PMX CASMA 필터를 위한 사용 팁

간략한 설명

노이즈가 있는 토크 시그널을 평균화시키기 위한 특수 필터 사용방법에 대해 알고 계십니까?

CASMA 필터(Crank Angle Sampled Moving Average)는 각도 동기화에서 사용하며 시간 독립적이어서 RPM 변경에 자동적으로 응답할 수 있습니다.  PMX는 이를 위해 계산된 특별한 채널을 제공합니다. CASMA 필터를 5-Cylinder에 마운트된 T40B 토크 센서 에 어떻게 사용하는지를 아래의 간단한 예제를 통해 알아보세요.

Basics

 각각의 실린더 내에서의 압축과 팽창을 포함하는 연소 엔진의 스트로크와 이에 상응하는 연소의 변동으로 인해 엔진에서 생성하는 토크는 매우 역동적인 형태를 나타냅니다. 이러한 장애 요소로 인해 원하는 측정값을 얻지 못할수도 있습니다.

CASMA 필터는 샤프트의 회전과 동시에 일어나는 주기적인 장애요소를 제거해 줍니다. 이 필터는 기존과는 달리 시간적 동기화 방식으로는 작동하지 않으며 오히려 샤프트 회전과 동기화 되어 작동합니다. 따라서 필터 효과는 회전 속도와는 상관이 없습니다.

필터의 측정 시간은 회전 속도에 비례하므로 회전이 멈추면 필터도 작동을 멈춥니다.

The CASMA 필터

Calculated channel 생성 하는 방법

Analysis category에 calculated channel인 “rotation synchronous filter”를 생성하는 방법에 대해 알아봅시다.

파라미터 조정

  • Filter input: 필터링할 시그널을 이곳에 입력합니다
  • Shaft Angle Input: 회전각 ㅏ센서의 시그널을 이곳에 입력합니다. 측정값은 0° 와 360°사이여야 합니다.
  • Window Width: 이동 평균을 얻기 위한 범위를 설정합니다. 폭은 30° 와 720° 사이여야 합니다. 기본값은 180°입니다. 해상도 대비 윈도우 폭의 비율은 180 이하여야 합니다.

window width은 회전각에 대한 장애가 일어난 주기 시간을 프로젝트하여 실험함으로써 쉽게 얻을 수 있습니다.(스크린샷 참조) 이번 예제에서는 매  720°마다 주기적인 에러가 나타납니다.

  • Minimum Speed: 이 수직 회전 속도는 활성화된 회전 속도가 규정된 최저 회전 속도보다 낮을 때 적용합니다.
  • Resolution: 이 값은 얼마나 자주 (매번 몇도의) 새로운 평균이 계산될지를 정합니다. 계산 속도가 전체 업데이트 속도에 달려 있기 때문에, 최대 허용 회전 속도가 이 값에 달려 있음을 유의합니다..

이론적인 값은 [최고 회전 속도 = 해상도 * 전체 업데이트 속도 / 6]으로 산출됩니다. 실제 사용 시, 이론적으로 가능한 최고 회전 속도의 10-20% 정도의 값을 사용하시길 권장합니다.

Resolution

19,200 Hz 의 전체 업데이트 속도에서의 이론적 최고 회전 속도

38,400 Hz의 전체 업데이트 속도에서의 이론적 최고 회전 속도

3200 rpm

6400 rpm

6400 rpm

12,800 rpm

12,800 rpm

25,600 rpm

19,200 rpm

38,400 rpm

25,600 rpm

51,200 rpm

아래의 회전 속도 배수는 window width에 따라 바뀝니다.

Window width

Multiples

90°

4, 8, 12, …

120°

3, 6, 9, …

180°

2, 4, 6, …

360°

1, 2, 3, …

720°

0, 5, 1, 1, 5, …


Note: 소스 시그널 중 하나가 유효하지 않은 경우, 해당 결과 시그널 또한 유효하지 않습니다.

CASMA 사용 예

필터링되지 않은 토크 시그널 (적색), CASMA를 사용하여 필터링한 토크 시그널 (녹색).
CASMA 필터가 시간에 따라 변화하는 엔진 속도와 관련된 토크 측정치의 훌륭한 안정화를 가능하게 함을 볼 수 있습니다. 필터의 폭이 클수록 결과도 좋아집니다.

예제

아래의 간단한 예제에서 PMX는 힘 P[W], 회전 속도 n [1/s] 및 가속도 [1/s²], 토크 M [Nm]와 이에 상응하는 CASMA 필터를 분석하는 데 사용됩니다. 아래 스크린샷에서 볼 수 있는 계산된 채널은 이 목적을 위해 생성한 것입니다. 시그널들은 catman으로 나타납니다.

Calculations:

Power:

Angular speed:

 

Angular acceleration:

중요: 모든 계산에 있어 회전 속도 n은 분당 회전에서 초당 회전으로 환산되어야 합니다. 즉, 60으로 나눕니다.

Channels

아래 시각적으로 catman으로 나타난 모든 채널을 보십시오. 괄호의 색깔은 곡선의 색깔을 가리킵니다. 시그널은 다음 채널로 이루어져 있습니다.

Torque M (red):

  • PX460 의 측정 채널에 직접적

CASMA filter (green):

  • 충분히 설명되어 있음

Power P (yellow):

·    나누기 (회전 속도 n / 60), 초당 회전 속도
·    상수 시그널 (2*pi)
·    곱하기 (M * n [1/s] * 2*pi)

Rotational speed n (orange):

  •   PX460의 측정 채널에서 직접적

Angular acceleration (blue):

  • 곱하기 (2*pi * n [1/s]), 각속도 w의 결과로 나타남
  • Differentiator (w)

경고문

이 예제들은 보여주기 위한 목적으로만 사용됩니다. 이 예제들을 그 어떤 보증이나 신뢰도 주장의 근거로 사용할 수 없습니다.

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