GPIB제어 기술과 인터넷 연결 기술을 결합하여 원격으로 실험 실습이 가능한 시스템을 구축하였다. 함수발생기, LCR미터, 오실로스코우프에 대한 제어 프로그램을 구축하고 몇 가지 전자 회로를 대상으로 실험을 수행해 본 결과 다양한 종류의 실험을 원격으로 수행할 수 있으며 교육 효과 또한 매우 높음을 발견할 수 있었다. 본 연구에서는 원격 계측 실험실 구축과 관련된 기술을 소개하고 문제점을 토의하고자 한다.
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PPF와 SRF 조합기법을 사용한 지능구조물의 능동진동제어
곽문규,라완규,윤광준 한국소음진동공학회 1997 소음 진동 Vol.7 No.5
This paper is concerned with the active vibration controller design for the grid structure based on the positive position feedback (PPF) and the strain rate feedback (SRF) control. A new control methodology by the combination of the PPF and SRF control can suppress all the modes of the structure theoretically and can be easily implemented with analog circuits. The underlying concept for the design of the new controller is that the SRF controller stabilizes the modes higher than the second mode and the PPF controller stabilizes the fundamental mode which is destabilized by the SRF controller. In order for the new controller to be implemented succesfully, the collocated control is necessary. To this end, the piezoceramic sensor and actuator are located as close as possible, thus realizing the nearly collocated control. The combined PPF and ARF controller proves its effectiveness by experiments.
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곽문규 동국대학교 산업기술연구원 1997 산업기술논문집 Vol.10 No.-
본 논문에서 다룬 문제는 고유진동수를 정한 상태에서 구조물을 최소 중량계로 만드는 최적화 문제이다. 최적화문제를 위하여 유전자 알고리즘을 고려하였는데 유전자 알고리즘은 유전법칙의 적자생존 원리를 이용한 알고리즘이며 일반적인 최적화 기법과 비교하여 그 적응성이 뛰어나 본 논문에서 다룬 것과 같은 비선형 최적화 문제에 대해서도 쉽게 최적해를 구할 수 있다. 수치예로써 끝단에 질량이 매달려 있고 종진동을 하는 보에 대하여 정해진 고유치와 최소중량을 동시에 만족하는 해를 유전자 알고리즘을 이용하여 구하였다. 수치계산 결과 유전자 알고리즘이 이와 같은 문제의 해결에 적합함을 확인할 수 있었다. This paper is concerned with optimization problem for the minimum mass design of structures. A genetic algorithm is considered in this paper for that purpose. The genetic algorithm, which stems from the survival of fittest in natural world, has proved its effectiveness in general optimization problem, so that the optimal solution can be obtained easily for the nonlinear optimization problem addressed in this paper. As a numerical problem, a nonuniform bar with a tip mass is considered and the optimal mass distribution, which simultaneously satisfies the minimum mass and the specified natural frequencies, is determined by the genetic algorithm, It is found from the numerical example that the genetic algorithm is an adequate technique for the addressed optimization problem.
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