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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 성상경
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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본 논문에서는 로터의 동역학 모델링 기반의 부양 제어 시뮬레이션을 통해 불균형질량체에 의해 발생하는 drift rate를 유도하고 위치 제어에 미치는 영향을 정량적으로 분석하여 안정화시키는 방법을 제안했다.
일반적으로 진공에서 고속으로 회전하는 회전체는 drift rate라는 특정한 움직임을 발생시키고 이로 인해 발생하는 틸트각에 의해 로터의 변위 불안정성이 높아지게 된다. 이를 분석하기 위해 먼저 로터의 동역학 방정식을 세우고 변위 제어 시뮬레이션을 수행하였다. 이후 drift rate 방정식을 유도하기 위해 세 가지의 좌표계를 설정하여 불균형질량체에 의해 발생하는 모멘트와 각운동량을 이용하여 drift rate의 유도식을 얻었다. 또한 drift rate에 의해 발생하는 틸트각이 커패시턴스 모델에 미치는 영향을 고려하여 기존의 커패시턴스 모델을 다변수 커패시턴스 모델로 변경하여 더욱 구체적이고 정확한 모델이 가능케 되었다. 또한 다변수 커패시턴스 모델의 적용을 통해 와블링 현상이 변위 제어에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 분석된 내용을 바탕으로 변위의 불안정성을 유발하는 요소를 해결하기 위해 보조 전극의 개념을 도입하고 설계하여 발생하는 오차 성분인 변위의 진동폭을 감소시키기 위한 방법을 모색하였다.
마지막으로 보조 전극의 효용성을 검증하기 위해 불균형질량 로터와 drift rate를 반영한 변위 제어 시뮬레이션을 수행하여 보조 전극의 적용으로 오차 성분이 감쇠되는 것을 확인하였다.
일반적으로 진공에서 고속으로 회전하는 회전체는 drift rate라는 특정한 움직임을 발생시키고 이로 인해 발생하는 틸트각에 의해 로터의 변위 불안정성이 높아지게 된다. 이를 분석하기 위해 먼저 로터의 동역학 방정식을 세우고 변위 제어 시뮬레이션을 수행하였다. 이후 drift rate 방정식을 유도하기 위해 세 가지의 좌표계를 설정하여 불균형질량체에 의해 발생하는 모멘트와 각운동량을 이용하여 drift rate의 유도식을 얻었다. 또한 drift rate에 의해 발생하는 틸트각이 커패시턴스 모델에 미치는 영향을 고려하여 기존의 커패시턴스 모델을 다변수 커패시턴스 모델로 변경하여 더욱 구체적이고 정확한 모델이 가능케 되었다. 또한 다변수 커패시턴스 모델의 적용을 통해 와블링 현상이 변위 제어에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 분석된 내용을 바탕으로 변위의 불안정성을 유발하는 요소를 해결하기 위해 보조 전극의 개념을 도입하고 설계하여 발생하는 오차 성분인 변위의 진동폭을 감소시키기 위한 방법을 모색하였다.
마지막으로 보조 전극의 효용성을 검증하기 위해 불균형질량 로터와 drift rate를 반영한 변위 제어 시뮬레이션을 수행하여 보조 전극의 적용으로 오차 성분이 감쇠되는 것을 확인하였다.
목차
제1장 서론 1제1절 연구 배경 및 필요성 1제2절 연구 동향 4제2장 부양형 자이로의 동작 원리 및 모델링 7제1절 동작 원리. 7제2절 수직축 동역학 모델링 171. 동역학 모델링 172. 제어기 설계 193. 변위 제어 시뮬레이션 204. 초기 부양 시뮬레이션 215. 신호 delay를 고려한 제어기 개선 23제3장 불균형질량 로터의 동특성 해석 26제1절 Drift rate 유도 261. 좌표계 및 가정 설정 262. 동역학 식을 이용한 drift rate 유도 28제2절 가정 설정과 파라미터 유도 321. 초기 파라미터 설정 322. 초기 틸트각 유도를 위한 가정 설정. 34제3절 파라미터 적용을 통한 drift rate 계산 391. Drift rate 계산 392. 파라미터 변화에 따른 drift rate 분석 41제4장 다변수 커패시턴스 모델 적용 및 시뮬레이션 43제1절 다변수 커패시턴스 모델 431. 다변수 커패시턴스 모델 적용 배경 432. 다변수 커패시턴스 유도 모델 44제2절 변위 제어 시뮬레이션 481. 다변수 커패시턴스 모델의 적용 482. 변위 제어 시뮬레이션 49제3절 변위 수렴성의 불안정 요소 분석 50제5장 Wobbling 진동폭 감쇄 보상기 설계 51제1절 안정화 모델 개념 51제2절 안정화 모델의 보정 원리 52제6장 변위 제어 시뮬레이션 및 결과 분석 57제7장 결론 62참고문헌 63국문초록 66
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