상태변수를 이용한, 불규칙 노면상을 달리는 특수차량의 동적해석 및 최적화에 대한 연구

Abstract

본 연구는 차량의 동적특성을 연구하는 것이 목적인데, 특히 차량이 어떠한 식으로 규정지을 수 없는 완전히 불규칙적인 도로를 지날때의 동적특성을 구하는 것이 목적이다. 여기서 도입한 해석법은 통계학적인 방법으로서 제곱평균값을 구함으로써 동적특성을 해석하는 방법이다. 여기서는 특히 상태변수 방법을 채택하여 해석을 했다. 본 연구에서 채택한 것은 특수차량으로서 이것을 8자유도 (제1 모델), 4자유도 (제2모델)의 2가지 모델로 잡았는데 이 두 모델의 동적특성을 일치시킨 상태에서 제1모델로부터 제2모델을 얻었다. 각각의 제곱평균값을 구하여 비교해 본 결과, 제1모델과 제2모델이 거의 일치하므로 제2모델을 택해서 딴 동적특성을 구해도 상관이 없이 원래의 특수차량을 대표할 수 있다는 것을 알았다. 또한 제2모델에서 각 바퀴마다 순전히 랜덤한 입력이 가해지는 경우와 각 바퀴에 시간지연을 가지고 입력이 가해지는 경우를 비교해 본 결과 후자가 전자에 비해 가속도, 수직운동의 제곱평균값은 증가하나 회전운동의 제곱평균값은 감소하는 것으로 나타났다. 다음단계에서는 시간지연이 없는 제2모델에 대하여 진동을 최소로 만드는 탄성계수, 감쇄계수, 차륜의 질량의 값을 구하는 최적화 설계를 시도해 보았다. 최적화설계는 3가지 경우에 대하여 행했다. 최적화설계의 결과는 주기가 1초인 삼각함수 곡선을 갖는 도로형상을 1주기동안 차체가 지난다고 생각할 때의 시간에 대한 가속도, 수직운동변위, 최전운동변위의 응답곡선을 구하는데 사용되었다. 그리하여 최적화설계시에는 어디에 비중을 크게 두느냐에 따라 그 결과치가 상당히 좌우된다는 것을 알 수 있었다. 또한 같은 삼각함수 곡선을 갖는 도로를 지날때의 가속도, 수직운동, 회전운동에 대해서 비교하여 보았는데 수직운동, 회전운동은 상당히 잘 맞는 것으로 나타나나 가속도에서 약간의 차이가 있었다.