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하이브리드 자동차

Now & Future of Hybrid Car목 차Ⅰ. Abstract3Ⅱ. 서론4Ⅲ. 본론1. 미래형 자동차의 개발과 필요성1.1 화석 연료와 화석연료의 가능성61.2 자동차용 대체 연료122.하이브리드 자동차의 원리와 종류2.1 전기모터 종류에 따른 분류162.2 하이브리드 시스템의 분류182.3 하이브리드 운전 시스템193. 하이브리드 자동차 장? 단점214. 하이브리드 자동차의 기술개발 동향215. 기업별 개발동향5.1 혼다 IMA 시스템245.2 도요타의 하이브리드 시스템255.3 닛산의 하이브리드 시스템286.플러그-인 하이브리드 자동차용에너지 저장시스템 개발 동향6.1 배경 및 개요296.2 플러그-인 하이브리드 자동차 개발동향306.3 PHEV용 에너지 저장시스템 개발동향31Ⅳ. 결론34Ⅴ. 향후 전망35Ⅵ. 참고 문헌38AbstractsThis report is written to inform what hybrid Car is and why we must study hybrid Car-system. The investigation is based on Government site, KAMA(Korea Automobile Manufacture Association), The papers related to Hybrid Car.Environmental-pollution and Resource-Exhaustion are being issued in the world. They, USA and EU, bring that problems on the table and have dedicated to fix those. Recent It is accelerated by Obama's Green policy. The efforts of the change has affected the world vehicle industry. That industry is being transforming to make up for Protecting Environmen수백만 달러에 해당하는 원유, 석유생산품, 액화천연가스 등의 화물을 운반하고 있다.? 타 연료로의 전환과 저장 : 화석연료는 한 형태에서 다른 형태로의 변환이 가능하다. 예를 들어 액체나 기체연료는 석탄으로부터 얻어질 수 있으며, 화석연료는 플라스틱, 섬유 그리고 다른 화학물질을 위한 원료이기도 하다.불행하게도 많은 양의 연료를 태우는 것은 큰 환경적 영향을 일으킨다. 가장 주목하여야 할 것은 날씨 변화, 산성비, 스모그를 유발하는 산화물, 미립자, 이산화탄소나 기타 오염물질 형태의 대기오염이다. 화석연료의 연소에 의해 유발되는 환경적 영향은 21세기 동안 우리가 경제적으로 이용할 수 있는 유한자원의 공급을 고갈시킬 수 있을 것이다. 우리다 이용할 수 있는 화석연료의 양을 이야기할 때 매장량과 경제적 자원, 기초자원을 구분할 필요가 있다. 〈Fig 1〉에서 경제적 자원은 현 가격으로 현재 기술력에 의해 생산할 수 있는 증명된 매장량을 의미한다. 생산할 수 있는 증명된 매장량과 비용 때문에 이용할 수 없는 매장량을 의미한다. 기초자원에 적은 이물질들이 발견될 때 가격이 상승할 수 있고, 혹은 편리한 기술이 생산가격을 낮출 때 좋은 경제적 자원이 될 수 있다.1) 석유석유는 에너지원으로서 뿐만 아니라 이루 헤아릴 수 없는 석유 제품을 만들어 오늘날 우리들은 석유 제품 없이는 하루도 생활할 수 없는 석유문명시대를 낳았다. 그러므로 석유를 지배하는 자가 세계를 정복하는 단계에 이르렀으며 현대문명을 좌우하는 마력으로 등장하고 있는 것이다. 원유는 각종 해저생물의 유해와 육지에서 바다로 흘러들어간 유기물의 집적체로 생각된다. 해저는 산소가 부족하므로 침적된 유기물은 메탄이나 분자량이 큰 탄화수소로 변한다. 퇴적작용이 계속됨에 따라 이 침전물은 지하 깊이 매몰되어 가해지는 열과 점토분의 촉매작용으로 유기물의 일부가 원유로 변하여 천연가스와 함께 집적체인 트랩(trap)을 형성한다.트랩은 대륙내의 대평원 또는 대륙붕 해역에서는 지층의 경사가 매우 완만하고 교란을 적게 받아 의 입지는 약화될 것이다. 반면에 확인된 세계 매장량의 거의 2/3를 차지하는 페르시아 만 인접국들은 현재 세계 전체의 28%를 생산하고 있다. 현재의 향후 수십 년 내의 생산율은 미국과 러시아에서의 석유 생산과 매장량이 줄고 있긴 하지만 증가할 것으로 보고 있다.④비전통적 원료 - 석유거의 모든 시대를 거슬러 올라가면 석유는 유전에서 액체로 생산되었다. 그러나 합성원유로 추출되고 처리될 수 있는 암석과 모래와의 혼합된 석유의 다른 형태들이 있다. 두 가지의 풍부한 자원은 바로 타르모래와 혈암유이다.역청(bitumen)이라고 하는 것은 아스팔트와 같은 탄화수소를 함유한 타르모래를 채굴한 후에 그 물질은 역청을 액화시키고 분리하도록 가열된다. 그 역청은 그리고 나서 화학적 이물질을 제거하고 합성원유로서 가장 큰 상업용 생산을 지원하고 있다. 1980년 중 이 계획은 세계 유가와 상응하는 가격에 캐나다 자국 석유의 약 10%를 지원했다. 그러나 오염 통제나 환경 정화 비용이 점차 분산되었을 때 타르모래로부터의 합성원유의 가격은 상당히 높아진다. 그럼에도 불구하고 이 어마어마한 캐나다의 매장량은 세계 전체 석유 매장량만큼의 원유인 9.7백만 배럴정도로 추정된다.미국에서 석유혈암(oil shale) 기술을 개발하려는 프로젝트가 케로겐(kerogen)이라 불리는 고체 탄화수소 실험들로 수십 년 동안 진행되고 있었고, 그것이 개발되었다면 아마 적어도 수십 년 동안의 미국 석유 수요에 맞먹는 양일 것이다.2) 천연가스천연가스는 석유와 같이 산출되는 석유가스와 유전과 직접적 관계가 없는 메탄가스(methane GAS)가 있다. 즉 천연가스의 매장은 석유의 매장과 깊은 관계가 있으므로 석유가 발견되면 이 천연가스도 같이 발견되는 것이 통례이다. 이 천연가스는 석유보다 유황분이 적어 깨끗하게 연소가 잘 되고 오염물질의 배출이 적은 장점이 있으므로 난방, 전력생산, 자동차 동력원으로 최근 사용이 급증하고 있다.중요한 매장국을 보면 1991년 세계의 확인 매장량 1,191,630억는 가변연료용 차량이다. (Flexible Fuel Vechicles : FFV)즉 이러한 차량의 엔진은 순수 알콜에서 순수 가솔린뿐만 아니라 두 가지 연료로 임의의 농도로 혼합하여 사용할 수도 있다. 이들 차량에서는 광학센서 등을 이용하여 혼합연료의 조성비를 인식하여 자동적으로 공기와 연료의 흐름과 점화시기 등을 조절한다. 메탄올, 에탄올의 경우 모두가 가솔린에 비해 옥탄가가 높아서 불꽃점화 방식의 엔진에 적합한 연료이다. 즉, 높은 옥탄가로 인하여 압축비를 높일 수 있어서 엔진효율이 향상되는 효과가 있다.그러나 이에 반해 이들 알콜의 경우에 세탄가가 너무 낮아서 디젤엔진의 연료로서는 적합치가 않다. 알콜류를 디젤엔진에 이용하기 위하여 글로우 플러그, 스파크 플러그, 점화 촉진 장치와 디젤연료의 파일럿 차져 등에 대한 개발이 진행되고 있다. 또한 알콜의 경우에는 낮은 증기압으로 인해 저온에서 시동성이 저하된다. 연구결과에 의하면 첨가제와 함께 가솔린 15%, 알콜 85% 혼합연료의 경우 시동성이 가장 우수하였으며 이 경우 영하 30℃에서도 엔진시동이 가능하였다.알콜 연료 충전소가 널리 보급되기까지는 가변연료 차량이 알콜 전용차에 비해 보다 많은 장점을 가진다. 이러한 가변연료 자동차는 점차 알콜 연료에 적합한 보다 엔진효율이 높은 차량으로 대체될 것이다. 즉, 메탄올이나 에탄올 전용 자동차는 높은 옥탄가에 따른 높은 압축비를 얻을 수 있으므로 엔진효율을 향상 시킬 수 있을 뿐 아니라 연료 혼합비 감지센서 등이 필요 없게 되어 엔진 시스템을 보다 단순화 할 수 있다.⑥ 액화 석유가스 → LPG는 가스 상태의 연료이므로 공기와 연료 혼합체는 저온 시동 보조제가 필요치 않다. 불꽃 점화방식 엔진의 경우에 LPG를 대체연료로 이용하면 LPG가 증기화 상태이므로 엔진으로의 공기흐름을 감소시키기 때문에 약간의 에너지 손실이 있다. 그러나 가솔린에 비하여 LPG가 5～10% 정도 옥탄가가 높으므로 고 압축비를 얻을 수 있어서 LPG 사용에 따른 다소의 에너지 손실을 충분Distance ExpandedLight Battery WeightGood Efficiency of EnergyHybrid Recycling CarEngine + Recycling Sys.Motor + Recycling Sys.Good Efficiency of EnergyA Small of Emission GasHybrid Gas Turbine CarGas Turbine + MotorDiverse Energy ResourcesSub Diesel Electronic Hybrid CarDiesel + MotorControling Emission Gas Under High Pressure< Sheet 2. Advantages According to The Hybrid Engine Types >② 장 점- 연비가 기존 자동차에 비해 약 2 배 향상- 배출 가스는 CO₂가 약 1/2, CO, HC, NOχ 도 규제치의 1/10 수준- 전기 자동차의 단점인 항속거리와 동력 성능을 가솔린 기관이 보충- 내연기관의 단점인 배출 가스와 소음 등의 문제를 전기 모터가 해결- 별도의 충전소가 필요 없음③ 단 점- 기존 자동차에 비해 출력은 저하- 엔진과 배터리 + 전기 모터가 너무 무거움- 값이 비쌈- 자원 한정4. 하이브리드 자동차의 기술개발 동향일반적으로 하이브리드 자동차는 두 가지 이상의 동력원을 이용하여 주행하는 자동차를 말하며, (Fig 4)은 다양한 종류의 하이브리드 자동차를 나타낸 것으로 내연기관과 전동기, 연료전지와 축전지, 내연기관과 플라이 휠, 연료전지와 가스터빈을 두 동력원으로 사용한 것을 보여주고 있다.4.1 미국미국의 경우 부시대통령이 주창한 Freedom Car 계획에 의거 외국산 석유 의존도 저감, 환경보존 등 국가적으로 전폭적인 지지를 받고 있고 에너지성, 통산성, 교통성 등 7개 정부기관과 19개의 국립연구소의 주관으로 Big 3(Ford, Chrysler, GM), 350개 이상의 자동차 부품업체, 대학, 연구소 등이 참여하여 1993년부터 10년이브리드

공학/기술| 2009.12.21| 38페이지| 5,000원| 조회(436)

네트워크, 산업화, 지구 온난화 현상, 하이브리드 자동차, 배출 가스, 기술 문명

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PID 실험 제어

PID Control Experiment of D.C MotorA) Speed ControlThe following diagram shows the PI speed control loop for the system.Desiredspeed(rpm)SpeedOutputVoltageVolt+-PIcontrollerMotorDriverMotor150rpm1) Convert the analog PI controller to a digital control algorithm, and implement the algorithm on the Motor Kit. You can select the control loop time(T) in the range of 10 msec. to 50 msec.Simulink Block Diagram (Simulation)Matlab의 Simulink를 이용하여 예제의 다이어그램과 같은 블록 다이어그램을 생성한다. pi controller를 discrete으로 지정하여 실제 continueous하지 않은 시스템에서의 출력을 시뮬레이션 할 수 있게 설정한다. I gain을 0으로 우선 설정하고 P gain을 조절하여 overshoot가 발생하지 않는 범위에서 desire velocity에 가장 근접하는 P gain을 찾는다. 찾은 P gain에 I gian을 추가하여 steady state error를 제거하는 I gian을 찾는다.최종적으로 찾아진 각각의 gain 값과 그에 따른 시뮬레이션의 출력을 Scope를 이용하여 확인할 수 있다. Sampling Time은 0.01로 10msec를 사용하였다.시뮬레이션을 통해서 구한 P Gain과 I Gain은 다음과 같다.P Gain :0.09I Gain :0.132) Compare the experimental results with the simulation results(PI control) of the last report with the same P, I gains. (Compare esp기 위해 DAQ 카드를 이용하여 시뮬레이션을 통해 얻은 P gain과 I gain을 입력하고 모터를 PI제어 하였다.시뮬레이션에서 구한 P Gain과 I Gain을 사용하였을 때 overshoot는 발생하지 않지만 심한 오실레이션이 발생하는 것을 확인 할 수 있었다. 실제 모터의 응답은 매우 늦기 때문에 샘플링 타이밍을 조절하여 제어 주기를 낮추면 오실레이션을 줄일 수 있을 것이다. 이 때 사용한 PID 제어는 Matlab에서 제공하는 PI Block을 사용하였으며 다음이 직접 프로그램한 결과이다.CVI를 이용하여 PID 알고리즘을 프로그램해 보았고 이를 통해서 얻은 값을 왼쪽과 같이 Matlab을 통해서 Plot 시켜보았다. 프로그램을 통해서 모터키트로부터 실제 속도를 받아본 값이 좌측에서 노이즈가 심하게 섞여 있는 것을 확인하였다. 거의 비슷한 Rise Time을 가지는 것을 확인할 수 있었으나 실제 실험에서 Overshoot가 많이 나타나는 것을 확인하였다.[ 프로그램 Source Code]t = Timer();loop_time = t - pre_t;if(loop_time > timer_interval*0.8){DAQmxReadAnalogScalarF64 (analog_input, 10.0, &motor_rpm, 0);motor_speed = 150*motor_rpm;err = (desired_speed - motor_speed);// 목표치와 실제치의 차이err_sum += (err*timer_interval);// 적분dt_err = (err - pre_err)/timer_interval;// 미분pid_output = (err*Kp) + (err_sum*Ki) + (dt_err*Kd);// PID 제어if(pid_output > 10)pid_output = 10;if(pid_output < -10)pid_output = -10;DAQmxWriteAnalogScalarF64 (analog_output, 1, 10.0, pid_output, 0);// ;output[0] = desired_speed;output[1] = motor_speed;// Data 저장fprintf (fp_write, "%lfn",motor_speed);data_index++;// StripChart에 목표값과 실제 속도를 나타낸다.PlotStripChart (panelHandle, PANEL_PID, output, 2, 0, 0, VAL_DOUBLE);// 실제 속도를 Numeric에 나타낸다.SetCtrlVal (panelHandle, PANEL_Actual_Speed, motor_speed);pre_t = t;B) Position ControlThe following diagram shows the PID position control loop for the system. As a mean of measuring the position, we will use the encoder in the motor kit. The encoder gives 500 pulses for a 360 degree rotation of the motor shaft.Desired Position(degree)radradPulsedegree+-PID controllerMotor DriverMotorVoltrad/sec1) Through SIMULINK simulations, find a good PD control gain pair satisfying the following specification.§ Conditiona. No steady state errorb. Overshoot less than 5.0 %c. Minimum rise timeSimulink를 이용하여 예제의 다이어그램과 같이 시스템을 구성하고 시뮬레이션을 하였다.PI 제어에서의 gain 값을 찾을 때와 마찬가지로 P Gain의 값을 먼저 정한 다음에 D Gain의 값을 구하였다. 그래프에서 보면 빠른 응답속도와 5% 미만의 overshoot와 steady state error가 발 low pass filter for D-control action(i.e. for differentiated error signal). Here, you need to test the digital filter algorithm off-line using MATLAB( p-value in the filter greater than 0.2 (with the sampling time 10msec.) would be fine). First, get a motor position signal when you run the motor, and use MATLAB to get the numerically differentiated position signal and test the digital filter algorithm for reducing the noise induced by the numerical differentiation. You need to submit a MATLAB plot that compares the filtered and the unfiltered signals.first order low pass filter를 적용한 시뮬레이션의 출력이다. 원래 필터를 적용하기 전과 비교하여 p값을 0.21로 하였을 때, 0.5로 하였을 때보다 overshoot가 작아지고, 노이즈가 많이 걸러진 것을 확인할 수 있다.3) Using the gain obtained from the simulation, implement PD controller on the Motor system with and without the digital filter. Compare the experimental results with and without the digital filter. Also, Compare the experimental results with the simulation results.필터를 적용 유무에 따른 시뮬레이션 결과와 마찬가지로 필터 적용 유무에서 모터의 실제 응답속도에 따라 시뮬레이션에서는 rising time이 짧아 응답이 즉각적임을 알 수 있지만 실제 실험에서는 rising time이 상대적으로 긴것을 알 수 있다. 또 필터의 적용 유무에 따라 출력되는 값이 delay되는 것을 확인할 수 있다. digital algorithm에서 digital filter를 사용하지 않은 것과 digital filter를 사용한 것에 대한 그래프를 살펴보면 overshoot가 사라지는 filter의 효과를 확인 할 수 있다.[ 프로그램 Source Code]t = Timer();loop_time = t - pre_t;if(loop_time > timer_interval*0.8){DAQmxReadAnalogScalarF64 (analog_input, 10.0, &motor_rpm, 0);motor_angle = (double)motor_rpm*500/360;err = (desired_speed - motor_speed);// 목표치와 실제치의 차이err_sum += (err*timer_interval);// 적분dt_err = (err - pre_err)/timer_interval;// 미분pid_output = (err*Kp) + (err_sum*Ki) + (dt_err*Kd);// PID 제어if(pid_output > 10)pid_output = 10;if(pid_output < -10)pid_output = -10;DAQmxWriteAnalogScalarF64 (analog_output, 1, 10.0, pid_output, 0);// 아날로그 출력pre_err = err;pre_motor_rpm = motor_rpmoutput[0] = desired_speed;output[1] = motor_speed;// Data 저장fprintf (fp_write, "%lfn",motor_speed);data_index++;// StripChart에 목표값과 실제 속도를 나타낸다.PlotStripChart (panLE);

공학/기술| 2009.12.04| 7페이지| 2,500원| 조회(328)

PID, 제어공학, Speed Control, Position Control

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자동차 범퍼빔(Bumper Beam)의 구조설계과 FEM해석

자동차 범퍼빔(Bumper Beam)의 구조설계과 FEM해석Key Words :Auto bumper system, Beam theory, Finite Element MethodAbstractNowadays, there are many attempts to develop auto bumper systems. In this study, it is performed to develop a new auto bumper system. The basic model is real bumper of 'santafe'. The main purpose of the development of a new bumper system is to reduce the stress caused by external impact to the car body . In the investigation, a beam theory is used to model the back bumper, and a FEM is also used for calculating deflection and stress distribution of the bumper subjected to the external impact.1. Introduction● purpose of this report현대에는 자동차산업이 발달하고 소비자의 요구가 더욱 다양해짐에 따라 여러 기능의 조합으로 인해 차체의 무게가 증가하고 있다. 따라서 이에 따른 차량의 경량화가 중요한 문제이다. 이러한 문제는 자동차 부품의 구조를 최적화함으로써 해결할 수 있다. 자동차의 여러 부품 중에서 범퍼(bumper)는 자동차의 앞과 뒤에 장착되어 경미한 충돌시 충돌에너지를 최대한 흡수하며 과도한 충돌시에도 최대한의 강도와 에너지 흡수 능력을 발휘하여 차체의 변형을 최소화 시켜주는 역할을 하는 자동차 외장부품이다.범퍼는 범퍼 빔(bumper beam), 범퍼 스테이(bumper stay), 범퍼 페시아(bumper fascia)로 구성되며 충돌시 가장 중요한 역 얻기 어려우므로 범퍼 빔과 범퍼스테이를 대상으로 하여 최적 설계하는 연구가 많이 진행되고 있으며 본 연구에서는 이미 시중에서 시판되고 있는 자동차의 범퍼를 창의적 기계시스템설계 과목에서 배웠던 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 분석하고 범퍼빔 단면을 redesign하여 최적설계를 하는데 목적이 있다.2. Definition of Problem2.1 Object of ModelingFigure 2. Real bumper범퍼의 역할은 충돌력으로부터 차체의 변형을 최소화하는 것이므로, 각종 충돌력에 대해 변형량을 최소화하는 것이 중요한 설계목표가 되며 이를 달성하기 위해서는 범퍼에 가해지는 충돌력을 대부분 흡수하는 범퍼빔의 단면 형상이 가장 중요하여, 다음으로는 충돌력을 지지하는 스테이의 형상이 중요한 설계인자가 된다. 이에 따라 본 연구에서 모델링할 범퍼는 현대자동차의 산타페의 뒷 범퍼로 이 모델의 범퍼빔의 Redesign을 대상으로 한다.2.2 Modeling and Analysis Method본 연구에서는 이미 설계되어있는 범퍼를 redesign하여 성능을 향상 시키는데 있다. 하지만 실제 범퍼에서 얻을 수 있는 정보에는 한계가 있으므로 몇 가지의 가정설정을 통해 충돌시 가장 중요한 역할을 하게 되는 범퍼빔의 최적 단면형상을 Redesign하도록 하였고 그에 필요한 해석내용을 설정하였다.1)가정설정- 범퍼스테이는 최적화되어있는 상태로 가정하여 범퍼빔의 단면 형상만을 고려한다.- 실제 모델과 완벽하게 일치하는 모델이 아닌 근사화한 모델을 통해 해석상의 효율을 높인다.- 범퍼빔(bumper beam)의 단면의 두께는 실제 측정치인 2mm로 설정하였다. 이는 측정치이므로 아주 정밀한 수치는 아니다.- 범퍼빔(bumper beam)과 범퍼페시아 사이에 있는 Energy Absorber는 어떤 물질을 사용했는지 현재 확인하기 어려우므로 일반적으로 많이 사용하는 Polyurethane으로 가정하였다.- 입력으로 가해지는 Impact는 에너지 보존법칙과 운동량해 본다.- 해석상에서의 안전율은 다음과 같은 데이터를 바탕으로 설정하였다.알루미늄(범퍼빔 재료)∴331MPa/255MPa = 1.29시스템의 Geometric한 modeling은 3D CAD 프로그램인 ProE를 사용하였고 정적해석은 FEM기반의 유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 사용하였다.Figure 3. Modeling of Bumper by ProE3. Method Logic기본 해석모델은 범퍼빔과 스테이, Energy Absorber로 구성하였으며 기본적으로 범퍼페시아의 형상에 나머지 범퍼빔과 스테이가 맞추어져 있기 때문에 범퍼페시아를 기반으로하여 나머지 부품을 모델링 하되 실제 정적해석에서는 범퍼페시아를 제외한 범퍼빔만을 해석하였다. 전체적인 모델을 ProE로 모델링하고 ANSYS를 통해 임의의 이동속도에 대해서 벽에 충돌했을 때 가해지는 힘을 계산하여 충돌시 어떠한 결과를 보이는가를 관찰하였다.3.1 해석절차3.2 Definition of Material Property범퍼에 사용될 재료는 알루미늄 A16082-T6이며 충격흡수제로서 사용될 재료는 폴리우레탄이다. 이들의 물성치는 다음과 같다.재료A16082-T6PolyurethaneE(MPa)7000093v0.330.25Density(Kg/m^3)27739873.3 Approximation of Impact Force1)충돌 조건Figure 4. Test Condition고정된 기둥에 차량이 후진하여 충돌하는 것으로 조건을 정한다. 기둥은 차량의 충격력에 대해서 충분히 견딜 만큼 견고하다.2)차량 조건질량(Kg)속도(m/s)차량18202.35m/s차량의 속도는 충돌해석시 사용하는 5mph를 m/s단위로 변환한 2.35m/s로 결정하였다. 이 속도는 저속충돌 테스트에 사용되는 속도이며 이는 IIHS(Insurans Institute for High Way Safety)에서 사용되어지는 충돌실험이다. 또한 모델로 한 차량의 총 질량은 1820kg이다.3)충격력충돌현상을 다음과 같이 정의하였다.차체가상에서 주어지는 힘의 크기는 4067.7N이며 1초 동안 이 힘이 가해지게 된다.4)Direction of Impact Force & Fixed Point주어지는 힘의 방향은 범퍼 정면에 수직하게 작용하도록 하였다. 고정점은 두 개의 Stay로 하였다.3.4 Basic structure Analysis & Redesign기본구조로써는 실제 범퍼에 장착된 범퍼빔의 단면을 근사화하여 얻은 다음 모델로 시뮬레이션 한다.Figure 5. Basic Structure이 구조에서 새로운 디자인을 추가하여 범퍼빔 단면을 바꾸어 주었다. 충격하중에 의해 알루미늄 범퍼의 단면에서 발생하는 응력의 대부분은 굽힘 응력이다. 이를 더 잘 견딜 수 있도록 단면에 변화를 주었다. 새로운 디자인은 기본적으로 고체역학과 기계시스템설계에서 배운 일반 빔과 I빔의 비교에 착안하여 설계하였다. 모두 4가지의 단면 디자인은 가로x세로의 길이가 모두 동일한 범위 내에 존재한다. 이는 새롭게 설계한 범퍼빔을 사용하더라도 이전 부품과 외곽 크기가 같으므로 호환이 가능하다는 장점이 있다. 3가지의 단면은 다음과 같다.Figure 6. First Structure위의 구조는 단순히 basic구조에 가운데 보강재를 추가한 디자인이다.Figure 7. Second Structure원래의 디자인에서 중간 부분에 forming을 추가한 디자인이다.Figure 8. Third Structure처음 디자인에서 마치 H빔처럼 처리하였고 C구조의 모양도 추가시킨 디자인이다.위의 4가지 모델을 범퍼빔의 단면으로 하여 각각의 경우에 ANASYS로 해석하였다.4. Result1)Basic ModelFigure 9. Basic Structure DeformationBasic Model의 변형을 나타낸다. 빨간색으로 갈수록 최대 변형이고 파란색으로 갈수록 최소변형을 의미한다.Figure 10. Basic Structure Stress가운에 작용한 힘에 의해 범퍼빔 가운데에 힘이 많이 걸리고 있음을 알 수 있다. 응력의 분산되는. 부재가 없는 경우에 비해서 변형은 더 늘어난다.Figure 12. First Structure Stress변형은 초기모델보다 증가했지만 힘의 분산에 있어서는 더 우수한 성능이다.3)Second ModelFigure 13. Second Structure Deformation충격흡수재와 빔의 변형이 더 되고 있음을 확인할 수 있다. C자형의 빔형태 디자인의 해석결과이다.Figure 14. Second Structure Stress힘의 분포를 보면 처음 디자인보다 힘 분산이 더 잘되고 있다. 좌측의 새로운 디자인 First Structure보다 최대 응력이 현저히 낮아짐을 확인할 수 있다.4)Third ModelFigure 15. Third Structure DeformationFigure 16. Third Structure Stress세 번째 모델은 충격에 의한 변형은 다소 증가하지만 stress의 분산은 초기모델보다 뛰어난 성능을 보이고 있음을 확인할 수 있다.5. Discussion of Result기본구조 및 새롭게 디자인한 나머지 3경우에 대해서 출력결과를 확인하였다. 표에 나타낸 값은 각 측정치의 max값을 표기하였다. 얻어진 데이터를 표로 정리하면 다음과 같다.ModelDeformation(max)mStress(max)PBasic0.000761911.9022x10^7First0.00107025.8523x10^7Second0.00167381.1745x10^8Third0.00181411.3349x10^81)데이터 분석위의 얻어진 데이터를 바탕으로 새롭게 디자인한 범퍼빔의 단면 중에서 가장 성능이 우수한 것을 찾을 수 있다. 일반적으로 실제 차량용 범퍼를 설계할 때는 다음과 같은 손상기준을 만족해야 한다. 충돌시 범퍼빔의 처짐량이 50mm이하가 되면서 소성변형이 발생하지 않는 탄성영역에서만 거동하여 차량의 엔진, 연료장치 및 냉각장치 등의 각종 부품에 물리적인 손상이 없도록 해야 한다. 따라서 범퍼에 충격이 가해졌을 때 파괴되지 않으면서 충격흡수량이 우수.

공학/기술| 2009.12.04| 7페이지| 3,000원| 조회(1,777)

Finite element metho, 제어공학, Auto bumper sy..

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제어공학1 - Speed Control Simulation of D.C Motor

Speed Control Simulation of D.C MotorPart A) Transfer Function IdentificationProblem) 이론적인 응답과 실제로 측정한 출력 응답을 그래프로 그려 비교하여라.[ Simulink Model ]☞ DAQ Card를 통해서 모터로부터 전압 값을 받아들인다. 그리고 이 값을 Gain 150을 통해서 RPM 값으로 받아들여 이의 상승된 값이 최종 RPM의 63.7%가 되는데 걸린 시간인 시상수()를 찾고 b는 측정된 최종 RPM을 Input Voltage로 나누어 구하였다.Input Voltage(V)측정된 최종 RPM(s)b32550.188543720.319366040.48100.788380.71104.81010701.01107◈ 측정된 결과와 이론적인 값을 비교해 보자.[ 프로그램 코드 ]비교 그래프분석3V측정된 값이 이론 값보다 빠르게 수렴하고 있다. 수렴하는 값이 측정된 값과 이론 값이 거의 일치한 다는 점에서 구한 시상수와 b 값이 바르게 구해졌음을 알 수 있다.4V3V보다 높은 전압이 입력된 만큼 빠른 RPM 값이 측정되었다. 측정된 값이 이론 값보다 빠르게 수렴하였으나 오차가 다소 크게 나타나는 것을 확인할 수 있다.6V위의 전압보다 Rise Time이 길어졌다.8V위의 전압에 비해 Rise Time이 길어졌으며 이론 값에 비해 측정 값의 Rise Time이 짧다는 것을 확인하였다.10V측정된 값은 Rise Time이 거의 2초가 된다는 사실을 확인하였다. 측정값과 이론 값의 오차가 크게 나타났다. 그러나 수렴하는 값은 거의 일치하였다.Part B) Speed Control SimulationThe Desired Specification of Velocity Controller1) By doing SIMULINK simulations. find a good of PI gains satisfying the controller specification.4V의 수렴 그래프수렴 그래프(확대)Simulink Model=0.4,=1.16V의 수렴 그래프수렴 그래프(확대)Simulink Model=2,=1.68V의 수렴 그래프수렴 그래프(확대)Simulink Model=2,=0.9☞ 4V, 6V, 8V 때의 Transfer Function을 이용하고 Lookup Table을 이용하여 Motor Driver의 특성을 주어진 값을 대입하여 설정한 뒤 Simulink Model을 실행하였다. 그 결과 그래프와 PI 값을 위에 첨부하였다.원하는 RPM 값으로는 4V때 600rpm, 6V 때 900rpm, 8V 때 1200rpm을 가지도록 하고 결과 값이 주어진 조건에 해당하는 값이 되도록 PI Gain을 조절하였다. 4V 때는 P gain이 0.4, I gain이 1.1을 두었고 6V 때는 P gain이 2, I gain이 1.6이 되었고 8V 때는 P gain이 2, I gain이 0.9를 설정하여 위와 같이 Overshoot는 없고 Steady state error가이 안 되도록 하였다.2) Explain why we do not have any overshoot for large value of P gains. when I-gain is small enough. If the motor system model is a second order system. Can we have overshoots for some gains?☞ 시스템의 특성을 결정하는 주 요인은 전달 함수의 분모 D(s)를 0으로 만드는 S의 값(극점)과 분자 N(s)를 0으로 만드는 S의 값(영점)이다. 이 극점과 영점은 특이점(Singular Point)이라고 부르며 시스템의 위치 특성 또는 시간영역의 특성 등을 파악할 수 있게 한다.Overshoot와 관계가 있는 특이점은 영점으로 1차 시스템은 이 영점을 가지지 않는다. 그렇기 때문에 P Gain이 아무리 크더라도 Overshoot가 발생할 수 없지만 2차 시스템은 영점을 가진다. 영점의 위치가 S 평면 상에서 허수축에 가까이 있게 되면 Overshoot가 발생하고 허수축에서 멀리 떨어질 경우에는 Overshoot가 발생하지 않게 된다. 그리고 영점의 위치가 Left Half Plane 에 있을 경우에는 Overshoot가 발생하지만, Right Half Plane의 경우에는 Under Overshoot가 발생하게 된다.

공학/기술| 2009.12.04| 4페이지| 2,000원| 조회(211)

제어공학, overshoot, Right Half Plane

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용접 symbol

THEME : WELD SYMBOLS개 요STANDARD LOCATION OF ELEMENTS ▼ 구 성 STANDARD LOCATION OF ELEMENTS ▪ BASIC WELD SYMBOLS ▪ SUPPLEMENTARY SYMBOLS ▪ BASIC TYPES OF JOINTS ▪ EXAMPLES QUESTIONS V 충남대학교 공과대학 기계공학과STANDARD LOCATION OF ELEMENTS ▼ 구 성 STANDARD LOCATION OF ELEMENTS ▪ BASIC WELD SYMBOLS ▪ SUPPLEMENTARY SYMBOLS ▪ BASIC TYPES OF JOINTS ▪ EXAMPLES QUESTIONS V 충남대학교 공과대학 기계공학과STANDARD LOCATION OF ELEMENTS ▼ 구 성 STANDARD LOCATION OF ELEMENTS ▪ BASIC WELD SYMBOLS ▪ SUPPLEMENTARY SYMBOLS ▪ BASIC TYPES OF JOINTS ▪ EXAMPLES QUESTIONS V 충남대학교 공과대학 기계공학과 ▪ 설명선은 용접부를 기호로 표시하기 위해 사용하는 것 . ▪ 기선 , 화살 및 꼬리로 구성되고 , 꼬리는 필요가 없으면 생략가능 . ▪ 기선은 보통 수평선으로 하고 , 기선의 한쪽 끝에는 화살을 붙임 . ▪ 화살은 용접부를 지시하는 것이므로 , 기선에 대하여 되도록 60 도 직선으로 함 . ▪ 화살은 필요하다면 기선의 한쪽 끝에서 2 개 이상을 붙일 수 있음 . 단 , 기선의 양쪽 끝에 화살을 붙일 수는 없음 . ▼ 내 용충남대학교 공과대학 기계공학과 ▼ 구 성 STANDARD LOCATION OF ELEMENTS ▪ BASIC WELD SYMBOLS ▪ SUPPLEMENTARY SYMBOLS ▪ BASIC TYPES OF JOINTS ▪ EXAMPLES QUESTIONS V BASIC WELD SYMBOLS충남대학교 공과대학 기계공학과 BASIC WELD SYMBOLS ♦ 기재방법 ♦ 기본기호는 용접할 쪽이 화살쪽 또는 앞쪽일 때는 기선의 아래쪽에 , 화살의 반대쪽 또는 건너쪽일 때에는 기선의 위쪽에 밀착시켜 기재 . ▼ 내 용충남대학교 공과대학 기계공학과 SUPPLEMENTARY SYMBOLS ▼ 구 성 STANDARD LOCATION OF ELEMENTS ▪ BASIC WELD SYMBOLS ▪ SUPPLEMENTARY SYMBOLS ▪ BASIC TYPES OF JOINTS ▪ EXAMPLES QUESTIONS V충남대학교 공과대학 기계공학과 SUPPLEMENTARY SYMBOLS ▼ 구 성 STANDARD LOCATION OF ELEMENTS ▪ BASIC WELD SYMBOLS ▪ SUPPLEMENTARY SYMBOLS ▪ BASIC TYPES OF JOINTS ▪ EXAMPLES QUESTIONS V ▼ 내 용 ▪ 보조기호 , 치수 , 강도 등의 용접시공 내용은 기선에 대하여 기본기호와 같은 쪽에 기재함 . ▪ 기본기호는 필요할 경우 , 결합하여 사용할 수 있음 .충남대학교 공과대학 기계공학과 SUPPLEMENTARY SYMBOLS ▼ 내 용 ▪ 보조기호 , 치수 , 강도 등의 용접시공 내용은 기선에 대하여 기본기호와 같은 쪽에 기재함 . ▪ 기본기호는 필요할 경우 , 결합하여 사용할 수 있음 . ▼ 내 용 ♦ 기재방법 (1) ♦ ▪ 점 용접 및 프로젝션 용접의 단면치수는 너깃의 지름으로 함 . ▪ 기선의 상하 양쪽에 기재할 치수가 같을 경우에는 윗쪽에만 기재하여도 좋음 . ▪ 용접 방법 등 특별히 지정할 필요가 있는 사항은 꼬리 부분에 기재함 .충남대학교 공과대학 기계공학과 SUPPLEMENTARY SYMBOLS ▼ 내 용 ♦ 기재방법 (1) ♦ ▪ 점 용접 및 프로젝션 용접의 단면치수는 너깃의 지름으로 함 . ▪ 기선의 상하 양쪽에 기재할 치수가 같을 경우에는 윗쪽에만 기재하여도 좋음 . ▪ 용접 방법 등 특별히 지정할 필요가 있는 사항은 꼬리 부분에 기재함 . ▼ 내 용 ♦ 기재방법 (2) ♦ 1. S : 용접부의 단면치수 또는 강도 . ① 홈용접 ▪ S : 홈 깊이 S 로서 완전 용입 홈 용접 . ▪ ⓢ : 홈 깊이 S 로서 부분 용입 홈 용접 . ▪ S 를 지시하지 않는 경우에는 완전 용입 홈 용접 . ② 필릿용접 ▪ 필릿용접의 단면치수는 다리길이 . ▪ 등변 필릿용접일 경우에는 한쪽 다리 길이만 기재 . ▪ 부등변 필릿 용접일 경우에는 작은쪽 다리 길이 (S1) 를 앞에 큰쪽 다리길이 (S2) 를 뒤로 하여 (S1*S2) 로 기재 .충남대학교 공과대학 기계공학과 ▼ 내 용 ♦ 기재방법 (2) ♦ 1. S : 용접부의 단면치수 또는 강도 . ① 홈용접 ▪ S : 홈 깊이 S 로서 완전 용입 홈 용접 . ▪ ⓢ : 홈 깊이 S 로서 부분 용입 홈 용접 . ▪ S 를 지시하지 않는 경우에는 완전 용입 홈 용접 . ② 필릿용접 ▪ 필릿용접의 단면치수는 다리길이 . ▪ 등변 필릿용접일 경우에는 한쪽 다리 길이만 기재 . ▪ 부등변 필릿 용접일 경우에는 작은쪽 다리 길이 (S1) 를 앞에 큰쪽 다리길이 (S2) 를 뒤로 하여 (S1*S2) 로 기재 . ▼ 내 용 2. R : 루트 간격 . 3. A : 홈 각도 . 4. L : 단속 필릿용접의 용접길이 , 슬롯 용접의 홈 길이 또는 필요할 경우에는 용접 길이 . 5. n : 단속 필릿용접 , 플러그 용접 , 슬롯 용접 , 점용접 등의 수 . SUPPLEMENTARY SYMBOLS충남대학교 공과대학 기계공학과 ▼ 내 용 6. P : 단속 필릿용접 , 플러그 용접 , 슬롯 용접 , 점 용접 등의 피치 . 7. T : 특별 지시사항 (J 형 , U 형 등의 루트 반지름 , 용접방법 , 기타 ). 8. G : 다듬질 방법의 보조 기호 . SUPPLEMENTARY SYMBOLS충남대학교 공과대학 기계공학과 ▶ 구 성 STANDARD LOCATION OF ELEMENTS ▪ BASIC WELD SYMBOLS ▪ SUPPLEMENTARY SYMBOLS ▪ BASIC TYPES OF JOINTS ▪ EXAMPLES QUESTIONS V BASIC TYPES OF JOINTS충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS ▶ 구 성 STANDARD LOCATION OF ELEMENTS ▪ BASIC WELD SYMBOLS ▪ SUPPLEMENTARY SYMBOLS ▪ BASIC TYPES OF JOINTS ▪ EXAMPLES QUESTIONS V ▶ 구 성 STANDARD LOCATION OF ELEMENTS ▪ BASIC WELD SYMBOLS ▪ SUPPLEMENTARY SYMBOLS ▪ BASIC TYPES OF JOINTS ▪ EXAMPLES QUESTIONS V충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Arrow-side fillet welding symbol충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Arrow-side fillet welding symbol충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Weld all –around Symbol충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Weld all –around Symbol충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Single- flareV -groove weld충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Single- flareV -groove weld충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Two single –flare- vebel -groove welds충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Groove weld symbol showing use of combined dimensions충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Groove weld symbol showing use of combined dimensions충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Other side flush-contour symbol충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Other side flush-contour symbol충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Arrow-side edge-flange welding symbol충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Arrow-side edge-flange welding symbol충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Arrow-side corner-flange welding symbol충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Arrow-side corner-flange welding symbol충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Arc or gas welded studs충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Arc or gas welded studs Diameter of spot welds (Gas Tungsten-Arc spot)충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Diameter of spot welds (Gas Tungsten-Arc spot)충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS QUESTION 1/8충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS Diameter of spot welds (Gas Tungsten-Arc spot) QUESTION 1/8 ANSWER 1/8THANK YOU THANK YOU! THANK YOU! 충남대학교 공과대학 기계공학과 EXAMPLES QUESTIONS{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2009.06.20| 40페이지| 2,000원| 조회(422)

용접, 용접공학, symbol

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