공기압 서보 액추에이터 시스템의 추적제어 실험 연구 (An Experimental Study of Tracking Control of Pneumatic Servo Actuator System)

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 22권 / 5호 / 27 ~ 35페이지
· 저자명 : 한성건, 김형의

초록

공기압 서보 액추에이터 시스템은 일종의 추적제어 시스템으로 이용된다. 본 시스템의 레이아웃은 두 주요부분인 공기압과 유압으로 구성된다. 본 연구의 주요목표는 챔버내의 충격력으로 발생한 피스톤 가속도를 정확히 제어하는 것이다. 장래의 최종 목표는 이 연구를 통해 차량 충돌 시험을 위한 시뮬레이터를 개발하는 것이다. 피스톤 가속도는 유압으로 작동하는 마찰 제동 시스템으로 제어할 수 있다. 서보 액추에이터 시스템은 처음에는 선형 시스템으로 변환되며 그리고 나서 추적 제어기가 개발된다. FPGA을 기반으로 하는 PID 제어기를 사용하는 현 시스템은 시스템의 요구조건을 만족시키기 위해 대략 0.3초 이내의 실행시간을 허용한다. 실험 결과는 비선형 피드백 제어에 의한 실린더의 압력, 속도, 가속도 응답을 보여준다. 목표 추적 결과는 시험 데이터와 좋은 일치를 보여주고 있다. 충돌시험은 신형 차량 설계를 확인하기 위한 중요한 단계이다. 그러나 시험을 수행하는데 있어서 고 비용으로 인해 충돌 시험 횟수를 제한하므로 충분한 데이터를 얻지 못한다. 가속 추적제어 알고리즘을 이용하여 차량 충돌의 시뮬레이터는 차량 개발 시간을 줄이고 저 비용 및 안전평가 시험을 위해 반드시 필요한 도구가 될 것이다.

영어초록

A servo controlled pneumatic actuator system is employed as a kind of tracking control system. Layout of our system consists of two main parts, pneumatic and hydraulic systems. Currently, our main goal is to control the piston acceleration precisely that is generated by impact power in the chamber. In future, our final goal is to develop a simulator for vehicle crash tests through this research. The piston acceleration can be controlled by a hydraulically actuated friction brake system. The servo actuator system is initially transformed into a linear system description and then a tracking controller is developed. Our system using PID controller based on FPGA allows execution time around 0.3 seconds to match our assumption for system requirement. The test results have demonstrated pressure, velocity and acceleration responses of the cylinder with the nonlinear feed-back control. The target tracking results are shown to be consistent and in good agreement with the test data. A crash test is an important step to validate the novel car design. However, high cost in experimental testing limits the number of crash tests, resulting in inadequate data collection. Therefore, the simulator of vehicle crashes using an acceleration tracking control algorithm will become an indispensible tool for shortening not only automobile development time and lowering costs, but also safety evaluation testing.

참고자료

· 없음