Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.2
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pp.153-159
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2004
A control-structure combined optimal design problem is discussed taking a 3-D truss structure as a design object. We use descriptor forms for a controlled object and a generalized plant because the structural parameters appear naturally in these forms. We consider not only minimum weight design problem for structure system, but also suppression problem of the effect of disturbances for control system as the purpose of the design. By minimizing the linear sum of the normalized structural objective function and control objective function, it is possible to make optimal design by which the balance of the structural weight and the control performance is taken.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.54
no.6
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pp.359-365
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2005
This paper presents an reduced-order near-optimal controller for the congestion control of Available Bit Rate (ABR) service in Asynchronous Transfer Mode (ATM) networks. We introduce the model, of a class of ABR traffic, that can be controlled using a Explicit Rate feedback for congestion control in ATM networks. Since there are great computational complexities in the class of optimal control problem for the ABR model, the near-optimal controller via reduced-order technique is applied to this model. It is implemented by the help of weakly coupling and singular perturbation theory, and we use bilinear transformation because of its computational convenience. Since the bilinear transformation can convert discrete Riccati equation into continuous Riccati equation, the design problems of optimal congestion control can be reduced. Using weakly coupling and singular perturbation theory, the computation time of Riccati equations can be saved, moreover the real-time congestion control for ATM networks can be possible.
In this study, a procedure to design an optimal LCVA that maximizes the equivalent damping ratio added to the primary structure subjected to along-wind excitation is proposed. That design procedure does not only consider the natural frequency and damping ratio of the LCVA, but also the proportion of the U-shaped liquid, which is closely related to the participation ratio of the liquid mass in inertial force. In addition, constraints to ensure the U-shape of the liquid are considered in the design process, so that suboptimal solutions that violate the optimal tuning law partly are adopted as a candidate of the optimal LCVA. The proposed design procedure of the LCVA is applied to the control of the 76-story benchmark building, and the optimal proportions of the liquid shape under various design conditions are compared.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.19
no.10
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pp.45-51
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2002
To achieve the lightweight and robust design of a structure, it is requested to design a structure and its control system simultaneously, which is called as the combined optimal design. A constant-cross-sectional area cantilever beam was chosen as an example for the applying the optimum design method. An initial load and a time varying disturbance were applied at the free end of the beam. Sliding mode control was selected due to its insensitiveness to the disturbance compared with other modes. It is known that the sliding mode control is robust to the disturbance and the uncertainty only if a matching condition is met, after giving a switching hyper plane. In this study, the optimum method was used for the design of the switching hyper plane and the objective function of the optimum switching hyper plane was assumed to be the objective one of the control system. The total weight of the structure was treated as a constraint and the cross sectional areas of the beam were considered as design variables, which means a nonlinear programming problem. The sequential linear programming method was applied to solve it. As a result of the optimum design, the effect of attenuating vibrations has been improved obviously. Moreover, lightweight design of the structure became possible from the relationship of the weight of the structure and the control objective function.
In the case of designing control devices in a building, reliance on experimental formulation or engineering concepts without using optimization algorithms leads to non-optimal solutions or design parameters, which makes the use of control devices costly and unreasonable. The optimization algorithms are capable of identifying the required number of parameters for a specific design problem, however, this process is difficult and inefficient in dealing with some specific optimal design processes. This paper aims to introduce an upgraded version of the salp swarm algorithm to handle some engineering design. The performance of the new upgraded algorithm is tested using some benchmark test functions as well as a six-story benchmark building equipped with semi-active MR dampers. The simulation results show that the proposed algorithm can be successfully applied to get an optimal design of the MR dampers in the building.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.3
no.4
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pp.422-434
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1997
In this paper, a two-stage kinematic optimal design for a 3 degree of-freedom (DOF) excavator subsystem, which consists of boom, arm and bucket, is performed. The objective of the first stage is to find the optimal parameters of the joint-actuating mechanisms which maximize the force-torque transmission ratio between the hydraulic actuator and the rotating joint. The objective of the second stage is to find the optimal link parameters which maximize the isotropic characteristic of the excavator subsystem throughout the workspace. It is illustrated that kinematic/dynamic performances of the kinematically optimized excavator subsystem have improved compared to those of original HE280 excavator, with respect to three performance indices such as maximum load handling capacity, maximum velocity capability, and acceleration capability.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.6
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pp.1762-1772
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1996
The main objective of this study is to develop a gripper mechanixm that can be employed for assembly and removal tasks of a nozzle-dam of steam genetator in the process of the nuclear reactor maintenances. Brief description of the open-close thpe gripper mechanism, its position analysis, and its kinematic analysis are given. The optimal design of the gripper mechanism with and without slipping on its two gipping surfaces is considered. As an optimal design index, the ratio of the actuator force of prismatic cylinder to gripping load is proposed. Then, based on this index the oiptimal design is carried out to identify values of optimal design parameters for the gripper dechanism.
For the vibration control of earthquake-excited buildings, an optimal design method of integrated control system considering soil-structure interaction is studied in this paper. Interaction between soils and the base of the building is simply modeled as lumped parameters and equations of motion are derived. The equations of motion are transformed into the state space equations and the probabilistic excitations such as Kanai-Tajumi power spectral density function is introduced. Then an optimization problem is formulated as finding hybrid or integrated control systems which minimizes the stochastic responses of the building structure for given constraints. In order to investigate the feasibility of the optimization method, an example design and numerical simulations are performed with tenstory building. Finally, numerical results are compared with a conventional design case that soil-structure interaction is not considered.
In order to achieve the desired lightweight and robust design of a structure, it is preferable to design a structure and its control system, simultaneously, which is termed the combined optimal design. A constant-cross-sectional area cantilever beam was chosen as the optimum design method, An initial load and a time-varying disturbance were applied at the free end of the beam. Sliding mode control was selected, due to its insensitivity to the disturbance, compared with other modes. It is known that the sliding mode control is robust to the disturbance and is uncertain, only if a matching condition is met, after giving a switching hyper plane. In this study, the optimum method was used for the design of the switching hyper plane, and the objective function of the optimum switching hyper plane was assumed to be the objective of the control system. The total weight of the structure was treated as a constraint, and the cross sectional areas of the beam were considered as design variables, the result being a nonlinear programming problem. To solve it, the sequential linear programming method was applied. As a result of the optimum design, the effect of attenuating vibrations has been substantially improved. Moreover, the lightweight design of the structure became possible as a result of the relationship of the weight of the structure to the control objective function.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.15
no.2
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pp.1-9
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2011
An optimal design method for a structural control system considering load variations due to their uncertain characteristics is studied in this paper. The conventional design problem for a control system generally deals with the optimization problem of a structural control system and interaction between the structure and the control device. This study deals with the optimization problem of a load-structure-control system and the more complicated interactions with each other. The problem of finding the load that maximizes the structural responses and the structural control system that minimizes the responses simultaneously is formulated as the min-max problem. In order to effectively obtain the optimal design variables, a co-evolutionary algorithm is adopted and, as a result, an optimal design procedure for the linear structural control system with uncertain dynamic characteristics is proposed. The example design and simulated results of an earthquake excited structure validates the proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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