Two novel semi-active control methods for a seismically excited nonlinear benchmark building equipped with magnetorheological dampers are presented and evaluated in this paper. While a primary controller is designed to estimate the optimal control force of a magnetorheological (MR) damper, the required voltage input for the damper to produce such desired control force is achieved using two different methods. The first technique uses an optimal compact Takagi-Sugeno-Kang (TSK) fuzzy inverse model of MR damper to predict the required voltage to actuate the MR dampers (TSKFInv). The other voltage regulator introduced here works based on the maximum and minimum capacities of MR damper at each time-step (MaxMin). Both semi-active algorithms developed here, use acceleration feedback only. The results demonstrate that both TSKFInv and MaxMin algorithms are quite effective in seismic response reduction for wide range of motions from moderate to severe seismic events, compared with the passive systems and performs better than original and Modified clipped optimal controller systems, known as COC and MCOC.
A new class of semi-active tuned mass dampers, named as "Ground Hook Tuned Mass Damper" (GHTMD) is introduced. This TMD uses a continuously variable semi-active damper (so called 'Ground-Hook') in order to achieve more reduction in the vibration level. The ground-hook dampers have been used in the auto-industry as a means of reducing the vibration of primary suspension systems in vehicles. This paper investigates the application of this damper as an element of a tuned damper for the vibration reduction of force-excited single degree of freedom (SDOF) models that can be representative of many structural systems. The optimum design parameters of GHTMDs are obtained based on the minimization of the steady-state displacement response of the main mass. The optimum design parameters which are evaluated in terms of non-dimensional values of the GHTMD are obtained for different mass ratios and main mass damping ratios. Using the frequency responses of the resulting systems, performance of the GHTMD is compared to that of equivalent passive TMD, and it is found that GHTMDs are more efficient. A design methodology to obtain the tuning parameters of GHTMD using the relationships developed in this paper is presented.
To reduce the vibration of cable-stayed bridges, conventional magnetorheological (MR) damper control system (CMRDS), with separate power supply, sensors and controllers, is widely investigated. In this paper, to improve the reliability and performance of the control system, one adaptive MR damper control system (AMRDS) consisting of MR damper and piezoelectric energy harvester (PEH) is proposed. According to piezoelectric effect, PEH can produce energy for powering MR damper. The energy is proportional to the product of the cable displacement and velocity. Due to the damping force changing with the energy, the new system can be adjustable to reduce the cable vibration. Compared with CMRDS, the new system is structurally simplified, replacing external sensor, power supply and controller with PEH. In the paper, taking the N26 cable of Shandong Binzhou Yellow River Bridge as example, the design method for the whole AMRDS is given, and simple formulas for PEH are derived. To verify the effectiveness of the proposed adaptive control system, the performance is compared with active control case and simple Bang-Bang semi-active control case. It is shown that AMRDS is better than simple Bang-Bang semi-active control case, and still needed to be improved in comparison with active control case.
Engine is the main source of vibration that generates unwanted noise and vibration of vehicle chassis. Especially, in submarine applications, radiation of noise signatures can be detected at some distance away from the submarine using a sonar array. Thus quiet operation is crucial for submarine's survivability. This study addresses reduction of the force transmissibility originating from engines and transmitted to hull through engine mounts. An inertial damper, as an actuator of hybrid mount system, is addressed to reduce even further the level of vibration. Narrow band FxLMS algorithms are broadly used to cancel the vibration of engine mount because of its excellent performance of canceling narrow band noise. However, in real active dampers, the maximum displacement of damper mass is kinematically restricted. When the control input signal from the FxLMS algorithm exceeds this limitation, the damper mass will collide with the mechanical stops and results in many problems. Originated from these, a modified narrow band FxLMS algorithm based on the equalizer technique with the maximum allowable displacement of active damper mass is proposed in this study. Some simulation results showed that the propose algorithm is effective to suppress vibration of engine mount while ensuring given displacement constraint.
The semi-active impact damper (SAID) is proposed to improve the damping efficiency of traditional passive impact dampers. In order to investigate its damping mechanism and vibration control effects on realistic engineering structures, a 20-story nonlinear benchmark building is used as the main structure. The studies on system parameters, including the mass ratio, damping ratio, rigid coefficient, and the intensity of excitation are carried out, and their effects both on linear and nonlinear indexes are evaluated. The damping mechanism is herein further investigated and some suggestions for the design in high-rise buildings are also proposed. To validate the superiority of SAID, an optimal passive particle impact damper ($PID_{opt}$) is also investigated as a control group, in which the parameters of the SAID remain the same, and the optimal parameters of the $PID_{opt}$ are designed by differential evolution algorithm based on a reduced-order model. The numerical simulation shows that the SAID has better control effects than that of the optimized passive particle impact damper, not only for linear indexes (e.g., root mean square response), but also for nonlinear indexes (e.g., component energy consumption and hinge joint curvature).
Zheng Lu;Mengyao Zhou;Jiawei Zhang;Zhikuang Huang;Sami F. Masri
Smart Structures and Systems
/
제31권5호
/
pp.455-467
/
2023
Impact damper is a passive damping system that controls undesirable vibration with mass block impacting with stops fixed to the excited structure, introducing momentum exchange and energy dissipation. However, harmful momentum exchange may occur in the random excitation increasing structural response. Based on the mechanism of impact damping system, a semi-active impact damper (SAID) with controllable impact timing as well as a semi-active control strategy is proposed to enhance the seismic performance of engineering structures in this paper. Comparative experimental studies were conducted to investigate the damping performances of the passive impact damper and SAID. The extreme working conditions for SAID were also discussed and approaches to enhance the damping effect under high-intensity excitations were proposed. A numerical simulation model of SAID attached to a frame structure was established to further explore the damping mechanism. The experimental and numerical results show that the SAID has better control effect than the traditional passive impact damper and can effectively broaden the damping frequency band. The parametric studies illustrate the mass ratio and impact damping ratio of SAID can significantly influence the vibration control effect by affecting the impact force.
This paper presents a novel type of a semiactive damper featuring an electro-rheological(ER) fluid. Unlike conventional cylindrical ER damper, the proposed one has controllable orifices by the intensity of electric fields (We call it orifice type). The dynamic model of the orifice type ER damper is formulated by incorporating field-dependent Bingham properties of an arabic gum-based ER fluid. Design parameters such as electrode gap are subsequently determined on the basis of the dynamic model. After manufacturing the orifice type ER damper, field-dependent damping forces and damping force controllability are empirically evaluated. In the evaluation procedure, conventional cylindrical ER damper is adopted and its performance characteristics are compared with those of the orifice type ER damper. In addition, the proposed one is installed with a full-car model and its vibration control performance associated with a skyhook controller is investigated.
수동형 진동제어 방식과 같이 시스템이 안정되며, 수동형에 비해 높은 제진 효과가 기대되는 반능동 진동제어 방식은 시스템의 안정화가 요구되는 우주구조물의 제진방법에 유효한 진동제어 방식중 하나이다. 본 논문에서는 유연우주트러스구조물의 진동제어를 위해 고안된 반능동 댐퍼내 작동유체의 질량을 모델링에 고려했을 경우의 제진특성을 분석하였고 댐퍼내 작동유체의 점성이 부족감쇠를 유지 할 경우, 작동유체 질량 적용에 따른 반능동 댐퍼의 제진효과를 확인하였으며 이를 토대로 반능동 댐퍼의 성능향상을 위한 설계방법을 제시하였다.
This paper is concerned with the development of linear magnetic actuator for active vibration control. The newly developed linear magnetic actuator consists of permanent magnets and copper coils. On the contrary to the voice-coil type actuator, the linear magnetic actuator utilizes magnetic flux to generate the shaft movement. In this study, experiments on the prototype linear magnetic actuator were carried out to investigate its dynamic characteristics. Block and inertia forces generated by the actuator were measured. The experimental results show that the actuator can be used as both actuator and active tuned-mass damper. The linear magnetic actuator was attached to a cantilever as the active-tuned mass damper and active vibration control experiment was carried out. The experimental results show that the newly developed linear magnetic actuator can be effectively used for the active vibration control of structures.
This paper begins with the seismic performance evaluation of an existing building, which exhibits the need of additional damping to reduce its response. Required damping ratio is found by capacity spectrum method to satisfy a target response. It is expressed with the design parameter of active mass damper by adopting Linear Quadratic Regulator, Optimal gains are obtained and then weighting matrices are found. Finally the seismic performance by added active mass damper is demonstrated, which satisfies the target response.
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.