기계공학응용실험 진동제어 실험 예비 보고서

소개

기계공학응용실험 예비보고서

목차

① 아래 Spring-mass-damper system의 운동 방정식을 세우고 해를 구하시오
1. 과도감쇠운동(Overdamped Motion)
2. 임계감쇠운동(Critically Damped Motion)
3 부족감쇠운동(Underdamped Motion)

2. 진동 시스템의 고유 진동수에 대하여 논하시오

3. 개루프 제어 (Open loop control)와 폐루프 제어 (Close loop control) 제어에 대하여 논하시오.
1. 개루프 제어시스템
2. 폐루프 제어시스템
3. 폐루프 제어시스템, 개루프 제어시스템 간의 차이점

본문내용

2. 진동 시스템의 고유 진동수에 대하여 논하시오

영어로는 Natural Frequency라고 하는데 말 그대로 해석해보면 어떤 물체가 가지고 있는 고유의 진동수이다. 물체의 강성과 질량에 관련된다. 즉 고유진동수=(강성/질량)^(1/2) 이라는 식으로 나타낼 수 있으며, 강성이 4배증가하면 고유진동수는 2배 증가하고, 질량이 4배 증가하면 고유진동수는 2배 감소함을 알 수 있다. 이러한 고유진동수와 외부진동수가 일치하게 되면, 그 물체에 심각한 변형이 발생합니다. 즉 파손이 될 수 있다는 뜻입니다. 그런데 어느 물체나 `감쇠(Damping)`라는 특징이 있습니다.
모든 지구위의 물체는 지구가 잡아당기는 힘을 받습니다. 이렇게 힘이 작용하는 곳을 `장`이라는 이름을 붙여 말하고, 따라서 우리는 지구의 `중력장` 안에 갇혀 있다. 용수철에 어떤 추를 달아 매달아 놓으면, 추의 무게에 따른 힘으로 지구가 잡아당겨 늘어난다. 용수철이 약해서 망가지지 않을 정도이내에서는 (이것을 `탄성영역`이라고 합니다.) 추에 아래위 방향의 힘이 조금이라도 더해지면, 추는 아래위로 흔들리게 된다. 이때, 추의 무게와 지구의 중력 힘과 용수철의 힘의 세기로 결정되는 어떤 빠르기로 흔들리게 되는데, 만약 진공에서라면 말할 것도 없고, 공기 중에서도 상당히 정확한 빠르기로 움직이게 된다. 위에서 진공에서라면, 공기의 저항이 없어서 더 정확한 진동의 빠르기는 위에 말한 3가지 외의 것에는 영향을 받지 않게 되므로, 이때, 진동수는 고유진동수가 된다. 고유진동은 위와 같이 ‘흔들릴 수 있는’ 모든 물체가 가지는 물체고유의 진동입니다. 물체가 크던지 작던지, 아무리 크던, 아무리 적던지 고유진동을 하는 빠르기가 있다. 진동의 조건이 되고, 고유진동이 전해지면, 그 빠르기로 진동을 하며, 또한 같은 진동성분을 흡수하거나 토해놓게 된다.
예를 들어 어떤 큰 다리가 있다면, 그 다리도 흔들릴 수 있는 물체이므로 용수철의 성질을 가진 것인데, 지진의 진 동속에 그 다리의 고유진동수의 진동이 들어 있으면, 지진의 진동에서 그 에너지를 다리가 흡수하여 진동을 하게 된다. 크기, 질량, 모양 등에 따라 고유진동수는 달라지지만, 일단 가지고 있는 고유진동수는 모양, 크기, 질량들이 바뀌지 않으면, 그대로일수 밖에 없다.

참고자료

· 없음