Home > Project Activity > Completed project  

연구개요
현대 전차는 기동성의 향상으로 생존성을 크게 향상시키고 있으나 기동 중 포 및 조준경에 미치는 외란의 영향으로 조준 성능에는 여러 가지 문제를 야기시키고 있다. 그 중 특히 구경장의 증대 추세에 따른 포신 자체의 주행 중 진동 문제는 조준경의 추적 성능과 포 구동 장치의 구동 성능에 관계없이 정확한 조준 및 사격을 어렵게 하고 있다. 이에 따라 포신의 진동을 보상하려는 노력이 최근 국내외에서 활발히 진행되고 있다. 포신의 진동을 보상하는 방법으로는 포신에 점탄성 물질을 입히거나 형상을 최적화하여 진동이 최소화 되도록 설계하는 방법, 완충기를 설치하여 완충기의 위치를 움직여 진동을 최소화하는 방법 등 포신의 형상을 변경 또는 보완하는 방법이 있다. 이 방법을 이용할 경우 일단 포신의 설계를 완료하면 진동보상의 성능은 결정된다. 그러나 포신의 진동을 측정할 수 있는 센서를 사용할 수 있을 경우 사격의 정확도를 향상시키는데 보다 적극적인 방법을 사용할 수 있다. 프랑스의 Leclerc 전차에서는 DMRS(Dynamic Muzzle Reference System)라는 광학 센서를 장착하여 포신 끝의 진동을 감지하고 최적의 조건에서 발사가 되도록 하는 발사순간제어장치가 응용되어 정확도 향상을 도모하고 있으나 최적의 발사순간을 결정하는 방법은 알려져 있지 않다. 이 방법을 실용화하기 위해서는 DMRS를 사용하여 측정한 포신의 진동 데이터를 사용하여 포신의 미래위치를 예측하여야 한다. 실제로 DMRS에서 측정한 데이터는 잡음이 섞인 데이터로써 미래위치를 정확히 예측할 수 없으므로 측정신호에서 실제 신호를 추정하여 포신의 미래위치를 정확히 예측할 수 있는 추정기 및 예측기의 설계가 요구된다. 포신진동보상의 다른 방법으로는 포신의 진동을 측정하고 작동기를 사용하여 진동이 억제되는 방향으로 힘을 주는 방법이다. 근래 유연 구조물의 제어 방법이 잘 알려지면서 이 기술을 포신의 진동 보상에 응용해 보려는 연구로서 미국의 ARDEC에서는 포신의 유연 모드 자체를 직접 보상하기 위한 Smart Actuator의 개발 및 보상 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 국내에서도 최근 포신의 진동보상에 대한 관심이 높아져 진동 보상 방법에 대한 기초적인 방법 조사가 이루어져 왔으나 실제 적용 가능성 확인을 위한 실험적인 연구는 전무한 상태이다. 따라서 전차 포신의 주행 중 조준 성능을 향상시키기 위해서는 DMRS로 측정된 포신의 진동 신호를 사용하여 최적의 발사 순간을 결정하는 연구뿐만 아니라 능동 진동 보상 시스템의 전차 적용 가능성에 관한 연구 및 Actuator에 대한 설계 연구가 절실히 요구된다.

1.2 연구 내용 및 방법 본 연구는 전차 주행 중 포신의 진동을 보상하여 사격 정확도를 향상시키는 방법과 Actuator를 이용한 능동 진동 보상 방법을 연구하는 것으로 다음과 같은 연구 단계를 통하여 수행한다.

1. DMRS를 이용한 진동 보상 시스템의 수학적 모형화 주행 중 발생하는 포신의 굽힘 진동을 DMRS 신호를 사용하여 보상하기 위해 포신 및 DMRS의 동적 특성뿐만 아니라 주행 중 포신에 전달되는 외란 특성도 수학적으로 모형화 한다.

2. DMRS 신호를 이용한 진동 보상 알고리즘 개발 위 단계에서 개발한 수학적 모형을 바탕으로 DMRS측정 신호를 사용한 포신의 상태 추정 및 예측 알고리즘과 최적의 사격 순간 결정 알고리즘을 개발하여 전산 모의 실험으로 성능을 입증한다.

3. 포신 진동의 능동 보상 시스템 설계 이 단계에서는 보다 적극적인 진동 보상 방법을 연구하는 단계로서 포신에 Actuator를 장착할 경우 가장 효과적인 시스템을 구성하고 최적의 제어 알고리즘을 개발하여 전산 모의 시험을 통해 성능을 입증한다.

4. 능동 진동 보상 시스템 실험장치 구성 및 제어 성능 확인 위 단계에서 설계한 시스템의 실험장치를 구성하고 실험을 통하여 실제 전차 적용 가능성을 확인한다. 있다. 이외에도 많은 응용 분야가 있고 최근들어 국내외에서 3차원 입체 음장의 재현에 관한 많은 연구가 이루어지고 있지만 연구결과에 대한 뚜렷한 객관적인 평가기준이 없으며 동일한 소리에 대하여 개개인 마다 고유한 주파수 반응특성을 보이므로 일반적인 모델 수립이 어렵다는 점 등이 해결해야 할 문제들로 남아 있다. 가상 현실 기술은 고부가가치를 창출할 수 있는 미래의 전략 산업이며 이의 청각적인 요소를 담당하는 3차원 입체 음장 재현 기술에 대한 연구개발투자는 그 가치가 매우 크다.

포신진동 예측제어

제안된 예측기 구조