Karunaratne, Nivithigala P.K.V.;Thambiratnam, David P.;Perera, Nimal J.
Earthquakes and Structures
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v.11
no.6
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pp.1001-1025
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2016
Building structures generally have inherent low damping capability and hence are vulnerable to seismic excitations. Control devices therefore play a useful role in providing safety to building structures subject to seismic events. In recent years semi-active dampers have gained considerable attention as structural control devices in the building construction industry. Magneto-rheological (MR) damper, a type of semi-active damper has proven to be effective in seismic mitigation of building structures. MR dampers contain a controllable MR fluid whose rheological properties vary rapidly with the applied magnetic field. Although some research has been carried out on the use of MR dampers in building structures, optimal design of MR damper and combined use of MR and passive dampers for real scale buildings has hardly been investigated. This paper investigates the use of MR dampers and incorporating MR-passive damper combinations in building structures in order to achieve acceptable levels of seismic performance. In order to do so, it first develops the MR damper model by integrating control algorithms commonly used in MR damper modelling. The developed MR damper is then integrated in to the seismically excited structure as a time domain function. Linear and nonlinear structure models are evaluated in real time scenarios. Analyses are conducted to investigate the influence of location and number of devices on the seismic performance of the building structure. The findings of this paper provide information towards the design and construction of earthquake safe buildings with optimally employed MR dampers and MR-passive damper combinations.
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.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1995.10a
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pp.501-504
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1995
A Simultaneous optimal design of structural and control system of a semi-active suspension is applied on a helf-car model in this paper. Suspension stiffnesses and dampings are selected as structural design parameters and damping forces of variable dampers as controller parameters. Sence this optimization problem is of large discontinuous space, conventional exhaustive methods are not enough. So we here try out an approach using Genetic Algorithm for our problem. Through numerical simulation work, the performance of the simultaneously optimized system was tested and showed meaningful improvement over the partially optimized ones.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1993.10a
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pp.131-136
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1993
본 연구에서는 무한덕트의 경우를 기준으로 하여 반무한덕트(semi-infinite duct)와 유한덕트에서의 소음제어결과를 비교함으로써 반사에 따른 영향을 실험적으로 고찰하였다. 제어는 광대역의 평면파 소음을 대상으로 하였고 적 응필터 기법을 적용하여 실시간으로 감소시키고자 하였다. 또한 원소음의 진 행방향과 반대방향의 음에 대한 마이크로폰의 감도(sensitivity) 역시 능동소 음제어 시스템의 성능을 결정하는 주요 요소로 볼 수 있으므로 두 개의 마 이크로폰으로써 지향성 마이크로폰을 구성.실험을 통하여 그 결과를 고찰하 였다.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2005.03a
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pp.461-468
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2005
In this paper, mixed mode magneto-rheological (MR) damper, which is applicable for vibration control of a small scale multi-story structure, is devised. First, the schematic configurations of the shear, flow, and mixed mode MR dampers are described with design constraints and then the analytical models to predict the field-dependent damping forces are derived for each type. Second, an appropriate size of the mixed mode MR damper is manufactured and its field-dependent damping characteristics are evaluated in time domain. Finally, the performance of the manufactured MR damper which is semi-actively applied to a small scale building excited by earthquake load, is numerically evaluated.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.9
s.180
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pp.2274-2282
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2000
An MR(Magneto-Rheological) fluid damper is designed and applied to the semi-active suspension system of a 1/4 car model. The damping constant of the MR damper changes according to input current and the time delay of the damper is included in the system dynamics. The passive method, LQ control and Frequency shaped LQ control are compared in experiments. The advantage of the proposed frequency shaped LQ control is that the ride comfort improves in frequency range from 4 to 8Hz where human body is most sensitive and the driving safety improves around the resonance frequency of unsprung mass, 11Hz. The experiments using a 1/4 car model show the effectiveness of the algorithm.
본 연구의 목적은 에어 서스펜션 시스템의 제어 특성을 분석하는 것이다. 우선 에어 서스펜션 시스템의 수학적 모델을 구하였다. 그리고 퍼지 제어 알고리즘을 적용하여 반능동식 하이브리드 제어 에어 서스펜션을 구하였다. 차체 가속도에 따라 퍼지 제어기는 오리피스 개도를 변경하여 특정 영역에서 에어 스프링의 강도를 조정한다. 동시에 서스펜션 운동 상태에 따라 서스펜션 댐핑이 제어된다. 시뮬레이션 결과는 반능동식 하이브리드 제어 에어 서스펜션이 노면 접지능력의 상실이나 서스펜션 작동 공간의 증가 없이 최고의 승차감을 제공할 수 있음을 보여준다.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2006.05a
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pp.644-649
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2006
This paper presents a robust and superior control performance of a quarter-vehicle electrorheological (ER) suspension system. In order to achieve this goal, a moving sliding mode control algorithm is adopted, and its moving strategy is tuned by fuzzy logic. As a first step, ER damper is designed and manufactured for a passenger vehicle suspension system, and its field-dependent damping force is experimentally evaluated. After formulating the governing equation of motion for the quarter-vehicle ER suspension system, a stable sliding surface and moving algorithm based on fuzzy logic are formulated. The fuzzy moving sliding mode controller is then constructed and experimentally implemented. Control performances of the ER suspension system are evaluated in both time and frequency domains.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.16
no.8
s.113
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pp.822-829
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2006
This paper presents a robust and superior control performance of a quarter-vehicle electrorheological (ER) suspension system. In order to achieve this goal, a moving sliding mode control algorithm is adopted, and its moving strategy is tuned by fuzzy logic. As a first step, ER damper is designed and manufactured for a passenger vehicle suspension system, and its field-dependent damping force is experimentally evaluated. After formulating the governing equation of motion for the quarter-vehicle ER suspension system, a stable sliding surface and moving algorithm based on fuzzy logic are formulated. The fuzzy moving sliding mode controller is then constructed and experimentally implemented. Control performances of the ER suspension system are evaluated in both time and frequency domains.
This work addresses the optimization controller design problem combining the AI evolution bat (EB) optimization algorithm with a fuzzy controller in the practical application of a reinforced concrete frame structure. This article explores the use of an intelligent EB strategy to reduce the dynamic response of Lead Rubber Bearing (LRB) composite reinforced concrete frame structures. Recently developed control units for plant structures, such as hybrid systems and semi-active systems, have inherently non-linear properties. Therefore, it is necessary to develop non-linear control methods. Based on the relaxation method, the nonlinear structural system can be stabilized by properly adjusting the parameters. Therefore, the behavior of a closed-loop system can be accurately predicted by determining the behavior of a closed-loop system. The performance and durability of the proposed control method are demonstrated by numerical simulations. The simulation results show that the proposed method is a viable and feasible control strategy for seismically tuned composite reinforced concrete frame structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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