• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.495-502
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• 2006

Seismic performance of semi-active fuzzy control algorithm to operate MR dampers for coupling adjacent building is investigated in this paper. In the proposed semi-active control technique, the fuzzy logic is used as a method to adjust input voltage to MR damper. In order to validate control performance of proposed technique, the seismic performance of the semi-active fuzzy control system is compared with that of passive control system where the input voltage to MR damper is set to display maximum damping force. The simulated results show that the semi-active fuzzy control technique effectively regulates the trade-off existing between seismic responses of two buildings subject to various earthquake excitations.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.55-61
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• 2010

본 논문에서는 구조적으로 유연한 특성을 갖는 교량 구조물을 대상으로 외력에 의해 발생되는 진동을 실시간으로 제어하고자 실험적 연구를 수행하였다. 여기서 진동제어를 위한 교량 구조물은 서해대교를 규모화 한 모형 교량 구조물을 사용하였고, 실험실 여건을 고려해 규모화 된 El-centro 지진파형으로 구조물을 가진하였다. 또한, 교량 상판 중앙지점에는 전자석이 채용된 전단형 MR 댐퍼를 설치하여 발생된 진동을 제어하도록 하였고, 동시에 변위계 및 가속도계를 설치하여 구조물의 응답(변위, 가속도)을 획득하였다. 이때 진동제어의 실험은 크게 비-제어, 수동 on/off 제어, 그리고 Lyapunov 안정도 이론에 의한 실시간 피드백 진동제어방법을 이용하여 수행하였고, 이때 진동제어의 효과는 상판 중앙지점에 대하여 비-제어 시 기준 각 실험방법 별 절대최대변위와 절대최대가속도 그리고, 인가전압의 소모량으로 평가하였다. 진동제어실험의 결과로부터, Lyapunov 제어방법은 구조물의 발생 변위 및 가속도를 효과적으로 감소시켰으며, 특히 진동제어 시 요구되는 외부 인가전압의 소비를 크게 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 최종적으로, 본 논문에서 구성한 실시간 준능동 피드백 진동제어 시스템은 구조물에 발생된 진동을 제어 관리하기 위한 적극. 효율적인 방법으로 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.67-76
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• 2009

최근에 Active interaction control(AIC) 시스템이 준능동 제어 시스템의 하나로 제안되었다. AIC 시스템은 제어 대상 구조물과 보조 구조물로 구성되며, 두 구조물간의 실시간 결합-분리를 통해서 제어 대상 구조물을 제어하게 된다. 구조물간의 결합과 분리를 담당하는 장치의 실시간 변환은 스위칭 제어 알고리듬의 결합-분리 조건식에 의해 제어된다. 기존 스위칭 제어 알고리듬의 경우, 제어 대상 구조물의 응답을 효과적으로 감소시키는 반면 불필요하게 큰 제어력과 과도한 결합-분리 횟수를 필요로 하는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 구조물간의 효율적인 결합-분리 조정을 위해서 스위칭 활성화 영역과 스위칭 비활성화 영역을 분리 표현하였으며, 결합-조건식에 의해 결정되는 스위칭 활성화 영역과 스위칭 비활성화 영역간의 일반적인 관계를 포괄 스위칭 틀을 이용하여 나타냈다. 과도한 결합-분리 횟수와 불필요하게 큰 제어력의 효과적인 감소를 위해서 새로운 스위칭 제어 알고리듬의 결합-분리 조건식은 포괄 스위칭 틀안에서 설계되었다. 또한 기존 논문에서 사용된 컨트롤 샘플링 주기(Control sampling period)의 역할을 결합-분리 횟수의 관점에서 재해석하였다. 제안된 알고리듬의 효용성과 컨트롤 샘플링 주기의 역할을 검증하기 위해서 단자유도 모델을 이용하여 자유진동에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과, 총 스위칭 횟수를 감소시키기 위한 컨트롤 샘플링 주기의 인위적인 연장은 시스템의 제어 성능 향상에 필요한 구간 변환을 샘플링 주기 사이에서 억제시키는 단점을 가지고 있음을 확인하였다. 본 논문에서 제안된 알고리듬의 경우, 각각 과도한 결합-분리 횟수와 불필요하게 큰 제어력을 감소시키는데 효과적임을 알 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.60-66
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• 2012

본 논문에서는 무선 센서 네트워크를 이용한 피드백 진동제어 시스템을 구성하고, 모형 구조물을 대상으로 구성된 시스템의 진동제어효과를 실험적으로 검증하고자 하였다. 이를 위하여 본 논문에서는 블루투스 기반의 무선 I/O 센서 시스템과 스마트 재료를 사용한 전단형 MR 댐퍼를 개발하고, 또한 일정한 크기의 정현파형을 발생시키는 가진기 및 모형 단순보 구조물을 이용하여 피드백 진동제어 시스템의 실험�V을 구성하였다. 진동제어 실험은 가진기를 이용해 보의 1/4 등분점에서 일정하게 가진한 상태에서, 보 중앙점에 수직방향으로 설치된 MR 댐퍼를 이용해 진동을 제어하였으며, 보의 2/4 등분점에서의 가속도 응답을 획득하여 제어효과를 평가하였다. 이때, 제어명령은 보 중앙점에 무선 I/O 센서 노드를 설치하고, 여기서 획득된 가속도 응답이 일정 크기 이상일 경우에 설정된 범위의 전압신호를 MR 댐퍼로 출력하도록 설정하였다. 최종적으로 본 논문에서 구성된 무선 센서 네트워크 기반의 실시간 피드백 진동제어 시스템은 비록 제한적인 명령 체계에서 검증되었지만, 실시간적으로 목적된 제어명령의 발생시킴으로써 구조물의 진동을 효과적으로 감소시키는 것을 확인하였고, 추후 다양한 준능동 제어 알고리즘을 적용한 구조적 응답제어시스템으로의 활용 가능성을 제시하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.451-458
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• 2006

The goal of many researchers in the field of structural engineering is to reduce both damage to building structures and discomfort of their inhabitants during strong motion seismic events. The present paper reports on analytical work conducted with this aim in mind as a prior research of experimental study. A four-story, 6.4 m tall, laboratory model of a building is employed as a example structure. The laboratory structure has graphite epoxy columns and each floor is equipped with a chevron brace that serves to resist inter-story drift with the installation of a magnetorheological (MR) damper. An artificial excitation has been generated with a robust range of seismic characteristics. A series of numerical simulations demonstrates that an optimized fuzzy controller is capable of robust performance for a variety of seismic base motions. Optimization of the fuzzy controller is achieved using multi-objective genetic algorithm(MOGA), i.e. NSGA-II. Multiple objective functions are used in order to reduce both peak and root-means-squared displacement and accelerations at the floor levels of the building.

• 한국안전학회지
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• 제26권4호
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• pp.69-79
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• 2011

This paper proposes a GA-based optimal fuzzy control technique for the vibration control of earthquakeexcited adjacent structures interconnected with semi-active magneto-rheological(MR) dampers. Rule-based fuzzy logic controllers are designed first by implementing heuristic knowledge and the genetic algorithm(GA) is then introduced to optimally tune the fuzzy controllers for enhancing the seismic performance of semi-active control system. For practical implementation, the fuzzy controller simply uses locally measured responses of the dampers involved and directly returns the input voltage to the magneto-rheological dampers in real time through the fuzzy inference mechanism. The local measurement based fuzzy controller provides optimal damping force in a decentralized manner so that it does not require a primary central controller unlike the conventional semi-active control techniques. As a result, it can avoid the unbridgeable discrepancy between the desired control force and the actual damper force that may occur in the conventional control approaches. The validity and effectiveness of the proposed control method are shown numerically on two 20-story earthquake-excited buildings interconnected with MR dampers.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.424-431
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• 2006

Many types of tuned mass dampers (TMDs), such as active TMDs, multiple TMDs, hybrid TMDs etc., have been studied to effectively reduce the dynamic responses of a structure subjected to various types of dynamic loads. In this study, we replace a passive damper by a semi-active tuned mass damper to improve the control performance of conventional TMDs (STMD). An idealized variable damping device is used as semi-active dampers. These semi-active dampers can change the properties of TMDs in real time based on the dynamic responses of a structure. The control performance of STMD is investigated with respect to various types of excitation by numerical simulation. Groundhook control algorithm is used to appropriately modulate the damping force of semi-active dampers. The control effectiveness between STMD and a conventional passive TMD, both under harmonic and random excitations, is evaluated and compared for a single-degree-of-freedom (SDOF) structure. Excitations are applied to the structure as a dynamic force and ground motion, respectively. The numerical studies showed that the control effectiveness of STMD is significantly superior to that of the passive TMD, regardless of the type of excitations.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.79-86
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• 2021

Control performance of a smart tuned mass damper (TMD) mainly depends on control algorithms. A lot of control strategies have been proposed for semi-active control devices. Recently, machine learning begins to be applied to development of vibration control algorithm. In this study, a reinforcement learning among machine learning techniques was employed to develop a semi-active control algorithm for a smart TMD. The smart TMD was composed of magnetorheological damper in this study. For this purpose, an 11-story building structure with a smart TMD was selected to construct a reinforcement learning environment. A time history analysis of the example structure subject to earthquake excitation was conducted in the reinforcement learning procedure. Deep Q-network (DQN) among various reinforcement learning algorithms was used to make a learning agent. The command voltage sent to the MR damper is determined by the action produced by the DQN. Parametric studies on hyper-parameters of DQN were performed by numerical simulations. After appropriate training iteration of the DQN model with proper hyper-parameters, the DQN model for control of seismic responses of the example structure with smart TMD was developed. The developed DQN model can effectively control smart TMD to reduce seismic responses of the example structure.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.41-50
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• 2021

본 연구에서는 MR Damper의 제어력을 결정하는 다양한 요인들 중, 유로폭(Gap Size)을 다르게 선정하여 그에 따른 제어력의 변화를 확인하였다. 이를 위해 Gap Size 1.0mm, 1.5mm인 MR Damper 두 대를 제작하고 인가전류와 가진조건을 정하였으며 그에 따른 동하중 실험을 수행하였다. 실험결과 최소제어력은 Gap Size 1.0mm 조건이 Gap Size 1.5mm 조건보다 3.2배 높았으며 최대제어력은 Gap Size 1.0mm 조건이 Gap Size 1.5mm 조건보다 2.3배 높았다. 또한, 인가전류에 따른 제어력의 증가폭은 Gap Size 1.0mm일 때 34N, Gap Size 1.5mm일 때 12.7N으로 나타났다. Gap Size가 커질수록 전체 제어력과 인가전류에 따른 제어력의 증가는 감소하였다. 두 개의 MR Damper의 동적범위를 확인해 본 결과 Gap Size 1.0mm일 때 평균 2.3, Gap Size 1.5mm일 때 평균 2.8인 것을 볼 때 두 MR Damper의 준능동제어장치로써 사용가능성을 확인하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.113-123
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• 2016

This paper is concerned with an experimental research to control of random vibration caused by external loads specially in cable-stayed bridges which tend to be structurally flexible. For the vibration control, we produced a model structure modelled on Seohae Grand Bridge, and we designed a shear type MR damper. On the center of its middle span, we placed a shear type MR damper which was to control its vibration and also acquire its structural responses such as displacement and acceleration at the same site. The experiments concerning controlling vibration were performed according to a variety of theories including un-control, passive on/off control, and clipped-optimal control. Its control performance was evaluated in terms of the absolute maximum displacements, RMS displacements, the absolute maximum accelerations, RMS accelerations, and the total power required to control the bridge which differ from each different experiment method. Among all the methods applied in this paper, clipped-optimal control method turned out to be the most effective to reduces of displacements, accelerations, and external power. Finally, It is proven that the clipped-optimal control method was effective and useful in the vibration control employing a semi-active devices such MR damper.