엔진 진동 데이터 해석과 FFT
이번 내용은 기계진동학에서 배운 내용을 실제 자동차 엔진에 적용해보겠습니다.
1. 목표
주어진 데이터를 해석하고, 시스템에 알맞은 스프링과 뎀퍼 설정하기
1) 주어진 데이터를 FFT를 이용하여 해석하고 단순화하기
2) 자동차 엔진에서 발생하는 진동을 적절한 스프링과 뎀퍼로 저감
3) 차체에 전달되는 진동에 의한 외력을 감소
2. 데이터 분석 (MATLAB)
무게가 250kg인 자동차 엔진의 전체 진동 데이터는 다음과 같습니다.
시간에 대하여 확대한 그림은 다음과 같습니다.
3. FFT (Fast Fourier Transform)
위와 같은 진동에 대하여 FFT를 이용하여 주파수를 분석합니다.
복소 푸리에 계수는 다음과 같습니다.
MATLAB의 FFT 첫번째 결과는 데이터의 합이고,
따라서 데이터가 평균적으로 1.2340m/s^2 편중되어 있음을 알 수 있습니다.
FFT를 이용한 평균과 데이터의 평균을
비교, 검토한 결과가 같음을 알 수 있습니다.
그리고 FFT를 이용한 진폭은 다음과 같습니다.
그리고 Nyquist frequency를 넘어가면 Aliasing이 일어나기 때문에
Nyquiest frequency 이하의 주파수에서 측정이 가능합니다.
위의 FFT분석을 바탕으로
주어진 데이터의 노이즈를 무시할 때,
엔진의 진동을 단순화할 수 있습니다.
4. 기존 데이터와 FFT 해석 결과 비교
기존 데이터와 비교하였을 때,
결과는 아래와 같이 나옵니다.
앞으로의 문제는 노이즈를 제외한
아래의 간단한 진동에 대해 고려하여
설계를 진행하겠습니다.
