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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 임원식
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수32
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본 연구에서는 임의의 주행상태에 대한 궤도 차량의 요구 구동력과 요구 동력 예측 기술을 개발한다. 특히 전동화 궤도 차량의 기동성능과 동력성능을 분석할 수 있는 시뮬레이터를 개발하였다. 시뮬레이터 개발에 앞서 모터와 변속기, 조향장치를 포함하는 전동화 파워팩을 선정하고 Matlab/Simulink를 이용하여 모델링하여 시뮬레이터를 구성하였다.
종경사와 횡경사에 따른 차량의 동특성을 분석하기 위해서 운동좌표계를 설정하고 경사면에 대한 수학적 모델링을 진행하였다. 궤도와 지면 사이의 슬립과 마찰 특성을 개념적으로 정리하고 차량의 운동방정식을 정의하였다. 차량과 노면의 상세한 동특성 분석을 위해 차량계 동적 모델과 파워팩 동적 모델을 따로 구성하였으며, 좌우 스프로켓을 통해 파워팩 동적 모델과 차량계 동적 모델이 결합하도록 구성하였다. 또한, 시뮬레이터의 해석 결과의 신뢰성을 검증하기 위해 혹스 모델(Hoke’s model)에서 사용하는 조향마찰계수 실험식과 비교 분석하였다. 직진 성능을 분석을 위해 평지, 종경사, 횡경사를 변경시키면서 시뮬레이션을 진행해 차량의 운동 경로, 속도, 슬립율, 구동력, 주행 부하 등을 분석하였다. 모터 제어를 통해 선회를 구현하여 선회 반경에 따른 요구 구동력을 분석하고 파워팩 내부의 동력 흐름을 분석하였다. 최종적으로는 실제 궤도 차량의 주행 성능을 모사하기 위해 차체와 로드휠 사이에 장착되는 현가스프링의 강성분포를 실제 궤도 차량처럼 설정하여 조향 성능을 분석하였다.
본 연구를 통해서 개발한 시뮬레이터는 향후 궤도 차량 전동화 연구에 있어서 여러 가지 시행착오의 횟수를 줄이며 성공적으로 개발과 개발 기간을 단축하여 성공적인 전동화 궤도 차량 개발에 도움이 되기를 기대한다.
종경사와 횡경사에 따른 차량의 동특성을 분석하기 위해서 운동좌표계를 설정하고 경사면에 대한 수학적 모델링을 진행하였다. 궤도와 지면 사이의 슬립과 마찰 특성을 개념적으로 정리하고 차량의 운동방정식을 정의하였다. 차량과 노면의 상세한 동특성 분석을 위해 차량계 동적 모델과 파워팩 동적 모델을 따로 구성하였으며, 좌우 스프로켓을 통해 파워팩 동적 모델과 차량계 동적 모델이 결합하도록 구성하였다. 또한, 시뮬레이터의 해석 결과의 신뢰성을 검증하기 위해 혹스 모델(Hoke’s model)에서 사용하는 조향마찰계수 실험식과 비교 분석하였다. 직진 성능을 분석을 위해 평지, 종경사, 횡경사를 변경시키면서 시뮬레이션을 진행해 차량의 운동 경로, 속도, 슬립율, 구동력, 주행 부하 등을 분석하였다. 모터 제어를 통해 선회를 구현하여 선회 반경에 따른 요구 구동력을 분석하고 파워팩 내부의 동력 흐름을 분석하였다. 최종적으로는 실제 궤도 차량의 주행 성능을 모사하기 위해 차체와 로드휠 사이에 장착되는 현가스프링의 강성분포를 실제 궤도 차량처럼 설정하여 조향 성능을 분석하였다.
본 연구를 통해서 개발한 시뮬레이터는 향후 궤도 차량 전동화 연구에 있어서 여러 가지 시행착오의 횟수를 줄이며 성공적으로 개발과 개발 기간을 단축하여 성공적인 전동화 궤도 차량 개발에 도움이 되기를 기대한다.
목차
I. 서 론 11.1 연구의 배경 및 목적 1II. 전동화 궤도 차량의 파워팩 성능 모델링 32.1 차량 및 궤도 관련 성능 파라미터 설정 42.2 구동모터 및 조향모터 성능 모델링 52.3 조향 및 변속시스템 성능 모델링 7III. 전동화 궤도 차량의 구동 및 조향 성능 모델링 103.1 운동좌표계 설정 및 주행 경사면에 대한 수학적 모델링 103.2 궤도 차량의 운동학적 분석 133.3 궤도와 지면 사이의 마찰 특성 모델링 193.4 궤도 차량의 운동방정식 24IV. 전동화 궤도 차량 성능 분석 254.1 파워팩을 포함한 궤도 차량 구동 및 조향 성능 시뮬레이터 개발 254.2 전동화 파워팩을 장착한 궤도 차량의 구동 성능 분석 294.3 전동화 파워팩을 장착한 궤도 차량의 조향 성능 분석 384.3.1 구동 및 조향모터 제어에 따른 조향 성능 분석 404.3.2 궤도 차량의 설계 파라미터 변경에 의한 조향 성능 분석 45V. 결 론 51참고문헌 53Abstract 54
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