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Korean Journal of Rheology, Vol.11, No.2, 67-72, June, 1999
자기유변유체를 이용한 회전 각속력 제어
Control of Rotational Angular Speed using Magneto-rheological Fluid
초록
본 연구에서는 가해지는 자기장에 따라 항복응력이 변하는 자기유변유체를 이용한 제동 장치를 개발하였다. 현재 선진국을 중심으로 활발히 연구되어지는 자기유변유체는, 유체에 가해지는 자기장의 변화에 따라 유체의 항복응력이 변하는데, 이러한 성질을 이용하여 제동력의 정확한 제어가 가능하다. 본 연구에서는 개발된 제동 장치를 이용하여, 외부에서 회전체에 가해지는 토크가 변동할 경우에 회전체의 회전 속력을 일정하게 유지시키는 기능을 구현하였다. 회전체의 회전속력을 측정하여, 비례-적분 피드백 제어를 사용하여 구현하였다. 우선, 실험과 시뮬레이션 결과의 비교를 통해 개발된 제동 장치의 매개변수값을 구하였고, 이 값들을 이용하여 비례-적분 피드백 제어 시뮬레이션 결과를 예측하였다. 또한 초기 각속력이 있는 자유낙하실험, 수동 크랭킹 실험들을 수행하여, 개발된 장치를 통하여 회전체의 회전속력을 일정하게 유지할 수 있음을 확인하였다. 이러한 속력 제한 기능은 개발된 제동 장치의 응용의 한 예로서, 회전체의 적절한 물리량을 측정한 후, 적절한 피드백 제어를 가하면, 얼마든지 원하는 다른 기능을 구현해 낼 수 있다.
A magneto-rheological(MR) fluid based rotary loading and braking device is developed. The loading and braking forces of the device are accurately adjustable by controlling the yield stress of MR fluid, so that the vibration control, the precision position control and the speed control of rotating machines equipped with the device can be achieved. As an engineering application, constant rotational speed regulation is conducted using the device manufactured in laboratory, introducing PI control action not only with varying torque due to gravitation, with initial angular speed, but also with constant external torque made by hand. To do this, first, mathematical model was obtained via experiments. And then, simulation was carried out, based on the experimentally identified model. Its result was confirmed through experiment. It is identified by simulation and experimental results that PI action leads to satisfactory control performance in both cases that varying torque due to gravitation, with initial angular speed, and constant external torque are applied.
- Lord Corporation, "http://www.mrfluid.com/,"
- 김정훈, "MR유체를 이용한 반능동 마운트의 설계, 제작 및 모델링," 한국과학기술원 기계공학과 석사논문 (1996)
- "Magneto-Rheological Fluid Devices," U.S. Patent, 5,284,330 (1994)
- Weiss KD, Duclos TG, Carlson JD, Chrzan MJ, Margida AJ, "High Strength Magneto and Electro-Rheological Fluid," SAE Paper, 932451
- Jolly MR, Bender JW, Carlson JD, "Properties and Applications of Commercial Magnetorheological Fluids," SPIE 5th Annual Int Symposium on Smart Structures and Materials, San Diego, CA (1998)
- Carlson JD, Catanzarite DN, Clair KA, "Commercial Magneto-Rheological Fluid Devices," Proceedings 5th Int. Conf. on ER Fluids, MR Suspecsions and Associated Technology, W. Bullough, Ed., World Scientific, Singapore, pp. 20-28 (1996)
- Carlson JD, Weiss KD, "A Growing Attraction to Magnetic Fluids," Machine Design, Aug. 8, pp. 61-66 (1994)
- Weiss KD, Carlson JD, Nixon DA, "Viscoelastic Properties of Magneto- and Electro-Rheological Fluids," Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 5, pp. 772-775 (1994)
- Kim JH, Lee CW, Lee SK, "Modeling of Magneto-Rheological Fluid Based Semi-Active Mount," Proceedings 3rd Int. Conf. on Motion and Vibration Control, Chiba, Japan, Vol. 3, pp. 164-169 (1996)
- 이종원, 김정훈, 정재성, "자기유변유체를 이용한 제동 장치 겸용 제동 장치," 특허출원 제 65607호 (1997)
- 이호근, 임준식, 최승복, 강윤수, 서문석, 신민재, "전극 간극, 길이 및 재질에 따른 가변 ER댐퍼의 댐핑력 특성," 한국자동차 공학회 논문집, Vol. 7, No. 2 (1999)