By normalizing the internal hysteresis variable and eliminating the redundant parameter, the normalized Bouc-Wen model is considered to be an improved and more reasonable form of the Bouc-Wen model. In order to facilitate application and further research of the normalized Bouc-Wen model, some key aspects of the model need to be uncovered. In this paper, hysteresis characterization of the normalized Bouc-Wen model is first studied with respect to the model parameters, which reveals the influence of each model parameter to the shape of the hysteresis loops. The parameter identification scheme is then proposed based on an improved genetic algorithm (IGA), and verified by experimental test data. It is proved that the proposed method can be an efficacious tool for identification of the model parameters by matching the reconstructed hysteresis loops with the target hysteresis loops. Meanwhile, the IGA is shown to outperform the standard GA. Finally, a simplified identification method is proposed based on parameter sensitivity, which indicates that the efficiency of the identification process can be greatly enhanced while maintaining comparable accuracy if the low-sensitivity parameters are reasonably restricted to narrower ranges.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.14
no.2
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pp.158-165
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2006
In this paper, a new uni-axial bushing model for vehicle dynamics analysis is proposed. Bushing components of a vehicle suspension system are tested to capture the nonlinear and hysteric behavior of the typical rubber bushing elements using the MTS machine. The results of the tests are used to develop the Bouc-Wen bushing model. The Bouc-Wen model is employed to represent the hysteretic characteristics of the bushing. ADAMS program is used for the identification process and VisualDOC program is also used to find the optimal coefficients of the model. Genetic algorithm is employed to carry out the optimal design. A numerical example is suggested to verify the performance of the proposed model.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2003.09a
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pp.395-402
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2003
Characteristics of base isolators including frictional and hysteretic types may be described by Bouc-Wen model. A probabilistic optimum design method of the base isolation system using Bouc-Wen model is presented in this paper. For optimum design, the objective function and constraints are derived based on the stochastic responses of the system. As a numerical example, the optimum design problem of a three-story base isolated shear type structure is formulated and solved by the sequential quadratic programming method.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.21
no.2
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pp.95-103
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2017
In order to modeling seismic isolation system such as lead-rubber bearing (LRB), bilinear model is widely used by many researchers. In general, an actual force-displacement relationship for LRB has a smooth hysteretic shape. So, Bouc-Wen model with smooth hysteretic shape represents more accurately actual hysteretic shape than bilinear model. In this study, seismic responses for seismically isolated nuclear power plant (NPP) with LRB modelled by Bouc-Wen and bilinear models are compared with those of NPP without seismic isolation system. To evaluate effect of earthquake characteristics for seismic responses of NPP isolated by LRB, 5 different site class earthquakes distinguished by Geomatrix 3rd Letter Site Classification and artificially generated earthquakes corresponding to standard design spectrum by Reg. Guide 1.60 are used as input earthquakes. From the seismic response results of seismically isolated NPP, it can be observed that maximum displacements of seismic isolation modelled by Bouc-Wen model are larger than those by bilinear model. Seismic responses of NPP with LRB is significantly reduced than those without LRB. This reduction effect for seismic responses of NPP subjected to Site A (rock) earthquakes is larger than that to Site E (soft soil) earthquakes.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.16
no.2
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pp.151-157
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2010
This paper presents the modelling of an MR damper system through extensive experimental studies. The hysteresis of the MR damper is modelled by using the improved Bouc-wen model. A test bed for experimental studies of measuring parameters of the MR damper is designed and implemented. Based on the experimental data, the Bouc-Wen Model is modified for the MR damper system. To check the modelling property, a vehicle suspension system is controlled using a PID controller for the verification of the MR damper model.
With the growing demand for metallic dampers in engineering practice, it is urgent to establish a reasonable approach to evaluating the mechanical performance of metallic dampers under seismic excitations. This paper introduces an effective method for parameter identification of the modified Bouc-Wen model and its application to evaluating the fatigue performance of metallic dampers (MDs). The modified Bouc-Wen model which eliminates the redundant parameter is used to describe the hysteresis behavior of MDs. Relations between the parameters of the modified Bouc-Wen model and the mechanical performance parameters of MDs are studied first. A modified Genetic Algorithm using real-integer hybrid coding with relative fitness as well as adaptive crossover and mutation rates (called RFAGA) is then proposed to identify the parameters of the modified Bouc-Wen model. A reliable approach to evaluating the fatigue performance of the MDs with respect to the Chinese Code for Seismic Design of Buildings (GB 50011-2010) is finally proposed based on the research results. Experimental data are employed to demonstrate the process and verify the effectiveness of the proposed approach. It is shown that the RFAGA is able to converge quickly in the identification process, and the simulation curves based on the identification results fit well with the experimental hysteresis curves. Furthermore, the proposed approach is shown to be a useful tool for evaluating the fatigue performance of MDs with respect to the Chinese Code for Seismic Design of Buildings (GB 50011-2010).
In this paper, a new opposition based charged system search (CSS) is proposed to be used as a parameter identification of highly nonlinear semi-active magneto-rheological damper. By replacing the opposition particles with current solutions, the mentioned strategy is used to enhance the search space and to increase the exploration of CSS. To investigate the effectiveness of the proposed method, a nonlinear modified Bouc-Wen model of MR damper is considered to find its parameters, and compare it with those achieved from experimental model of MR damper. Also, by exploiting the sensitivity analysis and using the importance vector, the less importance parameters in the Bouc-Wen model are eliminated which makes the MR damper model simpler. Results demonstrate the new proposed algorithm (OBLCSS) has a high ability to tackle highly nonlinear problems. Based on the results of the α importance vector, a simplified model is proposed and its parameters are identified by using the presented OBLCSS algorithm. The simplified proposed model also has a high capability of estimating damper responses.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.14
no.6
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pp.143-150
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2006
In this paper, a new bushing model for vehicle dynamics analysis using Bouc-Wen hysteretic model is proposed. Bushing components of a vehicle suspension system are tested to capture the nonlinear behavior of rubber bushing elements using the MTS 3-axes rubber test machine. The results of the tests are used to define parameters in Bouc-Wen bushing model, which was employed to represent the hysteretic characteristics of the bushing. Bushing parameters are obtained by using genetic algorithms and sensitivity analysis of parameters are also carried out. ADAMS program was used for the identification process and VisualDOC program was employed to find the optimal parameters. A half-car simulation was carried out to show the usefulness of the developed bushing model.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.20
no.2
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pp.147-155
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2007
In this study, the performance of the modified sliding mode control proposed in the previous study is evaluated for seismic response control of nonlinear hysteretic structures. Modified sliding mode control(MSMC) utilizes the target derivative of Lyapunov function in order to calculate control force, and its performance was evaluated only lot linear structures in the previous study. However, considering that most structures subject to strong earthquake show nonlinear hysteretic behivior, the results from the previous study have limitations in practical application. The results from numerical analyses of single degree of freedom systems and base isolated system, which were described using Bouc-Wen model, indicate that the proposed MSMC algorithm shows better control performance than the existing sliding mode controller.
In this paper, an improved experience-based learning algorithm (EBL), termed as IEBL, is proposed to solve the nonlinear hysteretic parameter identification problem with Bouc-Wen model. A quasi-opposition-based learning mechanism and new updating equations are introduced to improve both the exploration and exploitation abilities of the algorithm. Numerical studies on a single-degree-of-freedom system without/with viscous damping are conducted to investigate the efficiency and robustness of the proposed algorithm. A laboratory test of seven lead-filled steel tube dampers is presented and their hysteretic parameters are also successfully identified with normalized mean square error values less than 2.97%. Both numerical and laboratory results confirm that, in comparison with EBL, CMFOA, SSA, and Jaya, the IEBL is superior in nonlinear hysteretic parameter identification in terms of convergence and accuracy even under measurement noise.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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