공압 레귤레이터의 공급압력 강하 제어이론에 대한 고찰

Investigation of Control Theory on Pressure Drop Characteristics of Pneumatic Regulator for Gas Supply

  • 조남경 (한국항공우주연구원 추진제어팀) ;
  • 정용갑 (한국항공우주연구원 추진제어팀) ;
  • 조인현 (한국항공우주연구원 추진제어팀)
  • 투고 : 2010.10.04
  • 심사 : 2011.01.29
  • 발행 : 2011.04.30

초록

발사체 관련 가스공급은 타 분야 가스공급과는 달리 대유량의 가스공급이 요구되며, 가스공급시 공급압력이 감소하여, 유량을 공급하는 동안 요구되는 압력을 만족시키지 못하는 현상이 흔히 발생한다. 공급압력 감소는 레귤레이터의 특성과 밀접하게 연관되어 있다. 본 논문에서는 공압 레귤레이터를 2차측 압력을 일정하게 유지시키는 일종의 제어계로 간주하여 공압 레귤레이터의 공급압력 강하 제어방법을 고찰하였다. 직동식 레귤레이터는 유량공급시 정적 평형 오차가 수반되며, 오차의 분석은 압력오차에 대한 밸브 이동거리의 비로서 정의되는 민감도로서 해석될 수 있음을 제시하였다. 직동식 레귤레이터의 오차는 비례식 및 적산식 제어계의 개념을 도입한 파이롯 레귤레이터의 도입을 통하여 개선될 수 있음을 보였다.

For launcher applications, different from other applications, very high flow rate is required which can lead to supply pressure drop against required setting pressure. The supply pressure decrease is closely related to regulator characteristics. In this paper, supply pressure offset is investigated considering regulators as kinds of control systems. Pressure offset of self-operated regulator is analyzed with sensitive parameter defined as the ratio of valve travel to pressure offset. It is shown that pressure offset of self-operating regulator can be improved by incorporating proportional and integral controls and they can be materialized with pilot regulator systems.

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참고문헌

  1. 조남경, 정용갑, 신동순, 조인현, "공압시스템 의 공급능력 예측기법," 한국추진공학회지, 제13권, 제5호, 2009, pp.29-40
  2. Floyd D. Jury, "Fundamentals of Gas Pressure Regulation," Technical monograph 27, Fisher Control, 1972
  3. "Introduction to Self-operated Regulators," Technical Information L202 EN; SAMSON AG, 2000
  4. "LIQUID LOCKET ENGINE PRESSURE REGULATORS, RELIEF VALVES, CHECK VALVES, BURST DISKS, AND EXPLOSIVE VALVES," NASA SP 8080, 1973
  5. Felipe B. C. Cruz, et. al., "Mathematical Modeling of an Electro-Pneumatic Pressure Regulator Servo-Valve," ABTM symposium serises in Mechatronics vol. 1, pp.725-734
  6. El Golli Ramia, et. al., "Modelling of a pressure regulator," International Journal of Pressure Vessels and Piping 84, 2007, pp.234-243 https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2006.10.002
  7. Iain Johnston, "Pressure Regulator Explained," Tescom Technical Training, Emerson Process Management
  8. "Controllers and Controlled Systems," Technical Information L102 EN; SAMSON AG