Active vibration control is presented with simulation and experiment. Dynamic Data System(DDS) method is used for system modeling and this model is combined with an forecasting control technique to derive a control equation. In the experiment, on-line digital computer monitors structural vibration and calculates control input. The control input is sent to an electromagnetic actuator which cancels the structural vibration. Experiment is performed first with a simple beam setup to demonstrate the effetiveness of this method. This method is then applied to a color laser printer to actively modify the structure. The beam experiment showed vibration reduction of over 60% with one-and two-DOF models. In the printer structure experiment, the first mode of 308 Hz was successfully controlled with a one-DOF model.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2008.11a
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pp.466-471
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2008
Structural vibration and noise are hot issues in underwater vehicles such as submarines for their survivability. Therefore, active vibration and noise control of submarine, which can be modeled as hull structure, have been conducted by the use of piezoelectric materials. Traditional piezoelectric materials are too brittle and not suitable to curved geometry such as hull structures. Therefore, advanced anisotropic piezoceramic actuator named as Macro-Fiber Composite (MFC), which can provide great flexibility, large induced strain and directional actuating force is adopted for this research. In this study, dynamic model of the smart hull structure is established and active vibration control performance of the smart hull structure is evaluated using optimally placed MFC. Actuating performance of MFC is evaluated by finite element analysis and dynamic modeling of the smart hull structure is derived by finite element method considering underwater condition. In order to suppress the vibration of hull structure, Linear-Quadratic-Gaussian (LQG) algorithm is adopted. After then active vibration control performance of the proposed smart hull structure is evaluated with computer simulation and experimental investigation in underwater. Structural vibration of the hull structure is decreased effectively by applying proper control voltages to the MFC actuators.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.19
no.2
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pp.138-145
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2009
Structural vibration and noise are hot issues in underwater vehicles such as submarines for their survivability. Therefore, active vibration and noise control of submarine, which can be modeled as hull structure, have been conducted by the use of piezoelectric materials. Traditional piezoelectric materials are too brittle and not suitable to curved geometry such as hull structures. Therefore, advanced anisotropic piezocomposite actuator named as Macro-Fiber Composite(MFC), which can provide great flexibility, large induced strain and directional actuating force is adopted for this research. In this study, dynamic model of the smart hull structure is established and active vibration control performance of the smart hull structure is evaluated using optimally placed MFC. Actuating performance of MFC is evaluated by finite element analysis and dynamic modeling of the smart hull structure is derived by finite element method considering underwater condition. In order to suppress the vibration of hull structure, Linear Quadratic Gaussian(LQG) algorithm is adopted. After then active vibration control performance of the proposed smart hull structure is evaluated with computer simulation and experimental investigation in underwater. Structural vibration of the hull structure is decreased effectively by applying proper control voltages to the MFC actuators.
This paper experimentally investigates the effectiveness and applicability of the time delay control (TDC) algorithm, which is simple and robust to unknown system dynamics and disturbance, for an active mass damper (AMD) system to mitigate the excessive vibration of a building structure. To this end, the theoretical background including the mathematical formulation of the control system is first described; and then, a thorough experimental study using a shaking table system with a small-scale three-story building structural model is conducted. In the experimental tests, the performance of the proposed control system is examined by comparing its structural responses with those of the uncontrolled system in the free vibration and forced vibration cases. It is clearly verified from the test results that the TDC algorithm embedded AMD system can effectively reduce the structural response of the building structure.
The construction of an experimental nonlinear structural model with little cost and unlimited repeatability for vibration control study represents a challenging task, especially for material nonlinearity. This paper reports the design, analysis and vibration control of a nonlinear structural experiment platform with adjustable hinges. In our approach, magnetorheological rotary brakes are substituted for the joints of a frame structure to simulate the nonlinear material behaviors of plastic hinges. For vibration control, a separate magnetorheological damper was employed to provide semi-active damping force to the nonlinear structure. A dynamic neural network was designed as a state observer to enable the feedback based semi-active vibration control. Based on the dynamic neural network observer, an adaptive fuzzy sliding mode based output control was developed for the magnetorheological damper to suppress the vibrations of the structure. The performance of the intelligent control algorithm was studied by subjecting the structure to shake table experiments. Experimental results show that the magnetorheological rotary brake can simulate the nonlinearity of the structural model with good repeatability. Moreover, different nonlinear behaviors can be achieved by controlling the input voltage of magnetorheological rotary damper. Different levels of nonlinearity in the vibration response of the structure can be achieved with the above adaptive fuzzy sliding mode control algorithm using a dynamic neural network observer.
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 study describes structural reliability analysis of actively-controlled structure for which random vibration analysis is incorporated into the first-order reliability method (FORM) framework. The existing approaches perform the reliability analysis based on the RMS response, whereas the proposed study uses the peak response for the reliability analysis. Therefore, the proposed approach provides us a meaningful performance measure of the active control system, i.e., realistic failure probability. In addition, it can deal with the uncertainties in the system parameters as well as the excitations in single-loop reliability analysis, whereas the conventional random vibration analysis requires double-loop reliability analysis; one is for the system parameters and the other is for stochastic excitations. The effectiveness of the proposed approach is demonstrated through a numerical example where the proposed approach shows fast and accurate reliability (or inversely failure probability) assessment results of the dynamical active control system against random seismic excitations in the presence of parametric uncertainties of the dynamical structural system.
The concept of structural vibration control is to absorb vibration energy of the structure by introducing auxiliary devices. Various types of structural vibration control theories and devices have been recently developed and introduced into mechanical systems. One of such devices is damper employing controllable fluids such as ElectroRheological (ER) or MagnetoRheological (MR) fluids. MagnetoRheological (MR) materials are suspensions of fine magnetizable ferromagnetic particles in a non-magnetic medium exhibiting controllable rheological behaviour in the presence of an applied magnetic field. This paper presents the modelling of an MRfluid damper. The damper model is developed based on Newtonian shear flow and Bingham plastic shear flow models. The geometric parameters are varied to get the optimised damper characteristics. The numerical analysis is carried out to estimate the damping coefficient and damping force. The analytical results are compared with the experimental results. The results confirm that MR damper is one of the most promising new semi-active devices for structural vibration control.
Active vibration control is generally used to reduce vibration level by the actuators based on measured signal. Dynamic properties of a structure can be easily modified by the active vibration control, so that the vibration level may be effectively reduced to the magnitude below the allowable limit over a wide frequency rangs. In this paper, an instantaneous optimal control algorithm including acceleration feedback is presented for the active vibration control of large structures considering facts that the acceleration response can be easily measured, but the displacement and velocity response are obtained by numerically integrating the measured acceleration response with some errors. The adverse effect of the time delay is overcomed by taking into account the dynamic characteristics of an actuator and filters in the design of controller. Performance test is carried out using a hydraulic active mass driver on a test structure$(L{\times}W{\times}H;=;1200mm{\times}800mm{\times}1600mm, about;500kg)$ supported by four columns under base excitations. It is confirmed that the vibration level of the test structure are reduced to about 1/6 near resonance.
Significant progress has been achieved in the active control of civil-engineering structures, not only in the control algorithm, but also in control testing of the scaled model and full-scale building. At the present time, most algorithms used in the active control of civil engineering structures are based on the various active control techniques. In this paper represents active control method, by using pole assignment for reducing structural vibration under excited load. Numerical simulations are performed to assess the effectiveness of pole assignment control system. The relative displacement of structure system is significantly reduced.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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