The number of cable-stayed bridges has been increasing worldwide, causing issues in maintaining the structural safety and integrity of bridges. The stay cable, one of the most critical members in cable-stayed bridges, is vulnerable to wind-induced vibrations owing to its inherent low damping capacity. Thus, vibration mitigation of stay cables has been an important issue both in academia and practice. While a semi-active control scheme shows effective vibration reduction compared to a passive control scheme, real-world applications are quite limited because it requires complicated equipment, including for data acquisition, and power supply. This study aims to develop an Arduino-based integrated cable vibration control system implementing a semi-active control algorithm. The integrated control system is built on the low-cost, low-power Arduino platform, embedding a semi-active control algorithm. A MEMS accelerometer is installed in the platform to conduct a state feedback for the semi-active control. The Linear Quadratic Gaussian control is applied to estimate a cable state and obtain a control gain, and the clipped optimal algorithm is implemented to control the damping device. This study selects the magnetorheological damper as a semi-active damping device, controlled by the proposed control system. The developed integrated system is applied to a laboratory size cable with a series of experimental studies for identifying the effect of the system on cable vibration reduction. The semi-active control embedded in the integrated system is compared with free and passive mode cases and is shown to reduce the vibration of stay-cables effectively.
This paper deals with the problem of placement/sizing of distributed piezo actuators to achieve the control objective of vibration suppression. Using the mean square response as a performance index in optimization, we obtain optimal placement and sizing of the actuator. The use of genetic algorithms as a technique for solving optimization problems of placement and sizing is explored. Genetic algorithms are also used for the control strategy. The analysis of the system and response moment equations are carried out by using the Fokker-Planck equation. This paper presents the design and analysis of an active controller and optimal placement/sizing of distributed piezo actuators based on genetic algorithms for a flexible structure under random disturbance, shows numerical example and the result.
International Journal of Ocean Engineering and Technology Speciallssue:Selected Papers
/
제6권1호
/
pp.30-37
/
2003
This paper describes vibration control of a suspended system using wave absorption method. A moving multiple-pendulum system and a moving wire-and-load system are treated. The wire-and-load system is extended to a model crane system that has a motor system to roll up and down the suspended mass like a real crane. The same program with different parameter values controls these three systems. Both numerical simulation and experiment have been conducted, and the present control method has shown to be quite effective.
The performance of a mixed $H_{\infty}/H_2$ design with pole placement constraints based on robust vibration control for a piezo/beam system is investigated. The governing equation of motion for the piezo/beam system is derived by Hamilton's principle. The assumed mode method is used to discretize the governing equation into a set of ordinary differential equation. A robust controller is designed by $H_{\infty}/H_2$ feedback control law that satisfies additional constraints on the closed-loop pole location in the face of model uncertainties, which are derived for a general class of convex regions of the complex plane. These constraints are expressed in terms of linear matrix inequalities (LMIs) approach for the multiobjective synthesis. The validity and applicability of this approach for vibration suppressions of SMART structural systems are discussed by damping out the multiple vibrational modes of the piezo/beam system.
For vibration control of civil structures, especially large civil structures, one of the important issues is how to place a minimal number of actuators and sensors at their respective optimal locations to achieve the predetermined control performance. In this paper, a methodology is presented for the determination of the minimal number and optimal location of actuators and sensors for vibration control of building structures under earthquake excitation. In the proposed methodology, the number and location of the actuators are first determined in terms of the sequence of performance index increments and the predetermined control performance. A multi-scale response reconstruction method is then extended to the controlled building structure for the determination of the minimal number and optimal placement of sensors with the objective that the reconstructed structural responses can be used as feedbacks for the vibration control while the predetermined control performance can be maintained. The feasibility and accuracy of the proposed methodology are finally investigated numerically through a 20-story shear building structure under the El-Centro ground excitation and the Kobe ground excitation. The numerical results show that with the limited number of sensors and actuators at their optimal locations, the predetermined control performance of the building structure can be achieved.
This paper numerically investigates the feasibility of an active mass damper (AMD) system using the time delay control (TDC) algorithm, which is one of the robust and adaptive control algorithms, for effectively suppressing the excessive vibration of a building structure under wind loading. Because of its several attractive features such as the simplicity and the excellent robustness to unknown system dynamics and disturbance, the TDC algorithm has the potential to be an effective control system for mitigating the vibration of civil engineering structures such as buildings and bridges. However, it has not been used for structural response reduction yet. In this study, therefore, the active control method combining an AMD system with the TDC algorithm is first proposed in order to reduce the wind-induced vibration of a building structure and its effectiveness is numerically examined. To this end, its stability analysis is first performed; and then, a series of numerical simulations are conducted. It is demonstrated that the proposed active structural control system can effectively reduce the acceleration response of the building structure.
This paper presents the design and the application of a new self-powered hybrid electromagnetic damper that can harvest energy while mitigating the vibration of a structure. The damper is able to switch between an energy harvesting passive mode and a semi-active mode depending on the amount of energy harvested and stored in the battery. The energy harvested in the passive mode resulting from the suppression of vibration is employed to power up the monitoring and electronic components necessary for the semi-active control. This provides a hybrid control capability that is autonomous in terms of its power requirement. The proposed hybrid circuit design provides two possible options for the semi-active control: without energy harvesting and with energy harvesting. The device mechanism and the circuitry that can drive this self-powered electromagnetic damper are described in this paper. The parameters that determine the device feasible force-velocity region are identified and discussed. The effectiveness of this hybrid damper is evaluated through a numerical simulation study on vibration mitigation of a bridge stay cable under wind excitation. It is demonstrated that the proposed hybrid design outperforms the passive case without external power supply. It is also shown that a broader force range, facilitated by decoupled passive and semi-active modes, can improve the vibration performance of the cable.
This paper is concerned with the real-time automatic tuning of the multi-input multi-output positive position feedback controllers for smart structures by the genetic algorithms. The genetic algorithms have proven its effectiveness in searching optimal design parameters without falling into local minimums thus rendering globally optimal solutions. The previous real-time algorithm that tunes a single control parameter is extended to tune more parameters of the MIMO PPF controller. We employ the MIMO PPF controller since it can enhance the damping value of a target mode without affecting other modes if tuned properly. Hence, the traditional positive position feedback controller can be used in adaptive fashion in real time. The final form of the MIMO PPF controller results in the centralized control, thus it involves many parameters. The bounds of the control Parameters are estimated from the theoretical model to guarantee the stability. As in the previous research, the digital MIMO PPF control law is downloaded to the DSP chip and a main program, which runs genetic algorithms in real time, updates the parameters of the controller in real time. The experimental frequency response results show that the MIMO PPF controller tuned by GA gives better performance than the theoretically designed PPF. The time response also shows that the GA tuned MIMO PPF controller can suppress vibrations very well.
This paper aims at demonstrating the feasibility of active control of beams with a multiobjective state-feedback control technique. The multiobjective state-feedback controller is designed on a linear matrix inequality (LMI) approach for the multiobjective synthesis. The design objectives are to achieve a mix of Hoo performance and H2 performance satisfying constraints on the closed-loop pole locations in the face of model uncertainties. The controller is also designed to reject the effects of the noise and external of disturbances. For the theoretical analysis, the governing equation of motion is derived by Hamilton's principle to describe the dynamics of a smart structural system. Numerical examples are presented to demonstrate the effectiveness of the integrated robust controller in damping out the multiple vibration modes of the piezo/beam system.
Goncalves, Juliano F.;Fonseca, Jun S.O.;Silveira, Otavio A.A.
Smart Structures and Systems
/
제17권5호
/
pp.773-793
/
2016
This work presents a methodology to distribute piezoelectric material for structural vibration active control. The objective is to design controlled structures with actuators which maximizes the system controllability. A topology optimization was formulated in order to distribute two material phases in the domain: a passive linear elastic material and an active linear piezoelectric material. The objective is the maximization of the smallest eigenvalue of the system controllability Gramian. Analytical sensitivities for the finite element model are derived for the objective functions and constraints. Results and comparisons with previous works are presented for the vibration control of a two-dimensional short beam.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.