Multi-objective Fuzzy Control of a Spacial Structure using Smart Base Isolation System

스마트 면진시스템을 이용한 대공간 구조물의 다목적 퍼지제어

In this study, a smart base isolation system has been proposed to reduce dynamic responses of a spacial structure subjected to seismic excitation. MR dampers and low damping elastomeric bearings were used to compose a smart base isolation system and its vibration control performance has been investigated compared to that of the optimally designed lead-rubber bearing (LRB) isolation system. Control performance of smart base isolation system depends on control algorithm. Fuzzy controller was used in this study to effectively control the spacial structure having a smart base isolation system. Dynamic responses of the spacial structure with isolation system is conflict with base drifts and thus these two responses are selected as objective functions to apply multi-objective genetic algorithm to optimization of fuzzy controller. Based on numerical simulation results, it has been shown that the smart base isolation system proposed in this study can drastically reduce base drifts and seismic responses of the example spacial structure in comparison with the optimally designed LRB isolation system.

본 연구에서는 지진하중을 받는 대공간구조물의 동적응답을 저감시키기 위하여 스마트 면전시스템을 제안하였다. MR 감쇠기와 저감쇠 탄성베어링을 사용하여 스마트 면진시스템을 구성하였으며 최적설계된 LRB 면진시스템과 비교하여 진동 제어성능을 검토하였다. 스마트 면진시스템은 제어알고리즘에 따라서 제어성능이 크게 좌우된다. 본 연구에서는 스마트 면진시스템이 설치된 대공간 구조물을 효과적으로 제어하기 위하여 퍼지제어기를 사용하였다. 면전시스템이 적용된 대공간 구조물의 동적응답과 면진층 변위는 서로 상충관계가 있으므로 퍼지제어기를 최적화하기 위하여 두 응답을 목적함수로 하는 다목적 유전자알고리즘을 사용하여하였다. 수치해석결과 본 연구에서 제안한 스마트 면진시스템을 적용하면 최적설계된 LRB 시스템에 비하여 면진층 변위 및 대공간 구조물의 동적응답을 대폭 줄일 수 있는 것을 확인하였다.