KR20130005072A - Frequency response and phase control system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A vibration response and phase control system is provided to minimize vibration transmitted to a residential area by generating optimal inverse vibration corresponding to an existing vibration source. CONSTITUTION: A frequency of an existing vibration source is analyzed. The size of vibration response is determined(S10). A pulse signal of the existing vibration source is set up as a stimulus signal. An acceleration signal of a residential area is set up as a response signal. An SR function is valued(S30). The phase of the inverse vibration is determined through the SR function(S50). [Reference numerals] (S10) Step of determining the size of vibration response by analyzing a frequency of an existing vibration source; (S30) Step of valuing an SR function by setting a pulse signal of the existing vibration source as a stimulus signal, and setting an acceleration signal of a residential area as a response signal; (S50) Step of determining the phase of the inverse vibration through the SR function

Description

진동응답 및 위상 제어 시스템{FREQUENCY RESPONSE AND PHASE CONTROL SYSTEM}Vibration Response and Phase Control System {FREQUENCY RESPONSE AND PHASE CONTROL SYSTEM}

개시된 기술은 진동응답 및 위상 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 기진원과 거주구의 진동신호를 이용한 함수를 이용하여 진동 저감 장치의 역진동 위상을 제어하는 시스템에 관한 것이다.The disclosed technique relates to a vibration response and phase control system, and more particularly, to a system for controlling the reverse vibration phase of a vibration reduction device by using a function using vibration signals of a source and a residence.

선박 등과 같은 구조물은 메인엔진이나 프로펠러에서 발생되는 진동이 구조물에 전달되어 일정한 주파수의 진동이 발생하게 된다. 특히 선박 등에 있어서 선원들이 생활하는 공간에 전달되는 진동은 선승감을 저해하여 선원들의 피로를 가중시키고 각종 스트레스를 유발하는 원인이 된다. 따라서 최근 건조되는 선박의 경우에는 선박의 거주구에 전달되는 진동을 줄이기 위하여 진동 저감 장치를 구비하는 것이 일반적이다.In a structure such as a ship, vibration generated from the main engine or propeller is transmitted to the structure to generate vibration of a constant frequency. In particular, the vibration transmitted to the space in which the crew lives in ships, etc., impairs the feeling of riding, causing fatigue of the crew and causing various stresses. Therefore, in the case of a recently built ship, it is common to provide a vibration reducing device to reduce the vibration transmitted to the port of the ship.

진동 저감 장치는 선박 등에 적용되어 엔진 또는 프로펠러 등과 같은 기진원에서 발생되는 진동을 상쇄시켜 주는 장치를 말한다. 진동 저감 장치는 일정한 무게의 불평형 질량을 특정의 주파수가 발생되도록 회전시켜서 기진원에서 발생되어 거주구 등에 전달되는 진동을 저감시켜 줌으로써 승선감을 향상시켜준다. 진동 저감 장치에서 발생되는 진동 주파수는 구조물에 전달되는 진동에 대응되어야 하기 때문에 기진원에서 발생되는 진동을 최소화하기 위해서는 적절한 응답위상을 산출하여 진동저감장치를 제어하는 것이 중요하다.Vibration reduction device refers to a device that is applied to a ship, etc. to cancel the vibration generated from the source of vibration, such as the engine or propeller. The vibration reducing device rotates an unbalanced mass of a constant weight so that a specific frequency is generated, thereby reducing the vibration generated from the vibration source and transmitted to the living quarters. Since the vibration frequency generated from the vibration reduction device must correspond to the vibration transmitted to the structure, it is important to control the vibration reduction device by calculating an appropriate response phase to minimize the vibration generated from the vibration source.

이와 관련된 종래 기술은 한국 등록특허 10-0182082에 개시되어 있다.The related art in this regard is disclosed in Korea Patent Registration 10-0182082.

본 출원은 선박의 거주구 등에 전달되는 진동을 최소화할 수 있는 기진원에 대응되는 최적의 역진동을 발생시키는 기술을 제공한다.The present application provides a technique for generating an optimal reverse vibration corresponding to the source of vibration that can minimize the vibration transmitted to the port of the ship.

실시예들 중에서, 역진동의 최적 위상을 제어하는 방법은 선박의 기진원으로부터 발생되는 진동을 저감시키는 진동 저감 장치로서, 상기 진동 저감 장치에서 발생되는 역진동의 최적 위상을 제어하는 방법에 있어서, 상기 기진원의 중심 주파수로부터 일정 대역폭 범위 내의 진동의 크기를 분석하여 진동 응답 크기를 결정하는 단계 및 상기 기진원의 주기를 측정하는 픽업 센서로부터 입력되는 펄스 신호를 자극 신호(Excitation Signal)로 설정하고 선박 거주구의 가속도 신호를 응답 신호(Response Signal)로 설정하여 FRF(Frequency response function) 함수를 구하고, 상기 구해진 FRF 함수를 통해 상기 역진동의 위상을 결정하는 단계를 포함한다. 다른 실시예로, 상기 진동 응답 크기를 결정하는 단계는, 상기 기진원과 제어대상 차수로부터 계산되는 주파수를 중심 주파수로 하여 소정의 대역폭 범위 내의 진동크기를 분석하는 것을 특징으로 한다. 또 다른 실시예로, 상기 소정의 대역폭 범위는, 상기 중심 주파수로부터 0.2Hz의 범위인 것을 특징으로 한다.Among the embodiments, the method for controlling the optimum phase of the reverse vibration is a vibration reduction device for reducing the vibration generated from the source of vibration of the ship, in the method for controlling the optimum phase of the reverse vibration generated in the vibration reduction device, Determining the magnitude of the vibration response by analyzing the magnitude of vibration within a predetermined bandwidth range from the center frequency of the source of vibration and setting the pulse signal input from the pickup sensor for measuring the period of the source of vibration as an excitation signal Setting an acceleration signal of the ship's port as a response signal to obtain a frequency response function (FRF) function, and determining the phase of the reverse vibration through the obtained FRF function. In another exemplary embodiment, the determining of the magnitude of the vibration response may include analyzing vibration magnitudes within a predetermined bandwidth range using a frequency calculated from the source and the control target order as a center frequency. In another embodiment, the predetermined bandwidth range is 0.2 Hz from the center frequency.

본 출원의 개시된 기술은 진동응답 및 위상 제어 시스템은 기진원에 대응되는 최적의 역진동을 발생시킬 수 있기 때문에 거주구 등에 전달되는 진동을 최소화할 수 있다.The disclosed technique of the present application can minimize the vibration transmitted to the living quarters and the like because the vibration response and phase control system can generate the optimum reverse vibration corresponding to the source of vibration.

도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 역진동 위상을 결정하는 방법을 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 역진동 위상을 산출하는 시스템의 일례를 개략적으로 도시한 도면.1 illustrates a method of determining reverse vibration phase in accordance with an embodiment of the disclosed technique.
FIG. 2 is a schematic illustration of an example of a system for calculating the reverse oscillation phase shown in FIG.

본 출원에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Description of the present application is only an embodiment for structural or functional description, the scope of the disclosed technology should not be construed as limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments may be variously modified and may have various forms, and thus, the scope of the disclosed technology should be understood to include equivalents capable of realizing the technical idea.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, a first component may be named a second component, and similarly, a second component may also be named a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 외 구성요소는 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" to another component, it should be understood that the other component does not exist. On the other hand, other expressions describing the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly neighboring to", should be interpreted as well.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the singular " include "or" have "are to be construed as including a stated feature, number, step, operation, component, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어있는 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the disclosed technology belongs, unless otherwise defined. Generally, the terms defined in the dictionary used are to be interpreted as being consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless clearly defined in the present application.

도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 역진동 위상을 결정하는 방법을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 역진동 위상을 산출하는 시스템의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a method of determining a reverse vibration phase according to an embodiment of the disclosed technology, and FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a system for calculating the reverse vibration phase shown in FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 역진동의 최적위상을 제어하는 방법은, 선박의 기진원으로부터 발생되는 진동을 저감시키는 진동 저감 장치로서, 진동 저감 장치에서 발생되는 역진동의 최적 위상을 제어하는 방법에 있어서, 기진원의 중심 주파수로부터 일정 대역폭 범위 내의 진동 크기를 분석하여 진동 응답 크기를 결정하는 단계(S10) 및 기진원의 주기를 측정하는 픽업센서로부터 입력되는 펄스 신호를 자극신호(Excitation Signal)로 설정하고 선박 거주구의 가속도 신호를 응답신호(Response Signal)로 설정하여 FRF(Frequency response function)함수를 구하고(S30) 상기 구해진 FRF함수를 통해 역진동의 위상을 결정하는 단계(S50)를 포함한다.1 and 2, the method for controlling the optimum phase of the reverse vibration is a vibration reduction device for reducing the vibration generated from the source of the ship's source, the control of the optimum phase of the reverse vibration generated in the vibration reduction device In the method, the step of determining the vibration response size by analyzing the vibration magnitude in a predetermined bandwidth range from the center frequency of the vibration source (S10) and the pulse signal input from the pickup sensor for measuring the period of the vibration source excitation signal (Excitation Signal And setting the acceleration signal of the ship's port as a response signal to obtain a frequency response function (FRF) function (S30) and determining the phase of reverse vibration through the obtained FRF function (S50). do.

진동 응답 크기를 결정하는 단계는 픽업센서(100)를 이용하여 메인엔진(M/E) 등과 같은 기진원의 회전수(RPM)로부터 펄스신호를 측정하고, 메인엔진의 회전수와 제어대상 차수로부터 계산되는 주파수를 중심 주파수로 하여 소정의 대역폭 범위 내의 진동 크기를 분석함으로써 결정된다. 이때 중심주파수로부터 소정의 대역폭의 범위는 0.2Hz가 될 수 있다.Determining the magnitude of the vibration response by using the pickup sensor 100 to measure the pulse signal from the rotational speed (RPM) of the source such as the main engine (M / E), from the rotational speed of the main engine and the control target order It is determined by analyzing the magnitude of vibration within a predetermined bandwidth range using the calculated frequency as the center frequency. At this time, the range of the predetermined bandwidth from the center frequency may be 0.2Hz.

기진원의 중심 주파수는 픽업센서(100)를 이용하여 측정되고, 거주구 등의 가속도 신호를 가속도 센서(200)를 이용하여 측정된다. 위상계산은 기진원의 픽업센서(100)로부터 입력되는 펄스신호(1회전당 1펄스)를 주파수 응답(Frequency Response) 계산에서 자극(Excitation)신호로 설정하고, 거주구의 가속도 센서(200)로부터 입력되는 가속도 신호를 응답(Response) 신호로 설정하여 주파수 응답 함수(Frequency Response Function)로부터 계산되는 위상 값을 사용한다. 위상 값의 계산은 제어부(300) 내의 연산장치에 의하여 이루어지며, 제어부(300)는 발란서(400)의 진동속도 등을 제어하는 기능을 가질 수도 있다.The center frequency of the vibration source is measured using the pickup sensor 100, and the acceleration signal such as the residence port is measured using the acceleration sensor 200. The phase calculation sets a pulse signal (one pulse per one revolution) input from the pickup sensor 100 of the vibration source as an excitation signal in the frequency response calculation, and inputs it from the acceleration sensor 200 of the residence port. The acceleration signal is set as a response signal to use a phase value calculated from a frequency response function. Calculation of the phase value is performed by a computing device in the control unit 300, and the control unit 300 may have a function of controlling the vibration speed of the balancer 400 and the like.

주파수 응답(Frequency Response)은 어떤 제어계 또는 그 요소에 정현파상입력(正弦波狀入力)을 가하였을 때의 정상상태에 있어서의 응답 또는 그 응답출력을 주파수의 함수로 나타낸 것으로, 충분히 긴 시간 정현파입력신호를 가해 계가 정상적으로 동작하고 있을 때 입출력신호의 상대적 관계를 구하고, 상기와 같은 관계가 주파수에 의해서 어떻게 변화하는 거를 나타내는 것을 말한다.Frequency response is a function of the frequency or the response in the steady state when a sinusoidal waveform input is applied to a control system or a component thereof as a function of frequency. When a signal is applied to the system, the relative relationship between the input and output signals is obtained, and the relationship is expressed as how the relationship changes with frequency.

진동응답크기가 결정되어 자극(Excitation) 신호와 응답(Response) 신호를 이용하여 FRF함수를 구하고 상기 FRF함수를 통해 역진동 위상이 결정되면 진동 저감 장치를 이용하여 기진원으로부터 거주구에 전달되는 진동에 대한 역진동을 발생시켜 거주구의 진동을 최소화할 수 있다.
When the vibration response size is determined and the FRF function is obtained using the excitation signal and the response signal, and the reverse vibration phase is determined through the FRF function, the vibration transmitted from the source to the inlet using the vibration reduction device is determined. It can minimize the vibration of the residence by generating reverse vibration.

상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분양의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 출원의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the preferred embodiment of the present application, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the present application without departing from the spirit and scope of the present application described in the claims below I can understand that you can.

100: 픽업센서
200: 가속도센서
300: 제어부
400: 발란서100: pickup sensor
200: acceleration sensor
300:
400: Balancer

Claims (3)

선박의 기진원으로부터 발생되는 진동을 저감시키는 진동 저감 장치로서, 상기 진동 저감 장치에서 발생되는 역진동의 최적 위상을 제어하는 방법에 있어서,
상기 기진원의 중심 주파수로부터 일정 대역폭 범위 내의 진동의 크기를 분석하여 진동 응답 크기를 결정하는 단계; 및
상기 기진원의 주기를 측정하는 픽업 센서로부터 입력되는 펄스 신호를 자극 신호(Excitation Signal)로 설정하고 선박 거주구의 가속도 신호를 응답 신호(Response Signal)로 설정하여 FRF(Frequency response function) 함수를 구하고, 상기 구해진 FRF 함수를 통해 상기 역진동의 위상을 결정하는 단계를 포함하는 역진동의 최적 위상을 제어하는 방법.A vibration reduction device for reducing vibration generated from a source of vibration of a ship, the method of controlling the optimum phase of reverse vibration generated in the vibration reduction device,
Determining a magnitude of a vibration response by analyzing a magnitude of vibration within a predetermined bandwidth range from the center frequency of the source; And
A pulse signal input from a pickup sensor for measuring the period of the source of vibration is set as an excitation signal and an acceleration signal of a ship dwelling port is set as a response signal to obtain a frequency response function (FRF). Determining the phase of the reverse vibration through the obtained FRF function. 제1항에 있어서, 상기 진동 응답 크기를 결정하는 단계는,
상기 기진원과 제어대상 차수로부터 계산되는 주파수를 중심 주파수로 하여 소정의 대역폭 범위 내의 진동크기를 분석하는 것을 특징으로 하는 역진동의 최적 위상을 제어하는 방법.The method of claim 1, wherein determining the vibration response magnitude comprises:
And analyzing the magnitude of vibration within a predetermined bandwidth range using the frequency calculated from the source and the control target order as the center frequency. 제2항에 있어서, 상기 소정의 대역폭 범위는, 상기 중심 주파수로부터 0.2Hz의 범위인 것을 특징으로 하는 역진동의 최적 위상을 제어하는 방법.3. The method according to claim 2, wherein the predetermined bandwidth range is 0.2 Hz from the center frequency.
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