• Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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• 2002.03a
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• pp.435-442
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• 2002

본 연구에서는 사장교의 제어기법 개발을 위한 구조물로 제공되는 벤치마크(benchmark) 사장교에 대해 복합제어 기법을 적용하였다. 이 벤치마크 문제에서는 2003년 완공 예정으로 미국 Missouri 주에 건설 중인 Cape Girardeau 교를 대상 구조물로 고려하였다. Cape Girardeau 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고, Mississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계단계에서부터 내진 문제에 대하여 자세하게 고려되었다. 상세 설계도면을 기반으로 하여 교량의 전체적인 거동 특성을 정확하게 나타낼 수 있는 3차원 모델이 만들어졌고, 사장교의 제어 성능에 관련된 평가 기준이 수립되었다. 본 연구에서 사용한 복합제어 기법이란 지진하중으로 인해 구조물에 발생되는 하중을 줄이기 위한 수동제어 기법과 상판변위와 같은 구조물의 응답을 추가적으로 제어하기 위한 능동제어 기법이 결합된 제어방법이다. 수동제어 장치로는 현재 일반적으로 많이 사용되고 있는 납고무받침(lead rubber bearing)을 사용하였다. 능동제어 방법에는 $H_2$/LQG 제어 알고리듬(algorithm)을 사용하였다. 수치해석 결과 제안방법의 성능은 수동제어 방법에 비해 매우 효과적이며, 능동제어 방법에 비해서는 좀더 좋은 제어성능을 나타내었다. 또한, 복합제어 방법은 수동제어 부분 때문에 능동제어 방법에 비해 좀더 신뢰할 수 있는 제어 방법이다. 따라서 제안된 제어방법은 지진하중을 받는 사장교의 제어를 위해 효과적으로 사용될 수 있다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.7 no.1
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• pp.17-29
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• 2003

This paper preliminarily investigates the effectiveness of various control systems, such as passive, active, semiactive and hybrid control, for seismic protection of cable-stayed bridges by examining the ASCE first generation benchmark problem for a cable-stayed bridge. This benchm.0.00000ark problem considers the cable-stayed bridge that is scheduled for completion in Missouri, USA In 2003. Seismic considerations were strongly considered in the design of this bridge due to location of the bridge and its critical role as a principal crossing of the Mississippi River. Based on detailed drawings of this cable-stayed bridge, a three-dimensional linearized evaluation model has been developed to represent the complex behavior of the bridge. A set of eighteen evaluation criteria has been developed to evaluate the capability of each control system. In this study, four passive control systems, one active control system, two semiactive control systems and three hybrid control systems are considered. Numerical simulation results show that all the control systems are effective in reducing the responses of the benchmark cable-stayed bridge under the historical earthquakes. To get good performance, however, the passive control systems need quite large control forces compared to other control systems. The simulation results also demonstrate that the passive, semiactive and hybrid control systems are robust to the stiffness uncertainty of the structure. Therefore, the semiactive and hybrid control systems are more appropriate in real applications for full-scale civil infrastructures.

• Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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• 2000.10a
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• pp.496-500
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• 2000

대형 구조물의 진동제어를 위하여 MR 유체 댐퍼를 사용한 반능동 제어기법에 대하여 연구하였다. 기존에 많이 사용되고 있는 수동제어기법은 일단 제어장치를 설치한 후에는 구조물에 실제로 작용하고 있는 외부 하중의 현재 특성에 대해서 적절히 반응할 수 없다는 제한을 가지고 있으며, 이를 극복하기 위하여 연구되어온 능동제어기법은 구조물이 진동을 감소시키기 위하여 구조물에 직접적으로 가해지는 커다란 제어력을 요구하며, 이로 인해 경우에 따라서는 불안정한 상태가 유발될 수도 있다는 점이 단점으로 지적되고 있다. 최근에 Spencer 등은 반능동 제어기법을 제안하였는데, 이는 수동제어장치의 제어특성을 On-Line 으로 조절하는 방식으로서 제어 가능한 수동제어기법으로도 불리운다. 구조물의 진동제어에 필요한 제어력이, 특수한 제어기구에서 발생되는 인위적인 힘이 아니라, 적절한 구조부재에서 발생되는 자연적인 부재력이므로, 무엇보다 강인하고 신뢰할 수 있는 제어기법이며, 이때 제어장치의 구조적 특성을, 측정된 구조물의 응답에 맞추어 적절히 조절함으로써 다양한 외부하중에 대해 보다 효율적인 제어가 이루어질 수 있도록 한 방법이다. 반능동제어를 위한 제어기로서는 Variable Orifice Dampers, Friction Controllable Isolators, Variable Stiffness Devices, Electro-Rheological (ER) Fluid Damper, Magneto-Rheological(MR) Fluid Damper등이 제안되고 있으며, 본 논문에서는 반응속도가 빠르고, 적은 파워만을 요구하며, 커다란 제어력을 낼 수 있는 MR Damper를 사용하여 지진하중을 받는 구조물의 반능동 제어게 대하여 연구하였다. MR Damper의 특성이 비선형이므로 이에 적합한 Sliding Mode Fuzzy Control(SMFC)기법을 사용하였으며 이때 SMFC 의 최적 설계를 위하여 Genetic Algorithm을 적용하였다. 제안된 제어기법의 실제 적용성을 검증하기 위하여 기존이 제어결과와 비교 검토하였으며, 그 결과로부터 MR Damper를 사용한 반능동 제어기법이 구조물의 진동제어에 매우 효과적임을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.392-395
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• 2010

최소질량형 제진장치는 초고층건물의 풍진동 제어시 질량체의 관성력을 최대한 효율적으로 이용하여 이동질량의 크기를 최소화한 제진장치라 할 수 있다. 본 연구의 최종목표는 순수 국내기술에 의한 능동제어(active control)와 수동제어(passive control)의 특성이 결합된 하이브리드 제진장치(hybrid control device)의 콘트롤러 설계기술 개발이다. 이를 위한 1차적인 목표로 여기에서는 국내에 설치된 기존의 능동진동제어장치의 전체적인 설계과정을 살펴본다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1993.04a
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• pp.86-92
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• 1993

자동차의 현가장치에 대한 능동제어연구는 국내외적으로 활발히 진행되어 왔다. 수동식현가장치는 단순히 스프링과 감쇠기로 차체의 진동을 수동 제어 하므로 성능 향상에 한계가 존재하게 된다. 수동식 현가장치가 강성계수와 감쇠계수를 조절함으로써 차체로 들어오는 진동을 억제하는 반면, 능동식제 어는 보통 유압을 이용하여 효율적으로 차체에 들어오는 진동을 억제시키게 된다. 일반적으로 자동차가 능동현가장치 설계시 요구되는 사항은 탑승자의 승차감, 조종성, 현가장치의 공간확보 문제, 경제성(제어력), 실제적으로 자동 차에 적용할 수 있는 능동제어기법인가 하는 문제이다. 자동차 능동식 현가 장치는 보통 1/4 car (2자유도계), Full-car 모델 (7자유도계) 등으로 모델링 을 하여 능동제어기를 설계한다. 1/4 car 모델의 특징은 해석이 비교적 단순 하고 현가장치의 동적거동을 이해하는데 유용하고 실험을 하거나 실제 자동 차에 적용하기 쉬운 반면에 Full-car 모델에 비해 제어력의 효율이 떨어진다 는 단점이 있다. 그 이유는 1/4 car 모델은 차체의 동역학적 특성을 고려하 여 설계하지 않았기 때문에 4개의 독립현가차축에서는 오직 그 현가축방향 으로 발생하는 수직방향의 진동만을 제어하기 때문이다. 따라서 동역학적 역 성에 기인하는 운동을 제어하는 비효율적인 제어력이 공급된다는 단점을 갖 는다. 이에 비해 full-car 모델은 주행모드(수직, 롤링, 피칭운동)간의 연성을 고려하여 제어기를 설계할 수 있기 때문에 1/4 car 모델에 비해 제어력의 효 율이 높다는 장점이 있는 반면에 모델이 수학적으로 복잡하므로 제어력을 구하는데 계산량이 많고, 실제 자동차에 적용하기에 복잡하다는 단점을 갖고 있다. 따라서 본 논문에서는 쉽게 실험할 수 있고, 실용화할 수 있는 1/4 car 모델에 대하여 능동제어기를 설계하여 실제자동차에 능동제어기를 적용할 때 참고가 될 수 있도록 하였다. 자동차는 저주파영역의 밴드통과필터 역할 을 하므로 저주파에서의 성능, 특히 탑승자가 민감하게 느끼는 0.5Hz - 10Hz 부근의 주파수성능은 승차감, 조종성에 상당히 중요하다. 이에 본 논문 에서는 0.5Hz - 10Hz 부근의 승차감, 조종성의 향상에 초점을 두고 차체의 속도를 출력변수로 한 LQG/LTR 제어기를 설계하였다. LQG/LTR 설계기법 은 안정도-강인성이 좋은 체계적인 설계기법으로서 전 상태를 측정할 필요 가 없으므로 실제 적용시 효과적이다. 또한 자동차의 제원의 변화에 대한 고 유치의 민감도해석과 새로운 개념으로 안정도-강인성(Robustness)해석을 하 여 수동시스템과 능동시스템의 강인성을 비교하였다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.6 no.4
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• pp.51-63
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• 2002

This paper presents a hybrid control strategy for seismic protection of a benchmark cable-stayed bridge, which is provided as a testbed structure for the development of strategies for the control of cable-stayed bridges. This benchmark problem considers the cable-stayed bridge that is scheduled for completion in Cape Girardeau, Missouri, USA in 2003. Seismic considerations were strongly considered in the design of this bridge due to the location of the bridge in the New Madrid seismic zone and its critical role as a principal crossing of the Mississippi river. Based on detailed drawings of this cable-stayed bridge, a three-dimensional linearlized evaluation model has been developed to represent the complex behavior of the bridge. A set of eighteen evaluation criteria has been developed to evaluate the capabilities of each control strategy. In this study, a hybrid control system is composed of a passive control system to reduce the earthquake-induced forces in the structure and an active control system to further reduce the bridge responses, especially deck displacements. Conventional base isolation devices such as lead rubber bearings are used for the passive control design and Bouc-Wen model is used to simulate the nonlinear behavior of these devices For the active control design, ideal hydraulic actuators are used and on $H_2$/LQG control algorithm is adopted. Numerical simulation results show that the performance of the proposed hybrid control strategy is quite effective compared to that of the passive control strategy and slightly better than that of the active control strategy. The hybrid control method is also more reliable than the fully active control method due to the passive control part. Therefore, the proposed hybrid control strategy can effectively be used to seismically excited cable-stayed bridges.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.40 no.6
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• pp.626-648
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• 2021

Domestically, demands for multi-purpose performance venues which accommodate various performance genres have increased. However, those venues have limited capability and confined to a primary performance. The present work investigated various methods for controlling the acoustics of room for required performance genres by reviewing aurally presented and published materials. The method of varying the acoustics of a space is called Variable Acoustics, and adjusted in either passive and active ways. Passive control encompasses variable absorption, variable volume, coupled volume, and canopy reflectors, where the acoustics of a room is controlled in an architectural way. Active control includes In-line, Regenerative, and Hybrid systems where the acoustics of a room is manipulated electronically. The mechanism and application of each passive control system in existing venues are reviewed and their pros and cons are discussed. Also, the concept of each active systems and product applications are looked at through literature reviews. Lastly, some considerations that need to be taken into in the planning and design stage of a multi-purpose hall using Variable Acoustics are suggested.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.9 no.1 s.41
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• pp.51-59
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• 2005

Magnetorheological(MR) dampers are one of the most promising semi active control devices, because they have advantages such as small power requirement, reliability, and low price to manufacture. To reduce the responses of structures with MR dampers, a control system including power supply, controller, and sensors is required. However, when a mount of MR dampers are used to a large?scale civil structure such as cable stayed bridges, the control system becomes complex. Therefore, it is not easy to install and maintain the MR damper based control system. To resolve above difficulties, This paper proposes a smart passive system that consists of a MR damper and an electromagnetic induction(EMI) system. According to the Faraday’s law of induction, EMI system that is attached to the MR damper produces electric energy. The produced energy is supplied to the MR damper. Thus, the MR damper with EMI system does not require any power at all. Furthermore, the induced electric energy is proportional to external loads like earthquakes, which means the MR damper with EMI system is adaptable to external loads without any controller and corresponding sensors. Therefore, it is easy to build up and maintain the proposed smart passive system.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1995.04a
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• pp.270-275
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• 1995

본 논문에서는 3자유도를 갖는 2차원 강체날개의 플러터 속도를 향상시키는 축차 제어기를 설계하는 기법을 연구하였다. 먼저 2차원 강체날개의 운동방정식을 유도하고 플러터 해석을 수행하였다. 다음 수동계의 플러터 속도를 향상시키는 능동제어기를 설계한 후 제어기의 차수를 축차하는 기법을 적용하여 저차의 능동제어기를 구성하였다. 제어기 축차기법으로는 BACR을 사용하였으며 전차 제어기의 상태변수를 약 80%정도 줄일 수 있다. 축차된 제어기를 사용한 능동시스템과 전차 제어기를 사용한 능동시스템의 제어효과의 차이는 무시 할 수 있을 정도로 매우 작다. 따라서, BACR을 사용하여 얻은 축차된 제어기를 사용하면 상당한 계산량 감소효과와 실시간 단축효과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 또한 동일한 돌풍입력에 대한 각각의 능동 시스템의 시간응답도 매우 양호한 결과를 얻을 수 있었으며, 전차 제어기를 사용한 능동시스템의 돌풍응답과 축차된 제어기를 사용한 능동시스템의 돌풍 응답 사이의 차이도 매우 작게 나타났다. 그러므로, 항공기 날개의 능동 플러터억제에는 BACR을 이용하여 설계한 축차된 제어기가 플러터 능동제어에 매우 유용하다고 할 수 있다. 그러나 BACR을 사용하기 위해서는 요구되는 정확도와 계산량에 대한 상호 절충과정이 반드시 필요하다.

• Journal of Korean Association for Spatial Structures
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• v.7 no.2 s.24
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• pp.53-61
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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 offtuned, TMDs their effectiveness is sharply reduced. Moreover, the off-tuned TMs can excessively amplify the vibration levels of the primary structures. This paper discusses the application of a new class of MR damper, for the reduction of floor vibrations duo to machine and human movements. The STMD introduced uses a MR damper called to semi-active damper to achieve reduction in the floor vibration. Here, the STMD and the groundhook algorithm are applied to a single degree of freedom system representative or building floors. The performance or the STMD is compared to that or the equivalent passive TMD. In addition, the effects of off-tuning due to variations in the mass of the floor system. Comparison of the results demonstrates the efficiency and robustness of STMD with respect to equivalent TMD.