1자유도계 자기부상 시스템의 제어(논문 형식)

소개글

1자유도계 자기부상 시스템의 제어(논문 형식)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 연구배경 및 연구목적
2
. 모델링 및 제어기 설계
2.1 모델링
2.1.1 자기부상 시스템에 대한 기본 수학적 모델의 선형화
2.1.2 자기저항
2.1.3 공기층 면적
2.1.4 Air gap에 저장되는 에너지
2.1.6 선형화
2.1.7 라플라스 변환
2.1.8 시스템 파라미터
2.1.9 전달함수
2.2 Bode 선도
2.3 제어기 설계

3. 시뮬레이션

4. 실험

5. 결론

본문내용

1 자유도계 자기부상 시스템의 제어 시험
1. 연구배경 및 연구목적
자기부상을 이용한 기계적 시스템은 소음, 마모, 마찰, 열 등을 최소화할 수 있으며 제어 전자석을 사용함으로써 어떤 범위에서나 강성을 임의로 설계 할 수 있어 진동 감쇠계수가 크다는 장점이 있고, 또한 부상을 통한 비접촉 특성으로 고속화가 가능한 것이 특징이다. 이러한 자기부상 시스템의 장점을 응용한 자기부상열차, 자기베어링, 자기헤드 등의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 자기부상열차에 대해서는 차륜에 의한 마찰을 제거함으로써 에너지 효율의 향상, 레일설치 비용의 절감, 승차감과 주행속도의 향상을 기대할 수 있다.
자기부상 시스템은 부상력을 얻는 방법에 따라 반발부상방식과 흡인부상방식으로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 흡인식 자기부상방식을 채택하여 단일 전자석에 대하여 운동을 상,하 1자유도로 제한한 상태에서 시스템의 모델링오차와 작용외란을 고려하여 안정성을 확보한 제어기를 설계하고 시뮬레이션 한 후, dSPACE를 이용하여 실험을 수행하려고 한다.
2. 모델링 및 제어기 설계
2.1 모델링
2.1.1 자기부상 시스템에 대한 기본 수학적 모델의 선형화
2.1.2 자기저항
중심에서 나오는 자속밀도는 끝에 나오는 자속밀도의 2배가 되므로 절반모델을 고려한다.
2.1.3 공기층 면적
2.1.4 Air gap에 저장되는 에너지
절반 모델에서의 힘만 고려했기 때문에 전체 힘 F는 2f가 된다.
2.1.6 선형화
2.1.7 라플라스 변환
2.1.8 시스템 파라미터
2.1.9 전달함수
2.2
자기부상 시스템에 대한 기본 수학적 모델의 작동점에 대한 선형화된 식을 바탕으로 시뮬레이션을 수행하였다.
2.3 제어기 설계
3. 시뮬레이션
PD제어를 통한 Root Locus 선도에서 K값을 구하여 시뮬레이션한다.
4. 실험
5. 결론
본 연구는 단일 전자석에 대하여 운동을 상,하 1자유도 운동으로 제한한 상태에서 시스템의 불안정요소와 작용외란을 고려하여 추분한 안정성과 성능을 확보한 제어기를 설계하는 것이다.

키워드

자기부상,   1자유도,   제어,   시스템