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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 홍예선
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 한국항공대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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유압 실린더의 변위를 제어하기 위하여 서보 밸브와 유압 실린더를 일체화한 형태의 밸브 제어형 전기유압구동장치(Electro-hydraulic Actuator)는 빠른 응답성과 정밀 제어가 가능하기 때문에 항공기, 건설기계, 공작기계 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 서보 밸브에서의 큰 압력 손실로 인한 낮은 시스템 효율은 밸브 제어 시스템을 사용하는 사용자에게 있어서 큰 부담이 되고 있다.
본 논문에서는 밸브 제어형 전기유압구동장치의 시스템 효율을 높이기 위한 일환으로써 펌프의 회전속도와 펌프의 배제용적을 제어하는 일종의 하이브리드 제어 시스템을 제안하였다. 하이브리드 제어 시스템은 위치 명령 신호가 없는 아이들링 모드에서 펌프의 회전 속도와 경사판 각도를 각각 300rpm, 6.5도의 최저 수준으로 낮추어 불필요한 아이들링 소비 동력을 최소화 하였다. 이를 통해 1800rpm으로 정속 회전하면서 압력보상기를 이용하여 배제용적을 제어하던 기존 방식보다 회전 속도를 1/6 수준으로 감소시킴으로써 아이들링 소비 동력을 60%까지 절감할 수 있었다. 작동 모드에서는 경사판 각도를 최대로 고정시키고 동시에 시스템 압력이 일정하게 유지되도록 위치 명령 신호의 절대 속도 성분의 누적평균값을 이용한 feed-forward 기능과 압력 제어기를 통해 펌프 속도가 제어되었다. 이를 통해 기존의 압력 보상형 가변 용적 펌프를 1800rpm으로 회전시킬 때보다 시스템 정압 보상 제어 기능이 개선되었으며, 이에 따라 부하가 작용하는 조건에서 위치 제어 오차를 감소시킬 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 밸브 제어형 전기유압구동장치의 시스템 효율을 높이기 위한 일환으로써 펌프의 회전속도와 펌프의 배제용적을 제어하는 일종의 하이브리드 제어 시스템을 제안하였다. 하이브리드 제어 시스템은 위치 명령 신호가 없는 아이들링 모드에서 펌프의 회전 속도와 경사판 각도를 각각 300rpm, 6.5도의 최저 수준으로 낮추어 불필요한 아이들링 소비 동력을 최소화 하였다. 이를 통해 1800rpm으로 정속 회전하면서 압력보상기를 이용하여 배제용적을 제어하던 기존 방식보다 회전 속도를 1/6 수준으로 감소시킴으로써 아이들링 소비 동력을 60%까지 절감할 수 있었다. 작동 모드에서는 경사판 각도를 최대로 고정시키고 동시에 시스템 압력이 일정하게 유지되도록 위치 명령 신호의 절대 속도 성분의 누적평균값을 이용한 feed-forward 기능과 압력 제어기를 통해 펌프 속도가 제어되었다. 이를 통해 기존의 압력 보상형 가변 용적 펌프를 1800rpm으로 회전시킬 때보다 시스템 정압 보상 제어 기능이 개선되었으며, 이에 따라 부하가 작용하는 조건에서 위치 제어 오차를 감소시킬 수 있음을 확인하였다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구 배경 11.2 연구 현황 51.3 연구 내용 7제 2 장 가변 용적형 사판식 피스톤 펌프 82.1 가변 용적형 사판식 피스톤 펌프의 구조 및 작동 원리 82.2 본 논문에서 사용된 펌프에 대한 소개 10제 3 장 하이브리드 제어 시스템의 구성 및 작동 원리 113.1 하이브리드 제어 시스템의 이론 모델 113.2 시스템 방정식 유도 133.3 하이브리드 제어 알고리즘 17제 4 장 시뮬레이션 및 실험 결과 비교 194.1 시뮬레이션 모델 유도 194.2 하이브리드 제어 시스템 실험 장치 244.3 실험 및 시뮬레이션 결과 비교 294.4 시뮬레이션 모델을 이용한 시스템 성능 비교 384.4.1 펌프 공급 유량의 25%에 해당하는 실린더 소비 유량에 대한성능 비교 384.4.2 부하가 작용하는 조건에서 펌프 공급 유량의 25%에 해당하는실린더 소비 유량에 대한 성능 비교 484.4.3 펌프 공급 유량의 75%에 해당하는 실린더 소비 유량에 대한성능 비교 514.4.4 부하가 작용하는 조건에서 펌프 공급 유량의 75%에 해당하는실린더 소비 유량에 대한 성능 비교 594.4.5 임의의 실린더 위치 명령 신호에 대한 성능 비교 614.4.6 부하가 작용하는 조건에서 임의의 실린더 위치 명령 신호에대한 성능 비교 68제 5 장 결 론 70REFERENCES 73SUMMARY 76
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