Fuzzy logic based control has recently been proposed for regulating the properties of magnetorheological (MR) dampers in an effort to reduce vibrations of structures subjected to seismic excitations. So far, most studies showing the effectiveness of these algorithms have focused on the use of a single MR damper. Because multiple dampers would be needed in practical applications, this study aims to evaluate the effects of multiple individually tuned fuzzy-controlled MR dampers in reducing responses of a multi-degree-of-freedom structure subjected to seismic motions. Two different fuzzy-control algorithms are considered, a traditional controller where all parameters are kept constant, and a gain-scheduling control strategy. Different damper placement configurations are also considered, as are different numbers of MR dampers. To determine the robustness of the fuzzy controllers developed to changes in ground excitation, the structure selected is subjected to different earthquake records. Responses analyzed include peak and root mean square displacements, accelerations, and interstory drifts. Results obtained with the fuzzy-based control schemes are compared to passive control strategies.
Kim, Hyung-Seob;Seong, Min-Sang;Choi, Seung-Bok;Kwon, Oh-Young
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.21
no.11
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pp.1067-1073
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2011
This paper presents the performance of a full vehicle MR suspension system at different tire pressure. The pressure of tire is related to tire stiffness, which is significantly affects the performance of suspension system. Therefore, in this research, the effectiveness of tire pressure on full vehicle MR suspension is evaluated. As a first step, the characteristic of tire with respect to pressure is experimentally tested and modeled. After that, the governing equation of MR damper and full vehicle MR suspension system are derived. The skyhook controller is implemented and the vibration control performance of full vehicle MR suspension is evaluated via simulation with respect to the tire pressure.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2011.10a
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pp.337-342
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2011
This paper presents the performance of a full vehicle MR suspension system at different tire pressure. The pressure of tire is related to tire stiffness, which is significantly affects the performance of suspension system. Therefore, in this research, the effectiveness of tire pressure on full vehicle MR suspension is evaluated. As a first step, the characteristic of tire with respect to pressure is experimentally tested and modeled. After that, the governing equation of MR damper and full vehicle MR suspension system are derived. The skyhook controller is implemented and the vibration control performance of full vehicle MR suspension is evaluated via simulation with respect to the tire pressure.
Heo, Gwang Hee;Jeon, Seung Gon;Seo, Sang Gu;Kim, Dae Hyeok
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.25
no.1
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pp.41-50
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2021
In this study, the flow path width (Gap Size), which is the flow path of fluid, was selected differently among various factors that determine the Ccontrol Force of MR damper, and the change of Control Force was confirmed accordingly. For this purpose, two MR dampers with a Gap Size of 1.0mm and 1.5mm were fabricated, respectively, and dynamic load experiments were conducted according to changes in applied current and vibration conditions The experimental results showed that the minimum Control Force was 3.2 times higher than 1.5mm in the case of 1.0mm Gap Size, and the maximum Control Force was 2.3 times higher than 1.5mm in the case of 1.0mm Gap Size. In addition, the increased width of the Control Force according to applied current was 34N for Gap Size 1.0mm, and 12.7N for Gap Size 1.5mm. As the gap Size increased, the overall Control Force and the increase in the Control Force by the applied current decreased. Next, the dynamic range, which is a performance evaluation index of the semi-active Control device, was 2.3 on average under 1.0mm condition and 2.8 on average under 1.5mm condition, confirming the possibility of utilization as a semi-active Control device.
One of the most effective countermeasures for mitigating cable vibration is to install mechanical dampers near the anchorage of the cable. Most of the dampers used in the field are so-called passive dampers where their parameters cannot be changed once designed. The parameters of passive dampers are usually determined based on the optimal damper force obtained from the universal design curve for linear dampers, which will provide a maximum additional damping for the cable. As the optimal damper force is chosen based on a predetermined principal vibration mode, passive dampers will be most effective if cable undergoes single-mode vibration where the vibration mode is the same as the principal mode used in the design. However, in the actual engineering practice, multi-mode vibrations are often observed for cables. Therefore, it is desirable to have dampers that can suppress different modes of cable vibrations simultaneously. In this paper, MR dampers are proposed for controlling multi-mode cable vibrations, because of its ability to change parameters and its adaptability of active control without inquiring large power resources. Although the highly nonlinear feature of the MR material leads to a relatively complex representation of its mathematical model, effective control strategies can still be derived for suppressing multi-mode cable vibrations based on nonlinear modelling, as proposed in this paper. Firstly, the nonlinear Bouc-wen model is employed to accurately portray the salient characteristics of the MR damper. Then, the desired optimal damper force is determined from the universal design curve of friction dampers. Finally, the input voltage (current) of MR damper corresponding to the desired optimal damper force is calculated from the nonlinear Bouc-wen model of the damper using a piecewise linear interpolation scheme. Numerical simulations are carried out to validate the effectiveness of the proposed control algorithm for mitigating multi-mode cable vibrations induced by different external excitations.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.14
no.6
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pp.470-477
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2004
This study shows the design process of a MR damper for semi-active suspension systems. Damping force characteristics of the designed damper was predicted through the flow analysis and magnetic analysis. The predicted results were compared with the experimental results and the initial design specification was modified according to the results.
Muthalif, Asan G.A.;Kasemi, Hasanul B.;Nordin, N.H. Diyana;Rashid, M.M.;Razali, M. Khusyaie M.
Smart Structures and Systems
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v.20
no.1
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pp.85-97
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2017
The aim of this research is to develop a new method to use magnetorheological (MR) damper for vibration control. It is a new way to achieve the MR damper response without the need to have detailed constant parameters estimations. The methodology adopted in designing the control structure in this work is based on the experimental results. In order to investigate and understand the behaviour of an MR damper, an experiment is first conducted. Force-displacement and force-velocity responses with varying current have been established to model the MR damper. The force for upward and downward motions of the damper piston is found to be increasing with current and velocity. In cyclic motion, which is the combination of upward and downward motions of the piston, the force with hysteresis behaviour is seen to be increasing with current. In addition, the energy dissipated is also found to be linear with current. A proportional-integral-derivative (PID) controller, based on the established characteristics for a quarter car suspension model, has been adapted in this study. A fuzzy rule based PID controller (F-PID) is opted to achieve better response for a varying frequency input. The outcome of this study can be used in the modelling of MR damper and applied to control engineering. Moreover, the identified behaviour can help in further development of the MR damper technology.
This paper focuses on developing a new configuration on magnetorheological (MR) brake damper as prosthetic knee. Prosthetic knee uses magnetic fields to vary the viscosity of the MR fluid, and thereby its flexion resistance. Exerted transmissibility torque of the knee greatly depends on the magnetic field intensity in the MR fluid. In this study a rotary damper using MR fluid is addressed in which a single rotary disc will act as a brake while MR fluid is activated by magnetic field in different walking gait. The main objective of this study is to investigate a prosthetic knee with one activating rotary disc to accomplish necessary braking torque in walking gait via T-shaped drum with arc surface boundary and implementing of Newton's equation of motion to derive generated torque at the inner surface of the rotary drum. For this purpose a novel configuration of a T-shaped drum based on the effects of a material deformation process is proposed. In this new design, the T-shaped disc will increase the effective areas of influences in between drum and MR fluid together and the arc wall crushes the particles chains (fibrils) of the MR fluid together instead of breaking them via strain in a conventional MR brake. To verify the proposed MR brake, results of the proposed and conventional MR brakes are compared together and demonstrated that the resisting torque of the proposed MR brake is almost two times greater than that of the conventional brake.
This research describes the development model and testing of a hybrid damper which can be applicable to a vehicle suspension. The hybrid damper is devised to improve the performance of a conventional passive oil damper using a magneto-rheological (MR) accumulator which consists of a gas accumulator and a MR device. The level of damping is continuously variable by the means of control in the applied current in a MR device fitted to a floating piston which separates the gas and the oil chamber. A simple MR device is used to resist the movement of floating piston. At first a mathematical model which describes all flows within the conventional oil damper is formulated, and then a small MR device is also devised and adopted to a mathematical model to characterize the performance of the device.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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