다차원 스펙트럼 해석법을 이용한 자동차 현가장치의 진동 전달 경로 규명에 관한 연구 = Vibration transfer path identification of a vehicle suspension using the multi-dimensional spectral analysis

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 스프링-댐퍼계의 수동형 현가장치를 자동차 현가계의 선형역학 모델(1/4 모델 )을 기초로 하여 운전석에서 느끼게 되는 상하진동에 영향을 주는 진동 주파수 성분을 알아보고 질량과 강성계수를 통해 다양한 입력을 구성하였다. 출력은 운전석에서 느끼게 되는 진동으로 가정하고, 각 입력들과 출력사이의 기여 정도를 다차원 스펙트럼 해석법을 이용하여 분석해 본다. MATLAB 의 GUI 환경을 사용하여 다차원 스펙트럼 해석법을 적용할 수 있는 소프트웨어를 구성하였고 이를 이용하여 입출력 사이의 일반기여도함수, 부분기여도함수 및 다중기여도함수를 이용하여 각각의 입력원으로부터 출력까지의 기여도 및 입력원에 대한 분석을 실시하였다. 또한 일반기여도함수의 계산에 있어서 입력원의 크기가 달라지는 경우에 대한 시뮬레이션을 실행하였다.
전달경로 규명에 관한 연구로는 입력 순서 결정에 따른 기여출력스펙트럼의 표현과 변화 등을 알아보며, 다중기여도함수와 기여출력 스펙트럼을 이용하여 출력을 나타낼 수 있는 적절한 입력 개수 선정 방법에 대한 시뮬레이션도 실시하였다. 마지막으로 전달경로의 차단 등을 통해서 전달경로의 특성 규명을 실시하였다.
이와 같은 Virtual testing(simulation)을 통해 자동차의 승차감 향상을 위해서 적용할 수 있을 것이라 생각된다. 문제가 되는 진동원을 적은 비용과 시간으로 찾아내어 이 부분에 대한 진동 저감대책을 세우기 위한 기본 과정으로 적용하게 될 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, the study on the frequency analysis method is widely used in order to evaluate the dynamic characteristic of a structure.
In this paper, the transfer path identification and the estimation of the output are simulated by using the multi-dimensional spectrum analysis method (MDSA) by modeling the vehicle suspension system that correlates with inputs and by applying the frequency analysis method. In the case of coupling between inputs, it is possible to separate each element by the MDSA method.
Main simulations are to find order of inputs by using the coherent output spectrum and to select optimal number of inputs by using the multiple coherence function. Also, the transfer path characteristic is identified in terms of overall integrated contribution level by shielding the transfer path of each input.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서 론 - 1
• 1.1 연구배경 및 필요성 - 1
• 1.2 연구목적 - 2
• 1.3 연구내용 및 방법 - 2
• 2. 연구이론
• 2.1 물리계의 모형화 - 4
• 2.1.1 단일입력/단일출력 시스템 - 4
• 2.1.2 다중입력/단일출력 시스템 - 8
• 2.2 다차원 스펙트럼 해석법 - 15
• 2.2.1 다차원 스펙트럼 해석법(MDSA)의 도입 15
• 2.2.2 조건 스펙트럼 해석 - 18
• 2.2.3 부분 기여도함수 및 기여출력 스펙트럼 26
• 2.2.4 차단효과 - 28
• 3. 진동원 규명을 위한 시뮬레이션 28
• 3.1 시스템의 모델링을 통한 입출력의 선정 28
• 3.2 Smooth(平滑) factor 의 선정 - 31
• 3.3 다입력계의 상관성 검토 - 32
• 3.4 입력 크기 변경에 따른 일반 기여도함수의 변화 34
• 3.5 입력 간의 상관이 제거된 잔여 스펙트럼 과정 35
• 3.6 부분 기여도함수와 다중 기여도함수 38
• 4. 전달경로특성 및 출력 예측 시뮬레이션 40
• 4.1 기여출력스펙트럼에 의한 기여순서의 결정 40
• 4.2 입력 개수 변경에 따른 다중기여도함수의 변화 41
• 4.3 FRF법과 MDSA에 의한 출력 예측 시뮬레이션 44
• 4.4 FRF법에 의한 전달 경로 차단 효과 45
• 5. 결론 - 47