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압전소자를 이용한 에너지 수확장치의 수학적 모델과 파워 출력 예측
김재익(Jai-Ik Kim),김영식(Yeung-Shik Kim),김인수(In-Soo Kim),김준식(Jun-Sik Kim) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.5
본 연구는 압전소자와 전기회로가 포함된 외팔보 에너지 수확장치의 수학적 모델을 제안한다. 제안된 모델은 오일러 베르누이 보 이론을 기반으로 해밀턴 정리와 진동파형 기법을 이용하여 유도한다. 이 모델을 이용하여 압전소자의 크기에 따른 발전량 변화, 전기회의 인덕터, 양의 콘덴서, 음의 콘덴서에 의한 발전량의 변화와 생성주파수 대역의 변화, 부하에 따른 발전량을 비교한다. 또한 에너지 수확장치의 최대 출력파워를 가지게 하는 인덕터 값과 부하 값이 존재함을 보이고 인덕터 튜닝법과 부하 튜닝법을 통해 에너지 수확장치의 설계방법을 제시한다. The objective of this research is to develop the mathematical model of an energy harvesting system with piezoelectric device and electric circuit. The proposed model, which is based on Euler-Bernoulli beam theory, is derived by employing Hamilton’s principle. The usefulness of the model is discussed by assessing the results obtained in terms of various design parameters, such as the size of piezoelectric patch or layer, electric circuitry with negative capacitance and mechanical load.
김영식(Yeung-Shik Kim),김재익(Jai-Ik Kim),김인수(In-Soo Kim) 한국기계가공학회 2010 한국기계가공학회지 Vol.9 No.6
This paper suggests a control technique of the two axes precision stage. The stage is supported by four flexible spring hinges and driven by two piezoelectric actuators. The dynamic motion of the stage is analysed by the finite element method and identified by the frequency domain modeling technique based on the experimental data. The sliding mode control with integrator is applied to improve the tracking ability of the stage to the complex reference input signal. Experimental results demonstrate that the proposed modeling schemes and control algorithm can be used effectively for the two axes stage.