Computational Structural Engineering : An International Journal
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제3권1호
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pp.61-68
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2003
A recently developed semi-active control system employing magneto-rheological (MR) fluid dampers is applied to vibration control of a wind excited tall building. The semi-active control system with MR fluid dampers appears to have the reliability of passive control devices and the adaptability of fully active control systems. The system requires only small power source, which is critical during severe events, when the main power source may fail. Numerical simulation studies are performed to demonstrate the efficiency of the MR dampers on the third ASCE benchmark problem. Multiple MR dampers are assumed to be installed in the 76-story building. Genetic algorithm is applied to determine the optimal locations and capacities of the MR dampers. Clipped optimal controller is designed to control the MR dampers based on the acceleration feedback. To verify the robustness with respect to the variation of the external wind force, several cases with different wind forces are considered in the numerical simulation. Simulation results show that the semi-actively controlled MR dampers can effectively reduce both the peak and RMS responses the tall building under various wind force conditions. The control performance of the MR dampers for wind is found to be fairly similar to the performance of an active tuned mass damper.
Recently, $CO_2$ emission standards and fuel efficiency legislation has been tightened globally. Therefore automotive alternator performance becomes increasingly important to meet the requirements. Many proposed methods have suggested adding magnets or regulation control to increase alternator efficiency and output. However, this creates a significant additional cost. During the stator lamination process, the magnetic property of the stator deteriorates mainly due to stamping and slinky process for an alternator. To maximize the alternator performance, heat treatment of the stator core was performed and magnetic properties were compared to find the optimal condition. Finally, alternator output and efficiency test were performed resulting in significant output and efficiency improvement up to 6.8% and 0.6% respectively.
The applications of active control is being more popular nowadays. Several control algorithms have been developed to determine optimum control force. In this paper, a Chaotic Particle Swarm Optimization (CPSO) technique, based on Logistic map, is used to compute the optimum control force of active tendon system. A chaotic exploration is used to search the solution space for optimum control force. The response control of Multi-Degree of Freedom (MDOF) shear buildings, equipped with active tendons, is introduced as an optimization problem, based on Instantaneous Optimal Active Control algorithm. Three MDOFs are simulated in this paper. Two examples out of three, which have been previously controlled using Lattice type Probabilistic Neural Network (LPNN) and Block Pulse Functions (BPFs), are taken from prior works in order to compare the efficiency of the current method. In the present study, a maximum allowable value of control force is added to the original problem. Later, a twenty-story shear building, as the third and more realistic example, is considered and controlled. Besides, the required Central Processing Unit (CPU) time of CPSO control algorithm is investigated. Although the CPU time of LPNN and BPFs methods of prior works is not available, the results show that a full state measurement is necessary, especially when there are more than three control devices. The results show that CPSO algorithm has a good performance, especially in the presence of the cut-off limit of tendon force; therefore, can widely be used in the field of optimum active control of actual buildings.
Voltage equations of a synchronous machine are derived from the electromagnetic field theory in order to develop a new equivalent circuit model considering core loss. The result from the new equivalent circuit model is superior to that of the conventional one in the analysis of machine performance and characteristics on optimal efficiency control of a synchronous motor.
전기굴삭기는 배터리에 저장된 에너지로 전동기-유압펌프를 구동해서 유압 에너지를 생성하고 이를 작업에 활용한다. 기존 유압굴삭기의 유압펌프는 디젤 엔진의 운전 효율에 최적화된 레귤레이터에 의해 제어되고, 유압펌프 자체의 효율은 고려되지 않았다. 전기굴삭기는 배터리를 에너지원으로 사용하기 때문에 전동기의 효율뿐 아니라 유압펌프의 효율을 함께 고려한 제어가 요구된다. 통합 제어를 위해서 유압펌프와 전동기의 출력과 효율 특성을 분석하여 효율맵을 작성하였고, 이를 바탕으로 최적동작맵을 구성하고 통합 제어 알고리즘을 개발했다. 알고리즘의 효과를 확인하기 위해 전기굴삭기 MILS 를 구성해서 통합 제어 알고리즘을 적용했다. 굴삭기 작업 시뮬레이션 결과는 통합 제어 알고리즘이 시스템 효율을 향상 시켰음을 보여준다.
In this paper, Simple Adaptive Control (SAC) is used to enhance the seismic response of nonlinear tall buildings based on acceleration feedback. Semi-active MR dampers are employed as control actuator due to their reliability and well-known dynamic models. Acceleration feedback is used because of availability, cost-efficiency and reliable measurements of acceleration sensors. However, using acceleration feedback in the control loop causes the structure not to apparently meet some requirements of the SAC algorithm. In addition to defining an appropriate SAC reference model and using inherently stable MR dampers, a modification in the original structure of the SAC is proposed in order to improve its adaptability to the situation in which the plant does not satisfy the algorithm's stability requirements. To investigate the performance of the developed control system, a numerical study is conducted on the benchmark 20-story nonlinear building and the responses of the SAC-controlled structure are compared to an $H_2/LQG$ clipped-optimal controller under the effect of different seismic excitations. As indicated by the results, SAC controller effectively reduces the story drifts and hence the seismically-induced damage throughout the structural members despite its simplicity, independence of structural parameters and while using fewer number of dampers in contrast with the $H_2/LQG$ clipped-optimal controller.
To ensure safety and long term performance, structural control has rapidly matured over the past decade into a viable means of limiting structural responses to strong winds and earthquakes. Nonlinear response history analysis requires rigorous procedure to compute seismic demands. Therefore the simplified nonlinear analysis procedures are useful to determine performance of the structure. In this investigation, application of improved capacity demand diagram method in the control of structural system is presented for the first time. Developed pole assignment method (DPAM) in structural systems control is introduced. Genetic algorithm (GA) is employed as an optimization tool for minimizing a target function that defines values of coefficient matrices providing the placement of actuators and optimal control forces. The ground acceleration is modified under induced control forces. Due to this, performance of structure based on improved nonlinear demand diagram is selected to threshold of nonlinear behavior of structure. With small energy consumption characteristics, semi-active devices are especially attractive solutions for limiting earthquake effects. To illustrate the efficiency of DPAM, a 30-story steel moment frame structure employing the semi-active control devices is applied. In comparison to the widely used linear quadratic regulation (LQR), the DPAM controller was shown to be just as effective and better in the reduction of structural responses during large earthquakes.
In this paper, a novel loss minimization of an induction generator in wind energy generation systems is presented. The proposed algorithm is based on the flux level reduction, for which the generator d-axis current reference is estimated using support vector regression (SVR). Wind speed is employed as an input of the SVR and the samples of the generator d-axis current reference are used as output to train the SVR algorithm off-line. Data samples for wind speed and d-axis current are collected for the training process, which plots a relation of input and output. The predicted off-line function and the instantaneous wind speed are then used to determine the d-axis current reference. It is shown that the effect of loss minimization is more significant at low wind speed and the loss reduction is about to 40% at 4[m/s] wind speed. The validity of the proposed scheme has been verified by experimental results.
Real time informations from industrial power system in operation can be used for efficient energy conservation, optimal operation of electrical equipments, and expansion planning of apparatus. Requirements for energy conservation and supplied power quality in customers are increasing significantly because of their effects on the production cost and efficiency. Thus, the development of low cost power management system which can can operate in domestic power system properly is substantially requested. In this research, operation software for real time monitoring and control system in customer power system has been developed to achieve the above purposes. The development of the operating software and related technologies are expected to be applied successfully for reducing electricity cost, enhancing power quality, determining facility expansion planning, operating optimal power system, increasing production efficiency, and reducing maintenance cost.
H사의 유로변경식 고도하수처리 공법의 제어 변수가 DO와 수온 등으로 한정되어 있어 효율성의 만족도를 충족시켜주지 못하는 현재의 상황을 개선하고자 세 가지 개선방향을 설정하여 Simulation을 통한 Operation Data의 분석 및 장치구성과 실험을 통한 최적제어 Logic을 연구하여 이를 다시 S하수처리장에 설치 적용한 결과이다. 본 실험을 통해서 수온과 유량에 근간한 Operation Mode 변경의 최적화와 이를 통한 동력비 절감을 이루었고 암모니아성 질소의 농도에 따른 Operation Mode의 변경에서 일반 Normal Mode와 병행하여 Save Mode를 새로 적용하여 동력비 절감을 이루었다. 또한 DO 값을 송풍량과 수중폭기기의 교반속도에 의해 비례제어하고 유출수의 암모니아 농도에 따라 DO 값을 제어하여 안정적인 질산화를 이루었다. 이러한 결과는 공정효율의 극대화와 운영 및 유지관리비의 절감을 이루었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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