• Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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• 2000.10a
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• pp.496-500
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• 2000

대형 구조물의 진동제어를 위하여 MR 유체 댐퍼를 사용한 반능동 제어기법에 대하여 연구하였다. 기존에 많이 사용되고 있는 수동제어기법은 일단 제어장치를 설치한 후에는 구조물에 실제로 작용하고 있는 외부 하중의 현재 특성에 대해서 적절히 반응할 수 없다는 제한을 가지고 있으며, 이를 극복하기 위하여 연구되어온 능동제어기법은 구조물이 진동을 감소시키기 위하여 구조물에 직접적으로 가해지는 커다란 제어력을 요구하며, 이로 인해 경우에 따라서는 불안정한 상태가 유발될 수도 있다는 점이 단점으로 지적되고 있다. 최근에 Spencer 등은 반능동 제어기법을 제안하였는데, 이는 수동제어장치의 제어특성을 On-Line 으로 조절하는 방식으로서 제어 가능한 수동제어기법으로도 불리운다. 구조물의 진동제어에 필요한 제어력이, 특수한 제어기구에서 발생되는 인위적인 힘이 아니라, 적절한 구조부재에서 발생되는 자연적인 부재력이므로, 무엇보다 강인하고 신뢰할 수 있는 제어기법이며, 이때 제어장치의 구조적 특성을, 측정된 구조물의 응답에 맞추어 적절히 조절함으로써 다양한 외부하중에 대해 보다 효율적인 제어가 이루어질 수 있도록 한 방법이다. 반능동제어를 위한 제어기로서는 Variable Orifice Dampers, Friction Controllable Isolators, Variable Stiffness Devices, Electro-Rheological (ER) Fluid Damper, Magneto-Rheological(MR) Fluid Damper등이 제안되고 있으며, 본 논문에서는 반응속도가 빠르고, 적은 파워만을 요구하며, 커다란 제어력을 낼 수 있는 MR Damper를 사용하여 지진하중을 받는 구조물의 반능동 제어게 대하여 연구하였다. MR Damper의 특성이 비선형이므로 이에 적합한 Sliding Mode Fuzzy Control(SMFC)기법을 사용하였으며 이때 SMFC 의 최적 설계를 위하여 Genetic Algorithm을 적용하였다. 제안된 제어기법의 실제 적용성을 검증하기 위하여 기존이 제어결과와 비교 검토하였으며, 그 결과로부터 MR Damper를 사용한 반능동 제어기법이 구조물의 진동제어에 매우 효과적임을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2013.04a
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• pp.390-394
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• 2013

Observation satellites carrying high precision optical payload require extremely stringent pointing stability that may be violated in the presence of the disturbances corning from reaction wheels, cryocoolers or other actuating components onboard the satellite. The most common method to protect the sensitive payloads from external disturbances is implementation of vibration isolator. In this paper development of a single axis active vibration isolator using electromagnet and its performance in isolating micro-vibration is presented. The main components of the developed isolator are membrane structure providing the isolator with the required stiffness and an electromagnet for active control. The performance test results show that additional damping can be achieved by active control without degrading isolation performance in high frequency region and that the developed isolator can effectively isolate micro-vibration.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1993.04a
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• pp.86-92
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• 1993

자동차의 현가장치에 대한 능동제어연구는 국내외적으로 활발히 진행되어 왔다. 수동식현가장치는 단순히 스프링과 감쇠기로 차체의 진동을 수동 제어 하므로 성능 향상에 한계가 존재하게 된다. 수동식 현가장치가 강성계수와 감쇠계수를 조절함으로써 차체로 들어오는 진동을 억제하는 반면, 능동식제 어는 보통 유압을 이용하여 효율적으로 차체에 들어오는 진동을 억제시키게 된다. 일반적으로 자동차가 능동현가장치 설계시 요구되는 사항은 탑승자의 승차감, 조종성, 현가장치의 공간확보 문제, 경제성(제어력), 실제적으로 자동 차에 적용할 수 있는 능동제어기법인가 하는 문제이다. 자동차 능동식 현가 장치는 보통 1/4 car (2자유도계), Full-car 모델 (7자유도계) 등으로 모델링 을 하여 능동제어기를 설계한다. 1/4 car 모델의 특징은 해석이 비교적 단순 하고 현가장치의 동적거동을 이해하는데 유용하고 실험을 하거나 실제 자동 차에 적용하기 쉬운 반면에 Full-car 모델에 비해 제어력의 효율이 떨어진다 는 단점이 있다. 그 이유는 1/4 car 모델은 차체의 동역학적 특성을 고려하 여 설계하지 않았기 때문에 4개의 독립현가차축에서는 오직 그 현가축방향 으로 발생하는 수직방향의 진동만을 제어하기 때문이다. 따라서 동역학적 역 성에 기인하는 운동을 제어하는 비효율적인 제어력이 공급된다는 단점을 갖 는다. 이에 비해 full-car 모델은 주행모드(수직, 롤링, 피칭운동)간의 연성을 고려하여 제어기를 설계할 수 있기 때문에 1/4 car 모델에 비해 제어력의 효 율이 높다는 장점이 있는 반면에 모델이 수학적으로 복잡하므로 제어력을 구하는데 계산량이 많고, 실제 자동차에 적용하기에 복잡하다는 단점을 갖고 있다. 따라서 본 논문에서는 쉽게 실험할 수 있고, 실용화할 수 있는 1/4 car 모델에 대하여 능동제어기를 설계하여 실제자동차에 능동제어기를 적용할 때 참고가 될 수 있도록 하였다. 자동차는 저주파영역의 밴드통과필터 역할 을 하므로 저주파에서의 성능, 특히 탑승자가 민감하게 느끼는 0.5Hz - 10Hz 부근의 주파수성능은 승차감, 조종성에 상당히 중요하다. 이에 본 논문 에서는 0.5Hz - 10Hz 부근의 승차감, 조종성의 향상에 초점을 두고 차체의 속도를 출력변수로 한 LQG/LTR 제어기를 설계하였다. LQG/LTR 설계기법 은 안정도-강인성이 좋은 체계적인 설계기법으로서 전 상태를 측정할 필요 가 없으므로 실제 적용시 효과적이다. 또한 자동차의 제원의 변화에 대한 고 유치의 민감도해석과 새로운 개념으로 안정도-강인성(Robustness)해석을 하 여 수동시스템과 능동시스템의 강인성을 비교하였다.

• Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.31 no.3
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• pp.43-47
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• 1994

이 글에서는 선체 상부구조 진동제어를 위하여 최근에 개발된 장치들에 대하여 살펴보았다. 앞 에서 언급된 바와 같이 이들 대부분은 조선 제 1국인 일본에서 개발된 것이며, 최근 들어와 국 내에서도 이에 관한 관심이 많아져 늦게나마 연구가 시작되었으나 한두편의 기초연구를 제외하 고는 국내에서 아직 구체적 개발사례가 발표되지 않고 있다. (예로서,'9', '10'). 개발된 장치들을 잘 살펴보면 기본원리 측면에서 전혀 새로운 것이 아니며 제작상의 어려움도 그리 크지 않을 것으로 판단되는 데, 국내에서는 이러한 장치들에 관한 실용화연구들이 너무 소흘히 다루어진 감이 없지 않으며 앞으로 활성화되어야 할 연구분야의 하나임이 분명하다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.281-281
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• 2004

본 논문에서는 레이들(ladle)에 실린 용강의 균일한 혼합을 위해 사용되는 저취 시스템의 버블 강도를 예측하기 위해 진동센서를 이용한 안착대를 설계하고 제작하였다 또한 무선 인터넷을 이용해 안착대로부터 진동 데이터를 수신하여 실시간으로 원격지에 위치한 서버에 저장하는 시스템을 구현하였다. 이와 함께 저취 시스템에 사용되는 유량제어밸브를 컨트롤하기 위해 기존에 사용되는 프로토콜 변환기를 변경한 데이터 처리장치를 설계하고 제작하였다. 데이터처리장치는 4개의 직렬 신호를 동시에 처리 가능하며 비구조화된 데이터를 보관하다록 하기 위해 플래쉬 메모리를 장착하였으며, CPU의 데이터 처리를 위해 SRAM을 장착하도록 구성하였다.(중략)

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.32 no.1
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• pp.94-102
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• 1995

The active control system of structural vibration using a hydraulic actuator is developed. The developed system consists of three parts : a hydraulic unit, an actuator unit and a control unit. Structural vibration is sensored by the accelerometer attached to the structure and reduced by the optimally controlled motion of active mass giving anti-phase inertia force to the structure. It is experimentally confirmed that the vibration level of model structure is reduced to about 1/6 by the developed active control system.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2012.06a
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• pp.425-427
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• 2012

본 연구에서는 플로팅 구조물과 제진장치가 연계된 시스템에 대한 진동제어를 위하여 제어알고리듬에 의한 시뮬레이션을 수행하였다. 플로팅 구조물모형 2자유도, AMD 제진장치 2자유도가 연계된 4자유도 시스템에 대한 수학적 해석모형을 모델링하였으며, 모델링을 통하여 모형과 제진장치의 계측변수, 그에 따른 시스템의 입축력 관계에 따른 상태방정식을 제어 프로세서 과정에서 모듈화 하였으며 수치시뮬레이션을 통한 제어효과를 검증하였다. 향후 플로팅 모형 실험체를 제작하여 수조실험을 통한 실험적 검증을 수행할 예정이다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.2 no.4
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• pp.87-94
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• 1998

Increasing flexibility and lightness of recently built high-rise buildings make the structures susceptible to loads such as earthquakes and winds. Therefore, higher performance vibration control systems to reduce the vibration levels are demanded more than any time in the past. One of the typical active vibration control systems is the active mass driver (AMD). In this paper, an active vibration control system consisting of small shaking table, building model, sensors, signal processing board and AMD is constructed. The dynamic characteristics of these individual systems are investigated through the experimental study. The performance of the active vibration control system is verified through the El Centro earthquake(1940,NS) on the building model.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.74-74
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• 2011

본 연구에서는 중앙경간 54m, 교폭 4m의 사장교형식의 보도교로 측경간은 계단으로 이루어진 1경간 케이블교량을 대상으로 보행하중에 의한 수직진동을 제어하기 위해 제진장치(TMD)를 적용하기로 하고 실물 TMD의 설계 및 제작 그리고 설치 및 제어성능실험을 수행하였다. 우선 사장교형식의 교량. 그리고 1경간 교량이라는 점에서 상대적으로 감쇠율이 낮을 것으로 예측되었고 또한 54m의 경간장이 보행자가 가진 주파수에 근접한 고유진동수를 나타낼 것으로 사료되어 Eurocode 2 part 2(EC5-2)의 규준에 따라 1인 및 다수 보행하중에 의한 보도교의 발생가속도를 산출하였다. 이 경우 최대가속도는 다수의 보행자가 연속적으로 진행할 때 발생하였으며, 수직방향의 가속도가 사용성기준을 초과하는 것으로 나타났다. 또한 구조해석프로그램에 의한 고유치 해석결과, 보행하중의 주파수대역내에 진동모드가 존재하는 것으로 나타났다. 따라서 본 교량의 설계단계에 있어서 보행진동을 제어하기 위하여 유지관리가 용이한 수동형의 동조질량감쇠장치(Tuned Mass Damper)를 적용하기로 하였으며 TMD의 설계에서는 TMD의 제어목표를 만족시킬 수 있는 TMD의 가동질량(moving mass)을 우선적으로 결정하였고, 이로부터 Den Hartog의 제안식에 따라 TMD의 고유진동수비, 유효감쇠비를 산정하였다. 산정된 변수들을 이용하여 설계된 TMD는 현장설치 및 튜닝의 편의성을 고려하여 수평 외팔보형식으로 설계, 제작되었으며 제작된 TMD의 경우 회전축에 대해 질량, 스프링, 댐퍼의 중심거리를 조정함으로써 TMD의 진동수, 강성, 감쇠력을 상대적으로 매우 용이하게 조절할 수 있으며, 조정범위 또한 광범위하여 일반 TMD에 비해 현장설치시 대상구조물에 동조시키기가 용이하며, 작동시 마찰감쇠가 거의 없다는 장점이 있다. 현장설치전에 제작된 TMD를 대상으로 자유진동 시험을 통하여 질량의 중심거리, 스프링 크기 그리고 댐퍼의 설치유무를 각각 변화시키며 TMD의 자유진동 데이터를 취득하였다. 각각의 시험에서 얻어진 데이터로부터 스펙트럼해석을 통하여 고유진동수를 구하였고, 자유진동 파형으로 부터 감쇠비를 구하였다. TMD는 일반적으로 제어모드의 변형형상이 가장 큰 곳에 설치되었을 때 최대의 제진효과를 발휘할 수 있다. 그러나 현장여건상 설치가 불가능하거나 미관을 해치는 경우에는 가능한 범위 내에서 TMD 제어효율이 가장 크게 발휘할 수 있는 곳을 선택하여야 한다. 본 보도교의 경우, 중앙경간 중심부에서 가장 큰 모드변형형상을 나타내지만, 보도교의 상판 연결부 등에 따른 TMD 시공문제로 인하여 TMD 설치위치는 교량 중앙에서 양 방향으로 1.25m 떨어진 곳에 대칭으로 총 2기를 설치하기로 하였다. 일반적으로 TMD의 모든 설계변수는 구조물의 설계단계에서 수행된 구조해석결과에 근거하여 설정하므로 완공된 구조물, 즉 실제보도교의 동적특성을 계측하여 정확하게 진동수를 튜닝하여야 한다. 구조해석에 의한 보도교의 수직방향(TMD 작동방향) 고유진동수는 1.5225 Hz이며, 감쇠비는 규준에 의하여 0.6 %로 가정하였다. 그러나 이 값들은 구조해석모델 및 재료적 특성과 시공상의 오차에 의하여 실제와 다를 수 있으므로 현장계측에 의한 확인이 요구된다. 또한 TMD의 제진효율이 설계시의 목표대로 확보되었는지도 확인해야 하므로 현장튜닝 및 성능시험을 실시하였다. 보도교의 가진은 사전에 실시한 상시 미진동계측결과를 토대로 2Hz를 목표로 하여 인력가진실험을 수행하였고, 탁월진동 주파수는 1.9896Hz로 나타나 구조해석결과와 오차가 있음을 알 수 있다. 가진실험결과를 토대로 TMD의 진동수를 최적진동수비로 튜닝하고 인력가진 실험을 다시 실시하여 TMD의 진동제어성능을 검토하였다. TMD 튜닝 전, 후의 보도교 감쇠비를 비교한 결과, TMD를 설치함으로써 약 4.218%의 감쇠비 증가가 있음을 알 수 있다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.17 no.2
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• pp.161-169
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• 2004

This paper deals with system identification of a three-story building model with active mass damper (MID) for the controller design. Observer Kalman filter identification (OKID) technique is applied to find the relationship between the experimental results of the input and output. The inputs to the building model with MID are ground accelerations and motor command signal, which are, respectively, simulated earthquake and equivalent control force. The outputs are each floor acceleration and MID acceleration. The MID controller is designed based on the experimentally identified building system. Finally it is shown that experimental results agree accurately with simulated results.