• Title/Summary/Keyword: 구조진동제어

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Structural vibration control using $H_{\infty}$ control theory : unceratinty model ($H_{\infty}$제어이론을 이용한 구조진동제어 - 불확실성 모델)

  • 송병석
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 1995.04a
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    • pp.240-245
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    • 1995
  • 제어이론의 역사적 발전사를 고찰해보면 1930년대부터 1960년대까지를 고전 제어(classical control) 시대로 분류되고 이때 주로 사용되었던 용어들은 주파수역(frequency domain)에서 사용된 개념인 극점(pole), 영점(zero), Nyquist, 근궤적(root-Locus) 선도(plot)등으로 대표된다. 그 다음단계인 현대 제어(modern control) 시대 (1960년대-1980년대)때는 새로운 개념들이 도입 되었는데 시간역(time domain)에서 사용되는 상태공간(state-space) 모델, 가제어성(controllability), 가관측성(observability), Kalman 필터, LQG 제어 등이다. 1980년대부터 현재까지를 강인제어(robust control) 시대로 분류하는데 이것의 특징들은 극점이나 영점 대신 상태공간 모델을 사용하여 주파수역에서 정의되는 개념들인 H$_{\infty}$ 합성법, .$\mu$ 해석법, LQG/LTR 및 QFT, Lyapunov 등으로 대표된다. 현대제어시대때는 제어기 K는 공칭 플랜트 모델 G$_{0}$를 기준으로 설계되었으나 실제로 공칭 플랜트 모델은 실제 플랜트와 항상 같을 수가 없었다. 따라서 실제 플랜트 G는 G=G$_{0}$ + .DELTA.G로 표현되며 여기서 .DELTA.G는 플랜트 불 확실성(plant uncertainty), 즉 실제 플랜트와 공칭 플랜트의 차이를 나타낸 다. 이 플랜트 불확실성은 제어기가 실제 응용되어 사용되었을 때 제대로 작동하지 않는 주요 이유중에 하나이다. 이와 같은 상황에서 안정도 강인성 (stability robustness) 및 성능 강인성(performance rosubtness)의 보장은 상 당히 중요한 문제로 대두되었으며 주어진 플랜트 불확실성하에서 이러한 강이성들이 보장되는 제어이론들 중 H$_{\infty}$ 제어이론이 많이 연구/응용 되고 있다. 특히 공칭 플랜트 모델과 함께 사용되는 플랜트 모델과 함께 사용되는 플랜트 불확실성 모델은 직접적으로 성능 및 안정도에 영향을 미치므로 주의 깊게 선정해야 한다.

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Modal Characteristics of a Structure with Stiffness and Damping Eccentricit (강성 및 감쇠 비대칭 구조물의 모드 특성)

  • 김진구;방성혁
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.15 no.3
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    • pp.421-432
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    • 2002
  • In this study the modal characteristics and responses of an asymmetric structure with added viscoelastic dampers were investigated for design parameters such as eccentricity of stiffness and added dampers, the loss factor of the damping materials used. For modal characteristics, variation of the quantities such as natural frequencies, modal damping ratios, modal participation factors, and dynamic amplification factors were observed, and displacements at flexible and stiff edges, and at center of mass were obtained. Based on the results, the problem of the optimum damper distribution to minimize the torsional effects was addressed, and the proposed method for optimum damper distribution was applied to a multi-story structure to verify the applicability Finally the effect of viscous and viscoelastic dampers were compared by varying the loss factor of the viscoelastic material.

Robust Vibration Control for a Building with Parameter Uncertainty (파라미터 불확실성을 고려한 건물의 견실 진동 제어)

  • 최재원;김신종;이만형
    • Journal of KSNVE
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    • v.10 no.4
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    • pp.575-583
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    • 2000
  • In this paper, we design a vibration control system that includes a 3-D.O.F. mass-spring-damper structure for the analytical model of a building that is excited at the base of this structure by an external dynamic force, and one Active Mass Damper(AMD) on the top of this structure to generate control forces fro attenuation of the structural response. Two robust controllers based on $\mu$-synthesis and H$\infty$ optimal control are designed for the structural system to show that the performance of a control system can be degraded by some parameter uncertainties such as mass, stiffness coefficients, and/or damping coefficients. The performance of the two controllers are compared in terms of nominal performance, robust stability and robust performance by simulations.

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Active Vibration Control of Shell Structure Subjected to Internal Unbalanced Excitation (내부 불평형 기진력을 갖는 원통형 구조물의 능동진동제어)

  • Kim, Seung-Ki;Jung, Woo-Jin;Bae, Soo-Ryong;Lee, Sang-Kyu;Kwak, Moon K.
    • Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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    • v.27 no.2
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    • pp.195-203
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    • 2017
  • This paper is concerned with the active vibration control of shell structure that is subjected to internal unbalanced excitation by using active mounts and accelerometers. The unbalanced excitation is caused by a rotating unbalanced mass. The control algorithm considered in this study is the negative acceleration feedback (NAF) control. A simplified dynamic model was derived to verify the effectiveness of the NAF control. Four actuators and four accelerometers were mounted on the shell structure, so that the multiple-input and multiple-output (MIMO) NAF controller was designed by both centralized and decentralized ways. Numerical results show that both the decentralized and centralized NAF controllers are effective. Based on the numerical simulation, the proposed decentralized NAF controller was applied to the real shell structure. Experimental results show that the proposed decentralized NAF controller can effectively suppress vibrations of the shell structure.

ICA 기법에 의한 플로팅 구조물의 강체 거동 특성에 관한 연구

  • Jeong, Gi-Beom;Hwang, Jae-Seung
    • Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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    • 2011.11a
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    • pp.119-121
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    • 2011
  • 플로팅 구조물의 거동은 함체의 크기에 따라 많은 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 그에 따라 함체의 거동을 표현하기 위한 해석모델은 해석의 단순성, 파랑하중과의 상호작용의 연계정도를 고려하여 그 형태 또한 달라지게 된다. 해석모델에는 함체에 발생하는 진동을 효과적으로 저감시키기 위한 진동저감시스템을 포함하는 경우도 있다. 함체의 해석모델에 진동저감시스템의 해석모델이 연계되면 이들 해석모형이 상호결함된 통합모형은 더욱 복잡한 경향을 가지게 된다. 본 연구에서는 함체의 해석모형을 강체거동을 하는 단순한 모형으로 가정하고 해석모형이 가지는 동적특성을 ICA기법을 통하여 효과적으로 추정하는 기법을 다룬다. 이를 위하여 실험과 ICA 기법을 이용하여 동적추정이 가능한지를 평가해보고 이를 플로팅 구조물에 적용하기 위한 기법을 다룬다.

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Vibration Reduction of Steel Hot-Rolling Facility (제철 열간 압연기의 진동 저감책)

  • 노용래
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 1993.04a
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    • pp.65-70
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    • 1993
  • 본 연구에서는, 제철 열간 압연기에서 slab가 진입, 추출시 충격으로 인한 진 동에 의해 두께 조절용 위치센서가 오작동을 하는 원인을 규명하고 그 해결 책을 제시하고자, 기존 AGC Top Plate와 위치 감지센서의 작동 상태 및 진 동특성을 검정하였고, 문제점을 발견하여 각각의 구조를 개선, 재측정하여 개선정도를 확인하였다. Disk형 AGC Top Plate는 직경을 줄이고, 두께를 늘 여 자체 진동을 감소시켜, Plate 진동에 의한 위치센서의 오작동 원인 및 이 에 의해 제어 유압펌프에 Feedback되어 top부 제어계에 발생하는 Hunting현 상을 줄였다. 위치센서는 내부 Spring의 초기변형량을 증가시켜 내탄성에너 지량을 증가시켜, 센서자체의 진동 및 측정시 나타나는 여진현상을 제거하였 다. 본 연구를 통한 측정결과로는 최대 82.7%의 제진효과와 여진현상의 제거 효과를 보았다.

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Sound Absorption Material Using Aluminum Sash (알루미늄 새시를 이용한 흡음구조)

  • Kim, Jung-Joong;Jeong, Jeong-Ho;Sohn, Jang-Yeul
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 2007.11a
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    • pp.201-204
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    • 2007
  • 다양한 공연장 및 대공간에서의 실내음향 제어를 위해서는 실내마감재료의 흡음 및 확산성능을 제어할 수 있는 재료가 필요하다. 본 연구에서는 이를 위해 알루미늄 새시를 이용한 흡음구조를 개발하였으며, 흡음특성을 조사하기 위하여 수직입사 흡음계수와 잔향실법 흡음계수를 측정하였다. 수직입사 흡음계수 측정결과 알루미늄 다목적 흡음재의 타공구조와 인서트에 의해 형성되는 공간이 공명형 흡음기의 역할을 하여 중.저주파수 대역의 흡음계수가 증가되는 것으로 나타났다. 잔향실법 흡음계수 측정결과 알루미늄 새시를 이용한 흡음구조의 형성에 따라 공명주파수 대역보다 낮은 중저주파수 대역의 흡음계수가 증가되는 것으로 나타났다. 공기층 증가에 따라 공명주파수 이상 대역에서의 흡음률은 증가되고 주파수 대역별 흡음계수 편차도 감소되는 것으로 나타났으며, 고주파수 대역의 흡음률 향상을 위한 방안이 필요한 것으로 나타났다.

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Pseudodynamic testing method (유사동적 실험기법)

  • 이동근;김남식
    • Computational Structural Engineering
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    • v.5 no.2
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    • pp.12-17
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    • 1992
  • 지진하중에 대한 내진성능을 평가하기 위하여 유사동적 실험기법은 다양한 시험체를 대상으로 응용되어 왔다. 특히 실물크기의 시험체에 대한 실험이 가능하다는 특징 때문에 substructuring기법을 도입하여 부분구조물에 대한 유사동적실험이 활발히 진행되고 있으며, substructuring기법에 사용되는 수치적분 알고리즘의 효율성 및 새로운 보완이 필요한 것으로 판단된다. 근래에 구조물의 진동제어(vibration control)를 목적으롤 개발된 rubber bearing, viscous damper 등은 두드러진 감쇠특성을 갖고 있는 장치로서 strain-rate 효과에 비교적 민감하다. 지금까지의 유사동적실험을 준정적으로 실험이 수행되었으나, 이러한 장치가 설치된 구조물의 진동제어 성능실험을 위해서는 가능한 실시간(real time)에 가까운 실험 진행속도를 갖는 것이 유리하다. 최근에 Nakashima는 digital servomechanism을 이용하여 실시간에 가까운 실험속도의 유사동적 실험을 수행하였으며, 이에 대한 지속적인 연구를 진행하고 있다.

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Vibration Pattern Editor and Controller for Sound-driven Vibration System (사운드 기반 진동 시스템을 위한 진동 패턴 에디터와 컨트롤러)

  • Oh, Sung-Jin;Cho, Dong-Hyun;You, Yong-Hee;Sung, Mee-Young;Jun, Kyung-Koo
    • 한국HCI학회:학술대회논문집
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    • 2008.02a
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    • pp.564-568
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    • 2008
  • In this paper, we develop a vibration pattern editor and a vibration pad controller for a sound-driven vibration system, which can generate diverse vibration effects in realtime by analyzing signals from the sound output of PC. It consists of a DSP system to analyze the sound, a wrist-wearable vibration pad, and its controller. For the vibration pattern editor, we define four elements to describe the pattern the locations of vibrating elements, start time, duration, and vibration intensity. The editor provides a GUI through which users can create such patterns fast and easily, and store them for reuse. We also propose a pattern-interpreting controller. It is able to interpret patterns created by the editor and control the pad accordingly. It can avoid the need to change the controller firmware whenever desired patterns change.

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Multiobjective State-Feedback Control of Smart Structural Systems (지능구조물의 다목적 상태궤환 제어)

  • 홍성일;박현철;박철휴
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 2003.11a
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    • pp.452-458
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    • 2003
  • This paper presents a robust vibration control methodology of smart structural systems. The governing equations and associated boundary conditions are derived by Hamilton's principle. A robust controller is designed using a linear matrix inequality (LMI) approach to the multiobjective synthesis. The design objectives are to achieve a mix of H$\sub$$\infty$/ performance and H$_2$ performance satisfying constraints on the closed-loop pole locations in the face of model uncertainties. Numerical examples are presented to demonstrate the effectiveness of LMI approach in damping out the multiple modes of vibration of the piezo/beam system.

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