• Smart Structures and Systems
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• 제13권2호
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• pp.319-341
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• 2014

A family of smart tuned mass dampers (STMDs) with variable frequency and damping properties is analyzed under harmonic excitations and ground motions. Two types of STMDs are studied: one is realized by a semi-active independently variable stiffness (SAIVS) device and the other is realized by a pendulum with an adjustable length. Based on the feedback signal, the angle of the SAIVS device or the length of the pendulum is adjusted by using a servomotor such that the frequency of the STMD matches the dominant excitation frequency in real-time. Closed-form solutions are derived for the two types of STMDs under harmonic excitations and ground motions. Results indicate that a small damping ratio (zero damping is the best theoretically) and an appropriate mass ratio can produce significant reduction when compared to the case with no tuned mass damper. Experiments are conducted to verify the theoretical result of the smart pendulum TMD (SPTMD). Frequency tuning of the SPTMD is implemented through tracking and analyzing the signal of the excitation using a short time Fourier transformation (STFT) based control algorithm. It is found that the theoretical model can predict the structural responses well. Both the SAIVS STMD and the SPTMD can significantly attenuate the structural responses and outperform the conventional passive TMDs.

• Steel and Composite Structures
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• 제20권4호
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• pp.801-812
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• 2016

In an actual design, none of the structures with shear behaviors will be designed for torsional moments. Any failure or damages to roofs, infills, shear walls, and braces caused by an earthquake, will inevitably result in relocation of center of mass and rigidity of the structure. With these changes, the dynamic characteristics of structure could be changed during an earthquake at any moment. The main objective of this paper is to obtain the relationship between time-varying eccentricity of load and corner lateral displacement. In this study, various methods have been used to determine the structural response for time-varying lateral corner displacement. As will be seen below, some of the structural calculation methods result in a significant deviation from the actual results, although these methods include the interaction effects of modes. Controlling the lateral displacement of structure can be performed in different ways such as, passive dampers, friction dampers, semi-active systems including the MR damper and active Systems. Selecting and locating these control systems is very important to bring the maximum safety with minimum cost into the structure. According to this study will be show the relation between the corner lateral displacements of structure and time-varying eccentricity by different kind of methods during an earthquake. This study will show that the response of the structure at the corners due to an earthquake can be very destructive and because of changing the eccentricity of load, calculating the maximum possible response of system can be carried out by this method. Finally, some kind of systems must be used for controlling these displacements. The results shows that, the CQC, DSC and exact methods is comply each other but the results of Vanmark method is not comfortable for these kind of buildings.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제66권2호
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• pp.217-227
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• 2018

In the last decades, valuable results have been reported regarding conventional passive, active, semi-active, and hybrid structural control systems on two-dimensional and a few three-dimensional shear buildings. In this research, using a three-dimensional finite element model of high-rise concrete structures, designed by performance based plastic design method, it was attempted to construct a relatively close to reality model of concrete structures equipped with Tuned Mass Damper (TMD) by considering the effect of soil-structure interaction (SSI), torsion effect, hysteresis behavior and cracking effect of concrete. In contrast to previous studies which have focused mainly on linearly designed structures, in this study, using performance-based plastic design (PBPD) design approach, nonlinear behavior of the structures was considered from the beginning of the design stage. Inelastic time history analysis on a detailed model of twenty-story concrete structure was performed under a far-field ground motion record set. The seismic responses of the structure by considering SSI effect are studied by eight main objective functions that are related to the performance of the structure, containing: lateral displacement, acceleration, inter-story drift, plastic energy dissipation, shear force, number of plastic hinges, local plastic energy and rotation of plastic hinges. The tuning problem of TMD based on tuned mass spectra is set by considering five of the eight previously described functions. Results reveal that the structural damage distribution range is retracted and inter-story drift distribution in height of the structure is more uniform. It is strongly suggested to consider the effect of SSI in structural design and analysis.

• 대한임상검사과학회지
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• 제52권4호
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• pp.335-341
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• 2020

본 연구는 Cobas TaqMan MTB 검사(CTM test, Roche Diagnostics, Basel, Switzerland)와 항산균 도말염색검사의 연관성을 확인하고 그에 따른 반정량적 판정기준을 확립하고자 하였다. 2015년 1월부터 2015년 12월까지 삼성서울병원 진단검사의학과에 의뢰된 8,389개의 검체에 대해 결핵균 도말 검사, 배양 검사 및 CTM 검사를 동시에 실시하였으며, 그 결과를 분석하여 AFB 염색과주기의 연관성을 후향적으로 분석하였다. CTM 검사의 임계 값(Ct)값으로, 결핵균 검출방법의 반정량적 판정기준을 설정 하였다. CTM 검사의 135개의 양성 표본에 대한 Ct값은 항산균 도말염색과 반비례적 상관관계가 있었다(rs=-0.545, P<0.01). CTM 검사와 항산균 염색 등급의 음의 상관관계가 입증되었으며, 임상 기준에 이러한 기준을 적용하여 임상적 의의를 검증하였다. 이 연구의 반정량적 기준은 병원에서 활동성 결핵 및 감염을 일으킬 수 있는 환자의 빠른 진단의 판단에 도움이 될 것으로 사료된다.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.55-61
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• 2010

본 논문에서는 구조적으로 유연한 특성을 갖는 교량 구조물을 대상으로 외력에 의해 발생되는 진동을 실시간으로 제어하고자 실험적 연구를 수행하였다. 여기서 진동제어를 위한 교량 구조물은 서해대교를 규모화 한 모형 교량 구조물을 사용하였고, 실험실 여건을 고려해 규모화 된 El-centro 지진파형으로 구조물을 가진하였다. 또한, 교량 상판 중앙지점에는 전자석이 채용된 전단형 MR 댐퍼를 설치하여 발생된 진동을 제어하도록 하였고, 동시에 변위계 및 가속도계를 설치하여 구조물의 응답(변위, 가속도)을 획득하였다. 이때 진동제어의 실험은 크게 비-제어, 수동 on/off 제어, 그리고 Lyapunov 안정도 이론에 의한 실시간 피드백 진동제어방법을 이용하여 수행하였고, 이때 진동제어의 효과는 상판 중앙지점에 대하여 비-제어 시 기준 각 실험방법 별 절대최대변위와 절대최대가속도 그리고, 인가전압의 소모량으로 평가하였다. 진동제어실험의 결과로부터, Lyapunov 제어방법은 구조물의 발생 변위 및 가속도를 효과적으로 감소시켰으며, 특히 진동제어 시 요구되는 외부 인가전압의 소비를 크게 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 최종적으로, 본 논문에서 구성한 실시간 준능동 피드백 진동제어 시스템은 구조물에 발생된 진동을 제어 관리하기 위한 적극. 효율적인 방법으로 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.60-66
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• 2012

본 논문에서는 무선 센서 네트워크를 이용한 피드백 진동제어 시스템을 구성하고, 모형 구조물을 대상으로 구성된 시스템의 진동제어효과를 실험적으로 검증하고자 하였다. 이를 위하여 본 논문에서는 블루투스 기반의 무선 I/O 센서 시스템과 스마트 재료를 사용한 전단형 MR 댐퍼를 개발하고, 또한 일정한 크기의 정현파형을 발생시키는 가진기 및 모형 단순보 구조물을 이용하여 피드백 진동제어 시스템의 실험�V을 구성하였다. 진동제어 실험은 가진기를 이용해 보의 1/4 등분점에서 일정하게 가진한 상태에서, 보 중앙점에 수직방향으로 설치된 MR 댐퍼를 이용해 진동을 제어하였으며, 보의 2/4 등분점에서의 가속도 응답을 획득하여 제어효과를 평가하였다. 이때, 제어명령은 보 중앙점에 무선 I/O 센서 노드를 설치하고, 여기서 획득된 가속도 응답이 일정 크기 이상일 경우에 설정된 범위의 전압신호를 MR 댐퍼로 출력하도록 설정하였다. 최종적으로 본 논문에서 구성된 무선 센서 네트워크 기반의 실시간 피드백 진동제어 시스템은 비록 제한적인 명령 체계에서 검증되었지만, 실시간적으로 목적된 제어명령의 발생시킴으로써 구조물의 진동을 효과적으로 감소시키는 것을 확인하였고, 추후 다양한 준능동 제어 알고리즘을 적용한 구조적 응답제어시스템으로의 활용 가능성을 제시하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권4호
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• pp.1603-1623
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• 2020

Multiple Mobile Robots System (MMRS) has shown many attractive features in lots of real-world applications that motivate their rapid and wide diffusion. In MMRS, the Cooperative Localization (CL) is the basis and premise of its high-performance task. However, the statistical characteristics of the system noise should be already known in traditional CL algorithms, which is difficult to satisfy in actual MMRS because of the numerous of disturbances form the complex external environment. So the CL accuracy will be reduced. To solve this problem, an improved Adaptive Active Cooperative Localization (A²CL) algorithm based on information optimization strategy for MMRS is proposed in this manuscript. In this manuscript, an adaptive information fusion algorithm based on the variance component estimation under Extended Kalman filter (VCEKF) method for MMRS is introduced firstly to enhance the robustness and accuracy of information fusion by estimating the covariance matrix of the system noise or observation noise in real time. Besides, to decrease the effect of observation uncertainty on CL accuracy further, an observation optimization strategy based on information theory, the Model Predictive Control (MPC) strategy, is used here to maximize the information amount from observations. And semi-physical simulation experiments were carried out to verity the A²CL algorithm's performance finally. Results proved that the presented A²CL algorithm based on information optimization strategy for MMRS cannot only enhance the CL accuracy effectively but also have good robustness.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.875-880
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• 2007

자기변성유체(magnetorheological fluid)에 관한 연구는 MR 장치의 개발, MR 장치의 수학적 모델링 및 시뮬레이션, 그리고 MR 장치를 채용한 시스템의 제어 알고리즘 개발에 관한 연구로 구분된다. 시뮬레이션을 통한 제어 알고리즘 개발을 위해서는 MR 장치의 비선형 응답을 예상하기 위한 신뢰성 높은 수학적 모델이 요구된다. 또한 MR 장치 시스템을 제어하기 위해서는 제어기에서 요구하는 댐핑력을 출력하기 위한 MR 장치의 전류(또는 전압) 입력 값이 필요하며, 이 입력값을 얻기 위해서는 역댐퍼 모델이 필요하다. 이러한 이유로 MR 장치의 모델링 및 역댐퍼 모델링은 MR 장치개발의 중요한 역할을 담당하며 이에 관한 많은 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 전단모드 회전형 MR 댐퍼의 모델링을 위해 개발된 MR 댐퍼를 이용하여 동특성 시험기를 제작하였으며, 전단모드 회전형 MR 댐퍼의 특성을 연구하기 위한 실험을 수행하였다. 시험기 시험결과를 통해 모델링에 필요한 시험 데이터들을 획득하였으며 다층신경망을 이용하여 전단모드 회전형 MR 댐퍼의 모델 및 역모델을 구하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제9권2호통권42호
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• pp.37-46
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• 2005

현재까지 많은 스마트 면진시스템이 제안되었고 연구되어 왔다. 본 연구에서는 스마트 면진시스템의 면진장치와 보조감쇠 장치로서 새로운 형태의 마찰진자시스템(FPS)과 MR 감쇠기를 각각 사용한다. 퍼지로직제어기(FLC)가 고유의 견실성과 비선형 및 불확실성을 쉽게 다룰 수 있는 능력이 있기 때문에 MR 감쇠기의 감쇠력을 조절하는데 FLC를 사용한다. 또한 FLC의 성능을 최적화 하기 위해서는 유전자알고리즘(GA)을 사용한다. GA를 사용함으로써 소속함수의 형상을 조절하는 것뿐만 아니라 적절한 퍼지제어규칙을 결정할 수 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 부분개선 유전자알고리즘을 사용하였다. 이 방법은 유전자의 특정부분을 향상시키는데 효율적이다. FPS와 MR 감쇠기의 동적거동을 표현하기 위해서는 뉴로?퍼지 모델을 사용한다. FLC의 최적설계를 위하여 본 연구에서 제안된 방법의 효율성은 여러 가지 역사지진을 사용하여 계산된 동적응답을 기초로 하여 평가한다. 예제해석결과 제안된 방법은 적절한 퍼지규칙을 찾을 수 있고 GA로 최적화된 FLC는 수동제어기 뿐만 아니라 전문가의 지식에 기반한 FLC와 전통적인 준능동제어기보다 더 좋은 성능을 발휘한다.