반작용휠 사례를 통한 가진원 특성화에서의 매개변수법과 비매개변수법 비교 연구(A) comparative study on parametric and non-parametric approaches for vibration source characterization : case study on a reaction-wheel

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기계구조물은 주어진 목표 달성을 위하여 하나 또는 다수의 구동기가 탑재되는데 이는 기계류 가진원으로써 의도하지 않은 진동문제를 수진부에 유발한다. 본 논문에서 예시 사례로 선정한 인공위성 자세제어 구동기 반작용휠은 운전 중 인공위성 본체에 미소의 각진동을 일으키는데, 탑재된 영상장비의 출력영상의 품질을 악화시킨다. 이와 같이 가진원-경로-수진부 계에서 수진부에 발생한 진동문제를 근본적으로 해결하기 위해서는 정량적으로 파악된 가진원의 가진특성과 경로-수진부 계의 모형화을 바탕으로 수진부 진동량의 정확한 예측이 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 수진부 진동응답을 예측하기 위한 가진원특성화에 초점을 두고, 가진특성 표현에 있어서 매개변수의 이용유무에 따른 두 방법, 가진원특성화 매개변수법과 비매개변수법의 비교에 관한 연구를 수행하였다. 매개변수법의 경우 가진원의 구동 중 측정한 차단가진력으로부터 가진력 매개변수와 가진원 구조 매개변수를 추정하는 것을 말한다. 고조파 가진력 위주 기존 매개변수법의 수진부 진동응답 예측한계를 지적하고, 주파수 대역에서의 가진특성을 표현할 수 있는 매개변수 추가와 가진력 표현식을 제안함으로써 수진부 응답 예측에 적합한 개선방법을 제시하였다. 비선형 곡선맞춤과정에서 다수의 매개변수를 올바르게 추정하기 위한 각 매개변수 초기값의 설정방법을 제안하였으며, 구조매개변수 감쇠의 올바른 추정을 위한 방법을 제안하였다. 추정된 가진원 내부 가진력과 시험수진부인 외팔보의 수학적 모형을 이용하여 반작용휠-외팔보 계의 진동응답을 예측 평가하였다. 매개변수법과의 비교를 위하여, 동일한 가진원에 대하여 매개변수 없이 운전 중 가진원으로부터 측정한 신호를 이용한 방법인 비매개변수 가진원특성화를 적용하였다. 비매개변수법의 가진특성은 측정한 가진원의 차단가진력과 기계적임피던스 두 가지로 구성되며, 가진원으로부터 수진부로 전달되는 힘을 두 특성으로부터 예측하였다. 예측한 전달력과 비매개변수적으로 파악된 외팔보의 주파수응답함수인 액셀러런스를 이용하여, 반작용휠-외팔보 계의 진동응답을 예측하고 이를 매개변수법의 결과와 비교 평가하였다. 두 가진원특성화를 적용하는 과정에서 각각에서 부딪칠 수 있는 문제들에 대하여 논하였고, 이 과정에서의 해결책을 제시하였다. 최종적으로는 가진원의 차단가진력과 가진원-수진부 계의 수진부 진동응답을 이용하여 매개변수법과 비매개변수법의 장점과 단점을 분석하였다.
Advisors
김광준researcherKim, Kwang-joonresearcher
Description
한국과학기술원 :기계공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2019
Identifier
325007
Language
kor
Description

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 기계공학과, 2019.2,[v, 107 p. :]

Keywords

가진원특성화▼a매개변수법▼a비매개변수법▼a반작용휠▼a수진부 진동응답 예측; Vibration source characterization▼aparametric approach▼anon-parametric approach▼areaction wheel assembly▼aprediction of vibration response of receiver

URI
http://hdl.handle.net/10203/264477
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=841788&flag=dissertation
Appears in Collection
ME-Theses_Ph.D.(박사논문)
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