Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2002.09a
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pp.357-363
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2002
본 연구에서는 지진하중을 받는 구조물의 MR감쇠기를 이용한 모드제어를 구현하고자 한다. 모드제어는 저차의 모드만을 이용하여 구조물의 진동을 제어한다. 따라서 토목구조물과 같은 자유도가 많은 대형구조물의 제어에 적합하며, 제어기의 설계 역시 다른 제어이론에 비해 간편하다. 모드제어에 대한 앞선 연구들이 많이 있음에도 불구하고, 반능동제어, 특히 MR감쇠기에 대한 모드제어의 성능에 대한 연구가 없었다. 본 연구에서는 MR댐퍼에 대한 효율성을 검토하기 위해서, 모드제어이론을 지진하중을 받는 구조물에 구현하였다. 센서로부터 측정된 응답을 이용하여 모드응답을 예측하기 위해 칼만필터를 구현하였으며, Spillover problem을 해결하기 위해 low-pass filter가 적용되었다. 수치예제를 통해 저차의 모드만을 제어함으로써, 구조물의 거동이 효과적으로 줄어드는 것을 확인하였다. 그러나 줄어드는 정도는 제어기의 가중치행렬과 칼만필터에 사용되는 센서에 의해 측정된 응답에 따라 다르다
압전재료를 이용한 능동진동제어에 관한 연구동향과 연구결과를 살펴보았다. 능동 진동제어에 사용되고 있는 감지기/작동기들 중 압전세라믹은 몇 가지 장점을 지니고 있어 그 적용에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있는 것이 현실이며 실제 구조 물로의 적용이 이루어지고 있다. 압전세라믹을 이용한 진동제어는 박판으로 이루어진 국부구조물의 진동제어에 적합하며 그래서 자동차의 진동소음제어, 위성체 태양판의 진동제어에 사용할 수 있고 또한 겹쳐놓은 형태의 압전세라믹은 트러스 구조물의 능동 멤버로 활용할 수 있다. 이렇게 겹쳐놓은 압전세라믹 구조는 진동 고립(vibration isolation)을 원하는 장비의 지지대로 사용할 수 있어 그 응용분야가 넓다. 최근까지 도 압전세라믹을 이용한 진동제어는 주로 외팔보, 또는 평판과 같은 단순한 기하학적 형상을 가진 구조물에 국한되어 연구가 진행되어 왔고 제어기법 또한 그동안 전기 제어분야에서 개발되어 온 기법들을 적용하는 현상을 보였는데 구조물의 자유도가 무한대임을 고려할때 앞으로 구조물에 합당한 제어기법의 개발이 요망된다고 하겠다. 이 논문에서 선보인 PPF와 SRF 제어 기법은 필자가 간단히 회로를 구성하여 실험을 수행하였는데 압전재료의 진동제어 기법으로 단순하면서도 효율적인 제어기법이라고 말할 수 있다. 압전재료를 이용한 진동제어에 관한 국내의 연구활동이 미미한 상태 이으로 이분야에 대한 연구자들의 관심을 모을 필요가 있다. 압전세라믹 감지기와 작동기의 설치는 그동안 압전세라믹 판을 직접 구조물에 접착시킨 형태로 진행되었 는데 새로운 형태의 압전세라믹 작동기의 개발이 시급하다. 이는 높은 전압을 필요로 하는 진동제어는 필수적으로 커다란 부대시설을 요구하게 됨으로 전압을 높이지 않고 도 진동제어를 효율적으로 할 수 있는 압전세라믹의 제조가 필요하다고 하겠다. 필자 는 이런 목적으로 다층 압전세라믹(multilayer piezoceramic plate)을 제작한 적이 있었는데 실험결과는 신통치 않았다. 또한 압전세라믹을 길고 얇은 조각으로 잘라 사용하는 방법로 있었으나 세라믹의 절단시 다이아몬드 컷터를 사용해야 되어 제작이 곤란했다. 또한 압전세라믹이 부서지기 쉬운점을 개선한다면 진동제어에 있어 아주 효과적인 감지기/작동기가 될 수 있을 것이다.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.10
no.6
s.52
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pp.93-102
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2006
Control input's saturation of active control devices for large structures under large external disturbances are often occurred. It is more difficult to obtain the exact values of mass and stiffness as structures are higher. The modelling errors between mathematical models and real structures must be also included as parameter uncertainties. Therefore, in active vibration control of civil engineering structures like buildings and bridges, the robust saturation controller design method considering both control input's saturation and parameter uncertainties of system is needed. In this paper, stabilities of linear optimal controller LQR, modified bang-bang controller, saturated sliding mode controller, and robust saturation controller among various controllers which have been studied and applied to active vibration control of buildings are investigated. Especially, unstable phenomena of the LQR, the modified bang-bang controller and the saturated sliding mode controller when the control input is saturated or parameter uncertainties exist are presented to show the necessity of the robust saturation controller. The robust stability of the robust saturation controller are shown through a numerical example of a 2DOF linear vibrating system and an experimental test of the two-story structure with an active mass damper (AMD).
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.3
no.1
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pp.94-100
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1997
본 연구에서는 자동화된 VLSI 제조 시스템 환경에서의 로트 조정기 및 범용 셀 제어기의 구축에 필요한 새로운 소프트웨어 구조 및 프로토콜을 제시하였다. 반도체 제조 시스템의 운용 제어 활동은 로트 조정기와 범용 셀 제어기가 상호 협조적으로 통신하는 클라이언트/서버 구조로 모형화 되었으며, 로트 조정기는 하나 이상의 작업을 수행할 수 있는 범용 셀 제어기에 작업을 의뢰하는 클라이언트로서 작동된다. 반도체 제조 시스템의 운용 소프트웨어와 관련된 기존의 연구들이 개념적인 구조와 전략 만을 다루었던 것과는 달리, 본 연구에서는 생산 설비 뿐만 아니라 물류운반 장치의 제어를 위하여 상세한 수준에서의 설계가 제시되었다. 본 연구의 특징으로는 설비 구성, 로트 형태, 일정 계획 규칙 등의 변경에 대한 동적 재구성 가능성을 들 수 있다. 또한 제안된 설계는 상용화된 프로세스 통신 기능을 사용하여 구현이 용이하다.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1994.10a
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pp.116-120
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1994
최근 항공우주 및 생산자동화 분야의 급격한 발달에 따라 정밀도와 효율성을 향상시키기 위해 저중량, 고강도 구조물이 요구된다. 그러나 경량화 추세로 인해 수반되는 구조물의 유연성 증가로 외력에 대한 구조응답의 진폭이 커지고 구조물의 피로 수명이 단축되어 매우 위험한 상황에 이를 수 있다. 이런 바람직하지 않은 진동현상을 제어하기 위해 여러 제어이론을 응용한 진동억제시스템의 연구가 활발하며, 신소재인 압전재료의 개발로 새로운 방향이 제시되고 있다. 압전재료는 유연한 구조물에 부착되어 압전재료의 수축, 팽창 운동에 의해 발생된 에너지를 부착된 구조물에서의 제어력으로 사용되어, 진동 혹은 자세 및 형상 제어에 활용되고 있다. 압전재료에 대한 연구로는 Crawley, de Luis3가 보의 표면 혹은 내부에 압전세라믹을 부착하여 액튜에이터로 사용하는 경우 집중모멘트를 가하는 역할을 함을 밝혔고, Hanagud, obal은 압전재료를 센서와 액튜에이터로 사용해 복합재료 보에 대한 최적 진동제어 알고리즘을 개발, 그 성능에 대한 효과를 조사하였고 임의의 위치에 부착된 센서 및 액튜에이터를 고려한 복합재료 보의 운동방정식을 유한요소법을 이용 유도하였으며 변위율 피드백(rate feedback)과 모달피드백(modal feedback) 제어기를 적용하여 진동제어 효과를 고찰하였다. 그리고 Tomas, James, Hubbard는 압전필름을 액튜에이터로 사용해 복합재료 보에 Liapunov 제어기와 변위율 피드백 제어기를 사용하여 능동감쇠기를 설계하였고, Lee, Chaing, Sullivan은 압전필름을 센서와 액튜에이터로 사용해 평판에 변위율 피드백 제어기를 적용한 능동감쇠기를 설계하고 실험적으로 수행하였다. Base가 백색잡음가진을 지속적으로 받을 때 보끝의 움직임이 최소가 되도록 제어하고자 연구를 수행 중인 바 그 결과로소 본 논문에서는 적용시켰고 F-P-K 방정식을 이용해 확률영역으로 변환하여 LQR 제어기와 pole allocation 제어기를 시스템에 적용시켜 우수한 특성을 갖음을 제어 시뮬레이션의 결과를 통해 입증하였다.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.9
no.6
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pp.612-619
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2004
Servo motor systems with ball-screw and timing-belt are widely used in NC, robot, FA and industrial applications. However, the nonlinear friction torque and damping effect in machine elements reduce the control performance. Especially tracking errors in trajectory control and very low velocity control range are serious due to the break-away friction and Stribeck effects. In this paper, a new double speed controller is proposed for compensation of the nonlinear friction torque. The proposed double speed controller has outer speed controller and inner friction torque compensator. The proposed friction torque compensator compensates the nonlinear friction torque with actual speed and speed error information. Due to the actual information for friction torque compensator without parameters and mathematical model of motor, proposed compensator is very simple structure and the stability is very high. The proposed compensator is verified by simulation and experimental results.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2009.04a
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pp.433-436
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2009
본 연구에서는 준능동 TMD(STMD)가 설치된 초고층건물의 풍응답을 효과적으로 저감시키기 위한 퍼지 하이브리드제어기법을 제안하였다. 이를 위하여 STMD의 응답저감에 우수한 성능을 보이는 스카이훅(skyhook) 제어기와 구조물의 응답저감에 뛰어난 그라운드훅(groundhook) 제어알고리즘을 사용하였다. 본 연구에서는 두 제어기를 적절히 조합하기 위하여 최적의 가중치를 실시간으로 결정하는 퍼지 하이브리드제어기를 개발함으로써 일반적인 가중합방식의 하이브리드 제어기법의 성능을 개선하였다. 제안된 제어기의 성능을 검토하기 위하여 풍하중을 받는 76층 사무소 건물을 예제구조물로 사용하였다. MR 감쇠기를 이용하여 STMD를 구성하였고 STMD의 제어성능을 평가하기 위하여 TMD 및 ATMD의 성능과 비교하였다. 수치해석을 통하여 STMD의 제어성능이 TMD에 비하여 월등히 뛰어남을 확인할 수 있었다. 또한 퍼지 하이브리드 제어기법을 사용하면 스카이훅 및 그라운드훅 제어기를 효과적으로 조합하여 STMD와 건물의 응답을 동시에 줄일 수 있음을 확인하였다.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.20
no.6
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pp.761-767
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2007
In centralized control system, complicated control systems including sensors, power supply and dampers should be required to satisfy the target response of large-scale structures. The practical applications of the centralized control system, however, is very difficult due to high order finite element model of structures, uncertainty of models, and limitations of the excitation system. In this study, the decentralized response-dependent MR damper of which magnetic field is automatically modulated according to the displacement or velocity transferred to the damper without any sensing and computing systems. this decentralized response-dependent MR damper are investigated according to the ranges of relative magnitude between the control force of MR damper and the story shear force of structures by nonlinear time history analysis. Finally, its performance is compared with centralized LQR algorithm which is used in general centralized control theory for a three story building structure.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.5
no.1
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pp.73-80
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2001
구조물이 가지는 에너지의 확률밀도함수를 이용한 능도제어 알고리듬을 제안한다. 구조물의 에너지는 Rayleigh 확률분포를 가지는 것으로 가정된다. 이것은 에너지가 항상 양의 값을 가지고 최소에너지가 발생할 확률은 1이라는 조건을 Rayleigh 확률분포가 만족시킨다는 사실에 근거한다. 제어력의 크기는 가정된 확률밀도함수에 따라 구조물의 에너지가 설계자에 의해 설정된 에너지 임계값을 넘을 확률의 크기에 비례하도록 산정되며, 제어력의 방향은 Lyapunov 제어기 설계기법에 따라 결정된다. 제시된 알고리듬은 LQR 제어기와 비교하여 최대응답을 줄이는 효과를 가지며, 제어력의 임계를 고려할 수 있는 장점을 가진다. 또한 Lyapunov 제어기에서 발생가능한 채터링(chattering)현상을 피할 수 있다.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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1998.03a
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pp.31-34
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1998
본 논문에서는 하이브리드 구조를 가지는 자기구성 퍼지제어기를 제안한다. 제안한 방법은 FARMA 제어기에 비해 다음과 같은 장점을 가진다. 하이브리드 구조를 자기구성 퍼지논리 제어기에 도입하므로써 예측출력값을 구할 때 까지의 입축력정보의 부재로 인한 나쁜 응답성능을 개선할 수 있다. 또한 이 방법은 Yager의 t-norm을 이용하여 계산상의 복잡성을 피하고 규칙들의 가중치를 구하기 위해 필요한 Dmax선정의 어려움을 해결한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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