캡슐트레인 진동 저감을 위한 환경 적응형 액추에이터 제어기 설계 및 성능 평가

초록

아진공 튜브안을 자기 부상하여 초고속 주행하는 캡슐트레인은 안정적인 주행을 위해 차체와 대차 사이에 진동을저감 시키는 액추에이터가 필요하다. 그러나 일반 주행 조건을 가정하여 초기에 설정된 상태로만 작동하는 기존 액추에이터는 승객 수, 노선 및 날씨 등의 변화와 선로 및 차량의 노후화에 따른 점진적인 특성 변화와 같은 다양한 주행 환경변화에 능동적으로 대처하지 못해 성능이 저하된다. 특히, 초전도 유도 반발 부상 방식을 사용하는 소형·경량의 캡슐트레인은 전자기 부상 강성 및 큰 대차 변위 특성으로 인해 차량의 동특성이 주행 환경 변화에 영향을 많이 받으므로 다양한환경 변화에도 최적의 성능을 낼 수 있도록 환경에 적응하여 작동하는 액추에이터가 필요하다. 본 연구에서는 주행 중차량에서 얻어지는 실시간 진동 데이터를 기반으로 주행 환경에 적응하여 작동하는 액추에이터 제어기를 제안하였다. 먼저 제어기를 설계하고 시뮬레이션을 통해 성능을 사전에 검토한 뒤, 실제 액추에이터가 포함된 HILS(Hardware In the Loop Simulation) 시험 장치를 이용하여 설계된 제어기의 성능을 실험적으로 검증하였다. 그 결과, 제안된 제어기가 주행 환경 변화로 인해 성능이 저하되는 기존 제어기보다 우수함을 확인하였다.

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