진동제어 Input shaping

Input shaping

Input shaping이란 시스템에서 진동을 없애는 하나의 방법이다.

 

그럼 왜 기계에서 진동을 없애야 하는가?

 

1. 진동은 기계의 성능을 저하시킨다.

타코마 브릿지는 진동의 무서움을 나타내는 대표적인 예 이다.

(사실 공명을 대표하는 대표적인 예지만 그건 나중에 다루기로 하자)

진동이 있으면 쉽게 망가지거나 부서지니까 진동을 없애야 해.

 

2.기계에서 진동이 일어나면 기계의 성능이 매우 떨어진다

타워크레인을 예로 들어볼까?

타워크레인으로 짐을 기껏 옮겨서 원하는 위치에 놓았는데

덜렁덜렁거려서 빨리 그 자리에 못 놓으면 

기계의 성능을 저하시키는 효과가 있으니까 진동을 없애야 됨.

 

이 두가지가 진동을 없애야 하는 큰 이유들이지.

 

그럼 어떻게 진동을 없앨까?

진동을 없애는 방법은 여러가지가 있지만 이번에는 인풋쉐이핑이라는 기법에 대해 알아보자

먼저 진동이 발생하는 어떤 사건(타워크레인에서는 물체의 이동이 되겠지?)이 일어났다고 보자.

 

그럼 진동은 위의 그림같이 발생하겠지?

그럼 (위의 그림과 같은 계에서는) 30초가 지난 다음에 작업을 수행해야해.

 

하지만 같은 사건이 반주기 후에 조금 더 작은 크기로 발생했다고 보자

(1주기란 진동이 한번 일어나는데 걸리는 시간. 즉 반주기는 중간에서 한번 위로 솟고 다시 중간이 되는 시간)

 

그럼 다음그림과 같이 된다.

 

저기 빨간색 진동하고 초록색 진동하고 위아래가 똑같다.

이게 진폭이 똑같으면 서로 없어진다( +3-3=0 ㅇㅋ?)

 

따라서 실제로 나타나는 진동은 다음과 같은 그래프가 되지.

 

 

이렇게 되겠지?

 

한번만 진동하고 싹 사라진다는 거지.

이렇게 입력을 주는 기법을 Input shaping 기법이라고 한다.