• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권4호
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• pp.10-17
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• 2020

When an aircraft is taxiing, excitation force is applied according to the shape of the road surface. The sprung mass acceleration caused by the excitation of the road surface negatively affects the feeling of boarding. This paper addresses the verification process of the semi-active control method applied to improve the feeling of boarding. The Magneto-Rheological damper landing gear model is employed alongside the control method. It is a Oleo-Pneumatic damper filled with a fluid having the characteristics of increasing yield stress when subjected to a magnetic field. The control method involves verifying Skyhook Control Type2 developed by Skyhook control. The Sinozuka white noise model that considers runway characteristics was employed for the road surface in the simulation. The runway road surface obtained through this model has stochastic characteristics, so the dynamic characteristics were analyzed by applying Monte-Carlo simulation. A dynamic analysis was conducted by co-simulating the landing gear model made by RecurDyn and the control method designed by Simulink. Simulation results show that the Skyhook Control Type2 method has the best control effect in the low speed range compared to the passive type (without control) and skyhook control.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권5호
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• pp.33-41
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• 2020

항공기의 착륙장치는 지상에서 동체로 전달되는 충격에너지를 흡수 및 소산시키는 장치이다. 착륙장치 중 반능동형 MR 댐퍼 착륙장치는 다양한 착륙조건에서 높은 충격흡수효율을 보여주며 제어 불능 시 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다. 오리피스가 아닌 환형 관유로를 이용하는 MR 댐퍼 착륙장치의 경우, 유로 압력강하로 인해 발생하는 감쇠력이 MR 댐퍼 내부 형상 구조에 따라 저압 챔버에서 캐비테이션을 유발할 수 있어 기존의 2 자유도계 모델링 기법보다 다중물리시스템 해석 프로그램인 Amesim이 더 유용하다. Amesim을 이용한 해석결과를 바탕으로 착륙장치 내부 유로 형상 배치를 수정하여 캐비테이션을 방지할 수 있는 유로 구조를 제안하였고 낙하 시험 시뮬레이션 결과를 통해 이를 검증하였다. 본 논문에서는 환형 관로 형태 유로 구조를 갖는 MR 댐퍼형 착륙장치의 캐비테이션 발생시 주요 특성을 파악하였고, 아울러 내부형상 배치 수정을 통해 이를 방지하는 방안을 제시하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제2권3호
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• pp.209-224
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• 2006

The use of smart dampers to optimally control the response of structures is on the increase. To maximize the potential use of such damper systems, their accurate modeling and assessment of their performance is of vital interest. In this study, the performance of a controllable fluid dashpot damper, in terms of damper forces, damper dynamic range and damping force hysteretic loops, respectively, is studied mathematically. The study employs a damper Bingham-Maxwell (BingMax) model whose mathematical formulation is developed using a Fourier series technique. The technique treats this one-dimensional Navier-Stokes's momentum equation as a linear superposition of initial-boundary value problems (IBVPs): boundary conditions, viscous term, constant Direct Current (DC) induced fluid plug and fluid inertial term. To hold the formulation applicable, the DC current level to the damper is supplied as discrete constants. The formulation and subsequent simulation are validated with experimental results of a commercially available magneto rheological (MR) dashpot damper (Lord model No's RD-1005-3) subjected to a sinusoidal stroke motion using a 'SCHENK' material testing machine in the Materials Laboratory at the University of Technology, Sydney.

• Smart Structures and Systems
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• 제15권6호
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• pp.1481-1501
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• 2015

MR-TLCD (Magneto-Rheological Tuned Liquid Column Damper) is a new developed vibration control device, which combines the traditional passive control property with active controllability advantage. Based on traditional TLCD governing equation, this study further considers MR-fluid viscosity in the equation and by transforming the non-linear damping term into an equivalent linear damping, a solution can be obtained. In order to find a countable set of parameters for the design of the MR-TLCD system and also to realize its applicability to structures, a series of experimental test were designed and carried out. The testing programs include the basic material properties of the MR-fluid, the damping ratio of a MR-TLCD and the dynamic responses for a frame structure equipped with the MR-TLCD system subjected to strong ground excitations. In both the analytical and experimental results of this study, it is found that the accurately tuned MR-TLCD system could effectively reduce the dynamic response of a structural system.

• Smart Structures and Systems
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• 제16권2호
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• pp.329-345
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• 2015

As commonly known, sensor errors and faulty signals may potentially lead structures in vibration to catastrophic failures. This paper presents a new approach to deal with sensor errors/faults in vibration control of structures by using the Fault detection and isolation (FDI) technique. To demonstrate the effectiveness of the approach, a space truss structure with semi-active devices such as Magneto-Rheological (MR) damper is used as an example. To address the problem, a Linear Matrix Inequality (LMI) based fixed-order $H_{\infty}$ FDI filter is introduced and designed. Modeling errors are treated as uncertainties in the FDI filter design to verify the robustness of the proposed FDI filter. Furthermore, an innovative Fuzzy Fault Tolerant Controller (FFTC) has been developed for this space truss structure model to preserve the pre-specified performance in the presence of sensor errors or faults. Simulation results have demonstrated that the proposed FDI filter is capable of detecting and isolating sensor errors/faults and actuator faults e.g., accelerometers and MR dampers, and the proposed FFTC can maintain the structural vibration suppression in faulty conditions.

• Earthquakes and Structures
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• 제20권3호
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• pp.353-364
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• 2021

Natural hazards like earthquakes, high winds, and tsunami are a threat all the time for multi-story structures. The environmental forces cannot be clogged but the structures can be prevented from these natural hazards by using protective systems. The structural control can be achieved by using protective systems like the passive, active, semi-active, and hybrid protective systems; but the semi-active protective system has gained importance because of its adaptability to the active systems and reliability of the passive systems. Therefore, a semi-active protective system for the earthquake forces has been adopted in this work. Magneto-Rheological (MR) damper is used in the structure as a semi-active protective system; which is connected to the current driver and proposed controller. The Proportional Integral Derivative (PID) controller and reliable PID controller are two proposed controllers, which will actuate the MR damper and the desired force is generated to mitigate the vibration of the structural response subjected to the earthquake. PID controller and reliable PID controller are designed and tuned using Ziegler-Nichols tuning technique along with the MR damper simulated in Simulink toolbox and MATLAB to obtain the reduced vibration in a three-story benchmark structure. The earthquake is considered to be uncertain; where the proposed control algorithm works well during the presence of earthquake; this paper considers robustness to provide satisfactory resilience against this uncertainty. In this work, two different earthquakes are considered like El-Centro and Northridge earthquakes for simulation with different controllers. In this paper performances of the structure with and without two controllers are compared and results are discussed.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제62권2호
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• pp.197-208
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• 2017

Among various retrofitting strategies, use of semi-active control for retrofitting a building structure has gained momentum in recent years. One of the techniques for such retrofitting is to connect a weaker building to an adjacent stronger building by semi-active devices, so that performances of a weaker building are significantly improved for seismic forces. In this paper, a ten storey weaker building is connected to an adjacent stronger building using magneto-rheological (MR) dampers, for primarily improving the performance of the weaker building in terms of displacement, drift and base shear. For this, a fuzzy logic controller is specifically developed by fuzzyfying the responses of the coupled system. The performance of the control strategy is compared with the passive-on and passive-off controls. Pounding Mitigation between the two buildings is also investigated using all three control strategies. The results show that there exists a fundamental frequency ratio between the two buildings for which maximum control of the weaker building response takes place with no penalty on the stronger building. There exists also a fundamental frequency ratio where control of the weaker building response is achieved at the expense of the amplification of the stronger building. However, coupling strategy always improves the possibility of pounding mitigation.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.39-50
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• 2009

인접건물 사이에 감쇠기 형태의 에너지 소산장치를 설치하고 연결함으로써, 지진 응답을 줄이고 내진 성능을 향상시킬 수 있는 방법에 대하여 연구를 수행하였다. 서로 인접한 건물 간의 진동제어를 위하여 준능동 MR 감쇠기를 이용하는 퍼지 제어기법을 제시하고, MR 감쇠기의 감쇠력 조절을 시간에 따라 제어할 수 있도록 제시한 방법으로 제어기를 설계하였다. 제시한 방법의 타당성을 검증하기 위하여 수치모사를 수행하였으며, 다양한 역사지진의 지진응답 해석을 통해서 비제어시, 수동제어 및 준능동 퍼지제어 등에 대한 최대응답을 비교 분석하였다. 수치모사 결과 제시한 방법은, 다양한 주파수 성분을 가진 여러 가지 지진에 대해 매우 효과적인 제진 성능을 보이는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5A호
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• pp.467-475
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• 2009

기존의 연구들은 댐퍼만에 의한 부가감쇠비의 Universal Curve만을 제공하였기 때문에 실무에서는 케이블의 구조감쇠 및 공기역학적감쇠와 같은 자체감쇠를 독립적으로 고려하곤 한다. 즉, 케이블에 발생하는 자체감쇠비와 댐퍼에 의해 부여되는 Universal Curve로부터 얻은 부가감쇠비를 산술적으로 합하여 케이블-댐퍼 시스템의 전체감쇠비를 결정해 왔다. 하지만 이러한 선형조합 접근법은 이론적인 근거가 미약하며 관련된 연구도 찾아볼 수 없는 실정이므로 이에 관한 유효성을 검증해 볼 필요가 있다. 이것을 위해 본 연구에서는 자체감쇠를 고려한 전체감쇠비 해석법을 개발하여 정해를 제시하고 이것을 기존의 선형조합 접근법에 의해 얻어진 전체감쇠비와 비교하여 선형조합 접근법의 유효성 여부를 검증하였다. 본 연구의 결과에 의하면, 강성은 작고 최적감쇠계수와 비슷한 감쇠계수를 갖는 댐퍼가 지점에서 가깝게 설치되어 있으며, 케이블의 진동이 저차 모드 위주로 발생하고 케이블의 자체감쇠가 크지 않은 일반적인 풍환경에서는 기존의 연구그룹에서 제시하는 연구결과나 선형조합 접근법을 적용하는 것에 무리가 따르지 않는다. 하지만 외부댐퍼나 예기치 못한 고차 진동모드의 발생, 강성이 큰 댐퍼가 사용되는 경우에는 본 연구를 적용하는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 본 연구는 케이블의 자체감쇠를 고려한 전체감쇠비의 정해를 제시하고 이것을 토대로 선형조합 접근법에 대한 적용근거를 제시하였다는 점에서 의미를 찾을 수 있다. 차후 본 연구를 발전시켜 공기역학적감쇠에 대응하는 최적감쇠계수를 실시간으로 제시할 수 있게 된다면 MR(Magneto-rheological) 댐퍼와 같은 준능동 댐퍼의 케이블-댐퍼 시스템 제어의 중요한 알고리즘이 될 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.729-737
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• 2014

비대칭 사장교에 지진으로 인한 진동을 MR(Magneto-rheological) 댐퍼를 이용하여 효과적으로 제어하는 연구를 수행하였다. MR 댐퍼의 실용적인 사용성을 높이기 위하여 비대칭 사장교 구조물을 설계/제작하고, 이 교량구조물을 적정하게 제어할 수 있도록 MR 댐퍼를 제작하였다. El-centro 지진파로 비대칭 사장교를 수평방향으로 가진하여 수직방향과 수평방향의 진동을 제어하는 실험을 하였다. 각 방향의 진동제어 실험에 5가지의 제어 조건으로 MR 댐퍼의 제어성능을 평가 하였다. 실험결과 MR 댐퍼는 지진진동으로 인한 비대징사장교를 진동제어 하기 위하여 Lyapunov Control 알고리즘과 Clipped-optimal control 알고리즘을 이용하여 제어를 할 경우, 보다 효과적으로 진동을 제어하는 것을 알 수 있었다. 그리고 구조물의 비대칭성과 수평 가진으로 인하여 수직 및 수평 방향의 진동제어가 서로 다른 제어효과를 보였다. 이와 같은 제어효과는 비대칭 사장교와 같은 유연하며 비대칭인 구조물에 준능동의 MR 댐퍼가 효과적으로 지진진동을 제어하는 것으로 평가되었다.