Negative stiffness, previously emulated by active or semi-active control for cable vibration mitigation, is realized passively using a self-contained highly compressed spring, the negative stiffness device (NSD).The NSD installed in parallel with a viscous damper (VD) in the vicinity of cable anchorage, enables increment of damper deformation during cable vibrations and hence increases the attainable cable damping. Considering the small cable displacement at the damper location, even with the weakening device, the force provided by the NSD-VD assembly is approximately linear. Complex frequency analysis has thus been conducted to evaluate the damping effect of the assembly on the cable; the displacement-dependent negative stiffness is further accounted by numerical analysis, validating the accuracy of the linear approximation for practical ranges of cable and NSD configurations. The NSD is confirmed to be a practical and cost-effective solution to improve the modal damping of a cable provided by an external damper, especially for super-long cables where the damper location is particularly limited. Moreover, mathematically, a linear negative stiffness and viscous damping assembly has proven capability to represent active or semi-active control for simplified cable vibration analysis as reported in the literature, while in these studies only the assembly located near cable anchorage has been addressed. It is of considerable interest to understand the general characteristics of a cable with the assembly relieving the location restriction, since it is quite practical to have an active controller installed at arbitrary location along the cable span such as by hanging an active tuned mass damper. In this paper the cable frequency variations and damping evolutions with respect to the arbitrary assembly location are then evaluated and compared to those of a taut cable with a viscous damper at arbitrary location, and novel frequency shifts are observed. The characterized complex frequencies presented in this paper can be used for preliminary damping effect evaluation of an adaptive passive or semi-active or active device for cable vibration control.
사장교 케이블은 구조적으로 휨강성과 감쇠력이 작아 풍우에 의해 쉽게 유해진동이 발생한다. 이러한 풍우진동을 저감시키기 위한 효과적인 방법으로 부가댐퍼를 장착하여 케이블의 감쇠력을 증가시키는 제어시스템이 널리 사용되어왔다. 그러나 댐퍼를 케이블의 정착부 부근에 설치할 수밖에 없는 구조적 한계로 인하여 충분한 감쇠력을 발휘하기 어렵다. 그러므로 본 논문은 수동제어시스템 보다 효과적으로 풍하중에 의한 케이블 진동을 제어하기 위한 능동제어시스템을 제안하였다. 제안된 능동제어시스템은 케이블의 정착단에 베어링 장치를 장착하여 케이블 단부에서 횡방향 변위가 가능하도록 모델링 하였으며, 앵커리지 내부에 장착된 능동댐퍼를 이용하여 적절한 제어력을 제공하도록 하였다. 능동제어를 위하여 최적제어 이론을 이용 LQG 조정기를 설계하였으며, 수치해석은 실제 교량인 서해대교의 최장 케이블을 대상으로 하여 기존의 댐퍼 시스템과 수동, 능동 댐퍼 부착에 따른 케이블의 진동제어성능을 비교 및 분석하였다. 연구결과 제안된 능동제어시스템은 효과적으로 사장교 케이블의 진동을 저감시킬 수 있는 시스템임을 입증하였으며, 기존의 부가댐퍼 시스템 보다 효과적으로 진동을 저감시킬 수 있을 것으로 사료된다.
Mechanical dampers have been proved to be one of the most effective countermeasures for vibration mitigation of stay cables in various cable-stayed bridges over the world. However, for long stay cables, as the installation height of the damper is restricted due to the aesthetic concern, using passive dampers alone may not satisfy the control requirement of the stay cables. In this connection, semi-active MR dampers have been proposed for the vibration mitigation of long stay cables. Although various studies have been carried out on the implementation of MR dampers on stay cables, the optimal damping performance of the cable-MR damper system has yet to be evaluated. Therefore, this paper aims to investigate the effectiveness of MR damper as a semi-active control device for the vibration mitigation of stay cable. The mathematical model of the MR damper will first be established through a performance test. Then, an efficient semi-active control strategy will be derived, where the damping of MR damper will be tuned according to the dynamic characteristics of stay cable, in order to achieve optimal damping of cable-damper system. Simulation study will be carried out to verify the proposed semi-active control algorithm for suppressing the cable vibrations induced by different loading patterns using optimally tuned MR damper. Finally, the effectiveness of MR damper in mitigating multi modes of cable vibration will be examined theoretically.
When a electric power cable is installed in the air for newly or exchanged working, it is necessary at all time to hold a constant tension for an overhead power cable. And also a pendanted power cable is an extreme job to have work in a high sky. For this reason, the objective of this paper developments working robot for preventing disaster that tension of cable installed automatically power cable to hold a constant. So the working robot works at all the time two tasks for mobil and tension it come into a inference between two tasks, control is difficult. Control methode needs to suppress inference of two tasks. In this paper, for installation of overhead power cable, the scheme and control methode of working robot is presented. the robot work at a same time tow tasks that have hold a constant tension of the power cable and move a constant place while unfasten a winding cable at a drum on a chassis. Working robot consist of three parts with mobile system, tension system and control part. As it is applied the feedback/feedforward control, methode of hybrid control is established to suppress that interference come into between two tasks. The simulation programs is made out using models of mobil and tension system, and a proposed controllers. In accordance with simulation, the model of each systems is discussed to make out proper. And also parameters of controllers is selected a suitable value and the driving performance of robot is evaluated.
Wang, Zhi Hao;Xu, Yan Wei;Gao, Hui;Chen, Zheng Qing;Xu, Kai;Zhao, Shun Bo
Smart Structures and Systems
/
제23권6호
/
pp.627-639
/
2019
Passive control may not provide enough damping for a stay cable since the control devices are often restricted to a low location level. In order to enhance control performance of conventional passive dampers, a new type of damper integrated with a rotary electromagnetic damper providing variable damping force and a flywheel serving as an inertial mass, called the rotary electromagnetic inertial mass damper (REIMD), is presented for suppressing the cable vibrations in this paper. The mechanical model of the REIMD is theoretically derived according to generation mechanisms of the damping force and the inertial force, and further validated by performance tests. General dynamic characteristics of an idealized taut cable with a REIMD installed close to the cable end are theoretically investigated, and parametric analysis are then conducted to investigate the effects of inertial mass and damping coefficient on vibration control performance. Finally, vibration control tests on a scaled cable model with a REIMD are performed to further verify mitigation performance through the first two modal additional damping ratios of the cable. Both the theoretical and experimental results show that control performance of the cable with the REIMD are much better than those of conventional passive viscous dampers, which mainly attributes to the increment of the damper displacement due to the inertial mass induced negative stiffness effects of the REIMD. Moreover, it is concluded that both inertial mass and damping coefficient of an optimum REIMD will decrease with the increase of the mode order of the cable, and oversize inertial mass may lead to negative effect on the control performance.
Inerter-based damping devices (IBBDs), which consist of inerter, spring and viscous damper, have been extensively investigated in vehicle suspension systems and demonstrated to be more effective than the traditional control devices with spring and viscous damper only. In the present study, the control performance on cable vibration reduction was studied for four different inerter-based damping devices, namely the parallel-connected viscous mass damper (PVMD), series-connected viscous mass damper (SVMD), tuned inerter dampers (TID) and tuned viscous mass damper (TVMD). Firstly the mechanism of the ball screw inerter is introduced. Then the state-space formulation of the cable-TID system is derived as an example for the cable-IBBDs system. Based on the complex modal analysis, single-mode cable vibration control analysis is conducted for PVMD, SVMD, TID and TVMD, and their optimal parameters and the maximum attainable damping ratios of the cable/damper system are obtained for several specified damper locations and modes in combination by the Nelder-Mead simplex algorithm. Lastly, optimal design of PVMD is developed for multi-mode vibration control of cable, and the results of damping ratio analysis are validated through the forced vibration analysis in a case study by numerical simulation. The results show that all the four inerter-based damping devices significantly outperform the viscous damper for single-mode vibration control. In the case of multi-mode vibration control, PVMD can provide more damping to the first four modes of cable than the viscous damper does, and their maximum control forces under resonant frequency of harmonic forced vibration are nearly the same. The results of this study clearly demonstrate the effectiveness and advantages of PVMD in cable vibration control.
The negative stiffness of an active or semi-active damper system has been proven to be very effective in reducing dynamic response. Therefore, energy dissipation devices possessing negative stiffness, such as viscous inertial mass dampers (VIMDs), have drawn much attention recently. The control performance of the VIMD for cable vibration mitigation has already been demonstrated by many researchers. In this paper, a new optimal design procedure for VIMD parameters for taut cable vibration control is presented based on the fixed-points method originally developed for tuned mass damper design. A model consisting of a taut cable and a VIMD installed near a cable end is studied. The frequency response function (FRF) of the cable under a sinusoidal load distributed proportionally to the mode shape is derived. Then, the fixed-points method is applied to the FRF curves. The performance of a VIMD with the optimal parameters is subsequently evaluated through simulations. A taut cable model with a tuned VIMD is established for several cases of external excitation. The performance of VIMDs using the proposed optimal parameters is compared with that in the literature. The results show that cable vibration can be significantly reduced using the proposed optimal VIMD with a relatively small amount of damping. Multiple VIMDs are applied effectively to reduce the cable vibration with multi-modal components.
The purpose of this paper is to study on the control of a self-activated cable spooling system for towed array handling winch using a hydraulic servo driving unit and a cable position measurement mechanism. To design a controller of the cable spooling system, it is carried out the analysis of the hydraulic servo system and derived the relationship of a parameters through the control theory. Also, it is derived from the control specifications using settling rotation angle and spooling safety ratio proposed to the analysis for the behavior of the system. The cable spooling system is tested and evaluated to validate the performance of the controller.
To reduce the vibration of cable-stayed bridges, conventional magnetorheological (MR) damper control system (CMRDS), with separate power supply, sensors and controllers, is widely investigated. In this paper, to improve the reliability and performance of the control system, one adaptive MR damper control system (AMRDS) consisting of MR damper and piezoelectric energy harvester (PEH) is proposed. According to piezoelectric effect, PEH can produce energy for powering MR damper. The energy is proportional to the product of the cable displacement and velocity. Due to the damping force changing with the energy, the new system can be adjustable to reduce the cable vibration. Compared with CMRDS, the new system is structurally simplified, replacing external sensor, power supply and controller with PEH. In the paper, taking the N26 cable of Shandong Binzhou Yellow River Bridge as example, the design method for the whole AMRDS is given, and simple formulas for PEH are derived. To verify the effectiveness of the proposed adaptive control system, the performance is compared with active control case and simple Bang-Bang semi-active control case. It is shown that AMRDS is better than simple Bang-Bang semi-active control case, and still needed to be improved in comparison with active control case.
A cable stayed bridge under construction has low structural damping and is not as stable as the completed bridge. Control countermeasures, such as the installation of energy dissipating devices, are thus required. In this study, the general procedure and key issues on adopting an active control device, the active mass damper (AMD), for vibration control of cable stayed bridges under construction were studied. Taking a typical cable stayed bridge as the prototype structure; a lab-scale test structure was designed and fabricated firstly. A baseline FEM model was then setup and updated according to the modal parameters measured from vibration test on the structure. A numerical study to simulate the bridge-AMD control system was conducted and an efficient LQG-based controller was designed. Based on that, an experimental implementation of AMD control of the transverse vibration of the bridge model was performed. The results from numerical simulation and experimental study verified that the AMD-based active control was feasible and efficient for reducing dynamic responses of a complex structural system. Moreover, the discussion made in this study clarified some critical problems which should be addressed for the practical implementation of AMD control on real cable-stayed bridges.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.