• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.103-110
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• 2010

본 연구에서는 지진하중을 받는 대공간 구조물의 지진응답을 저감시키기 위하여 준능등 동조질량제어장치(STMD)를 이용한 제어기법의 가능성을 검토하여 보았다. 이를 위하여 대공간구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 동시에 가장 간단한 구조이기도 한 아치 구조물에 일반적인 TMD 및 STMD를 설치하여 지진응답 제어성능을 평가하였다. STMD의 감쇠력을 조절하기 위해서 널리 사용되고 있는 준능동 제어알고리즘인 그라운드혹(groundhook) 제어기법을 이용하였다. STMD 및 수동 TMD의 성능검토를 위하여 조화지반가속도와 El Centro (1940) 및 Northridge (1994) 지진하중을 사용하였다. 해석결과 수동 TMD에 의해서 아치구조물의 지진응답을 효과적으로 저감시킬 수 있었으며 STMD를 사용하면 수통 TMD 보다 더욱 우수한 응답저감효과를 얻을 수 있는 것을 확인하였다.

• Wind and Structures
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• 제30권6호
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• pp.663-678
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• 2020

Robust semi-active vibration control of wind turbines using tuned mass dampers (TMDs) is a promising technique. This study investigates a 1.5 megawatt wind turbine controlled by eight different types of tuned mass damper systems of equal mass: a passive TMD, a semi-active varying-spring TMD, a semi-active varying-damper TMD, a semi-active varying-damper-and-spring TMD, as well as these four damper systems paired with an additional smaller passive TMD near the mid-point of the tower. The mechanism and controllers for each of these TMD systems are explained, such as employing magnetorheological dampers for the varying-damper TMD cases. The turbine is modelled as a lumped-mass 3D finite element model. The uncontrolled and controlled turbines are subjected to loading and operational cases including service wind loads on operational turbines, seismic loading with service wind on operational turbines, and high-intensity storm wind loads on parked turbines. The displacement and acceleration responses of the tower at the first and second mode shape maxima were used as the performance indicators. Ultimately, it was found that while all the semi-active TMD systems outperformed the passive systems, it was the semi-active varying-damper-and-spring system that was found to be the most effective overall - capable of controlling vibrations about as effectively with only half the mass as a passive TMD. It was also shown that by reducing the mass of the TMD and adding a second smaller TMD below, the vibrations near the mid-point could be greatly reduced at the cost of slightly increased vibrations at the tower top.

• 국제초고층학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.117-123
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• 2019

Tall buildings are prone to wind-induced vibrations due to their slenderness whereby peak structural accelerations may be higher than the recommended maximum value. The common countermeasure is the installation of a tuned mass damper (TMD) near the highest occupied floor. Due to the extremely large modal mass of tall buildings and because of the narrow to broad band type of wind excitation the TMD mass may become inacceptable large - in extreme cases up to 2000 metric tons. It is therefore a need to develop more efficient TMD concepts which provide the same damping to the building but with reduced mass. The adaptive TMD concept described in this paper represents a solution to this problem. Frequency and damping of the adaptive TMD are controlled in real-time by semi-active oil dampers according to the actual structural acceleration. The resulting enhanced TMD efficiency allows reducing its mass by up to 20% compared to the classical passive TMD. The adaptive TMD system is fully fail-safe thanks to a smart valve system of the semi-active oil dampers. In contrast to active TMD solutions the adaptive TMD is unconditionally stable and its power consumption on the order of 1 kW is negligible small as controllable oil dampers are semi-active devices. The adaptive TMD with reduced mass, stable behavior and lowest power consumption is therefore a preferable and cost saving damping tool for tall buildings.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제7권5호
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• pp.49-56
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• 2007

바닥판 구조물의 진동제어를 위한 제어시스템으로 제어력의 조절에 따라서 수동, 능동, 준능동 제어 시스템이 구분할 수 있다. 본 논문에서는 MR감쇠기와 수동 TMD를 조합한 준능동 TMD(MR-TMD)의 제어기법에 따른 바닥판 구조물의 진동제어성능을 알아보았다 MR-TMD의 감쇠기 모형화 방법에 따라서 Groundhook 모델과 Skyhook 모델이 있으며 주구조물인 바닥판 구조물의 진동제어에 있어서는 Skyhook 모델보다 Groundhook 모델보다 효과적인 것을 볼 수 있다. 그러나 TMD변위가 제한적인 경우에 MR-TMD의 감쇠기를 Skyhook 모델로 모형화하여 진동을 제어할 필요가 있다 그리고 Hybrid 제어기법을 적용할 경우에 바닥판 구조물과 TMD를 동시에 최적으로 제어할 수 있으므로 우수한 제어성능을 보이고 있다.

• Smart Structures and Systems
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• 제8권3호
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• pp.239-252
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• 2011

In this study, the performances of a passive tuned mass damper (TMD) and a semi-active TMD (STMD) were evaluated in terms of seismic response control of elastic and inelastic structures under seismic loads. First, elastic displacement spectra were obtained for damped structures with a passive TMD and with a STMD proposed in this study. The displacement spectra confirmed that the STMD provided much better control performance than passive TMD and the STMD had less stroke requirement. Also, the robustness of the TMD was evaluated by off-tuning the frequency of the TMD to that of the structure. Finally, numerical analyses were conducted for an inelastic structure of hysteresis described by the Bouc-Wen model. The results indicated that the performance of the passive TMD whose design parameters were optimized for an elastic structure considerably deteriorated when the hysteretic portion of the structural responses increased, and that the STMD showed about 15-40% more response reduction than the TMD.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2007년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.607-612
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• 2007

A conventional passive TMD is only effective when it is tuned properly. In many practical applications, inevitable off-tuning of a TMD occurs because the mass in a building floor could change by moving furnishings, people gathering, etc. When TMDs are off tuned, TMDs their effectiveness is sharply reduced. This paper discusses the application of MR-TMD, semi-active damper, for the reduction of floor vibrations due to machine and human movements. Here, the groundhook and skyhook algorithm are applied to a single degree of freedom system representative of building floors. And displacement and velocity base control method are applied to reduce t100r vibration. The performance of the STMD is compared to that of the equivalent passive TMD. Comparison of the results demonstrates the efficiency and robustness of STMD with respect to equivalent TMD.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.51-62
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• 2006

다양한 원인에 의해서 발생하는 구조물의 동적응답을 감소시키기 위하여 현재까지 여러 가지 형태의 동조질량감쇠기(Tuned Mass Damper; TMD)가 개발되었고 이에 대한 많은 연구가 수행되어 왔다. 본 연구에서는 구조물의 응답에 따라서 실시간으로 TMD의 감쇠를 변화시킬 수 있는 준능동 TMD(Semi-active TMD; STMD)의 제어성능을 다양한 형태의 하중을 적용하여 해석적으로 검토하였다. STMD를 구성하는 준능동 감쇠기의 감쇠력을 조절하기 위하여 skyhook 제어알고리즘을 이용하였다. 조화하중 및 임의의 동적하중을 직접가력하중과 지반진동하중 형태로 단자유도 구조물에 가하여 STMD와 일반적인 TMD의 제어성능을 비교하였다. 또한, 주구조물의 질량의 변화에 따른 TMD 및 STMD의 제어성능의 견실성을 비교하였다. 그리고, 가변감쇠장지 뿐만 아니라 MR 감쇠기를 사용한 STMD의 제어성능도 평가하여 새로운 진동제어장치로서의 활용가능성을 검토하였다. 수치해석을 수행한 결과 STMD는 TMD에 비하여 조화하중 및 임의의 동적하중에 대해서 매우 뛰어난 제어성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.79-86
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• 2021

Control performance of a smart tuned mass damper (TMD) mainly depends on control algorithms. A lot of control strategies have been proposed for semi-active control devices. Recently, machine learning begins to be applied to development of vibration control algorithm. In this study, a reinforcement learning among machine learning techniques was employed to develop a semi-active control algorithm for a smart TMD. The smart TMD was composed of magnetorheological damper in this study. For this purpose, an 11-story building structure with a smart TMD was selected to construct a reinforcement learning environment. A time history analysis of the example structure subject to earthquake excitation was conducted in the reinforcement learning procedure. Deep Q-network (DQN) among various reinforcement learning algorithms was used to make a learning agent. The command voltage sent to the MR damper is determined by the action produced by the DQN. Parametric studies on hyper-parameters of DQN were performed by numerical simulations. After appropriate training iteration of the DQN model with proper hyper-parameters, the DQN model for control of seismic responses of the example structure with smart TMD was developed. The developed DQN model can effectively control smart TMD to reduce seismic responses of the example structure.

• 한국지진공학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.47-56
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• 2007

본 연구에서는 지진하중을 받는 탄성 및 비탄성 구조물에 대하여 수동 및 준능동 TMD의 지진응답제어성능을 평가하였다. 먼저 기존의 연구에서 제안된 식을 사용하여 최적 설계된 수동형 TMD와 본 연구에서 제시된 준능동 TMB가 설치된 탄성 구조물의 변위스펙트럼을 구하였으며, 준능동 TMD가 TMD보다 작은 스트로크를 가지고도 최대변위응답제어에 있어 우수함을 확인하였다. 또한 구조물의 주기와 TMD의 주기가 일치하지 않은 경우의 성능저하에 대한 TMD의 강인성을 평가하였다. 최종적으로 Bouc-Wen 모델을 사용하여 모사된 비탄성이력 특성을 가지는 구조물에 대한 수치해석을 수행하였으며, 이를 통해 탄성구조물에 대하여 최적화된 수동형 TMD의 성능은 구조물 응답의 비탄성이력 부분이 증가함에 따라 크게 저하되는 반면 준능동 TMD는 수동형 TMD보다 약 15-40% 정도의 더 많은 응답감소효과를 가짐을 확인하였다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.53-61
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• 2007

경간이 길어지고 강성이 유연한 바닥판 구조물은 처짐과 진동에 같은 사용성에 있어서 많은 문제점을 가지고 있다. 따라서 다양한 진동제어 시스템이 제공되고 있으며 TMD와 같은 수동제어 시스템은 적용에 있어서 한계가 있다. 본 논문에서는 MR감쇠기와 TMD를 조합한 준능동 TMD의 제어기법에 따른 제어성능을 알아보았다. 준능동 TMD의 감쇠기를 Groundhook 모델로 모형화한 경우에 주구조물인 바닥판 구조물의 진동제어에 있어서 보다 효과적인 것을 볼 수 있으나 TMD의 변위를 제어해야 하는 경우에 준능동 TMD의 감쇠기를 Skyhook 모델로 모형화하여 진동을 제어할 필요가 있다. 그리고 바닥판 구조물과 TMD를 동시에 제어해야하는 경우에는 Hybrid 제어기법이 우수한 제어성능을 보이고 있다.