The negative stiffness of an active or semi-active damper system has been proven to be very effective in reducing dynamic response. Therefore, energy dissipation devices possessing negative stiffness, such as viscous inertial mass dampers (VIMDs), have drawn much attention recently. The control performance of the VIMD for cable vibration mitigation has already been demonstrated by many researchers. In this paper, a new optimal design procedure for VIMD parameters for taut cable vibration control is presented based on the fixed-points method originally developed for tuned mass damper design. A model consisting of a taut cable and a VIMD installed near a cable end is studied. The frequency response function (FRF) of the cable under a sinusoidal load distributed proportionally to the mode shape is derived. Then, the fixed-points method is applied to the FRF curves. The performance of a VIMD with the optimal parameters is subsequently evaluated through simulations. A taut cable model with a tuned VIMD is established for several cases of external excitation. The performance of VIMDs using the proposed optimal parameters is compared with that in the literature. The results show that cable vibration can be significantly reduced using the proposed optimal VIMD with a relatively small amount of damping. Multiple VIMDs are applied effectively to reduce the cable vibration with multi-modal components.
This study focuses on demonstrating the effectiveness of vibration control of tuned rotary mass damper (TRMD) for reducing the bidirectional and torsional response of the irregular asymmetric structure with voided slabs under earthquake excitations. The TRMD arranged in plane of one-story eccentric structure is proposed as a distributed tuned rotary mass damper (DTRMD) system. Lagrange's equation is used to derive the equations of motion of the controlled system. The optimum position and number of TRMD are numerically investigated under harmonic excitation and the control effects of different distributions are discussed. Furthermore, a shaking table test is conducted under different excitation cases, including free vibration, forced vibration and seismic wave to investigate the absorption performance of the device. The numerical simulations of different distributions of the TRMDs show that the DTRMDs are more effective in reduction of the displacement response of the asymmetric structure under the same mass ratio, even when the degree of eccentricity becomes large. However, with small degree of eccentricity, the unreasonable asymmetrical arrangement may cause the increase of the peak value of the rotational angular displacement. Finally, the experimental investigations exhibit similar results of translational displacement of the structure. It is concluded that the vibration of the irregular asymmetric structure can be controlled more economically and effectively by reducing the mass ratio through reducing the quantity of TRMDs at the high stiffness end.
To improve the vibration control performance and applicability of traditional particle tuned mass damper (PTMD) and realize the significant characteristic of lightweight design, this study proposes a novel particle tuned mass inerter system (PTMIS) by introducing inerter system (IS) to the PTMD. In the study, the motion equation of single degree of freedom (SDOF) structure attached with PTMIS is established first, then the variation law of the system's vibration reduction performance (VRP) is discussed through parameter analysis, and it is compared with the PTMD to analyze its VRP advantages. Finally, its vibration reduction (VR) mechanism from the perspective of core control force and energy analysis is explored, and its cavity relative displacement from the application perspective is analyzed. The results show that the PTMIS can remarkably improve the vibration control effectiveness of the PTMD. The reason is that the inerter can store energy and transfer the energy to the cavity and particles, which further stimulates the interaction between the two parts, thereby improving the nonlinear energy consumption effectiveness. Also, the IS can amplify the damping element's energy dissipation efficiency. In addition, the PTMIS can effectively reduce the working stroke of the PTMD, and through the analysis of the lightweight characteristics of the PTMIS, it is found that its lightweight advantage can reach nearly 100%.
Park, S.J.;Lee, J.;Jung, H.J.;Jang, D.D.;Kim, S.D.
Wind and Structures
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v.12
no.4
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pp.313-332
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2009
This paper numerically and experimentally investigates the control performance of the active mass damper (AMD) systems in a 26-story high-rise building in use. This is the first full-scale application of the AMD system for suppressing the wind-induced vibration of a building structure in Korea. In addition, the AMD system was installed on top of the building already in use, which may be the world's first implementation case. In order to simultaneously mitigate the transverse-torsional coupled vibration of the building, two AMD systems were applied. Moreover, the H-infinity control algorithm has been developed to utilize the maximum capacity of the AMD system. From the results of numerical simulation using the wind load obtained from the wind tunnel tests, it was found that the maximum acceleration responses of the building were reduced significantly. Moreover, the control performance of the installed AMD system was examined by carrying out the free and forced vibration tests. The acceleration responses on top of the building in the controlled case measured under strong wind loads were compared with those in the uncontrolled case numerically simulated by using the wind load deduced from the measured data and a structural model of the building. It is demonstrated that the AMD system shows good control performance in reducing the building accelerations.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2000.11a
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pp.228-231
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2000
The active vibration control of laminated composite shell has been performed with the optimized sensor/actuator system. PVDF film is used fur the material of sensor/actuator. Finite element method is utilized to model the whole structure including the piezoelectric sensor/actuator system, The distributed selective modal sensor/actuator system is established to prevent the adverse effect of spillover. In the finite element discretization process, the nine-node shell element with five nodal degrees of freedoms is used. Electrode patterns and lamination angles of sensor/actuator are optimized using genetic algorithm. Sensor is designed to minimize the observation spillover, and actuator is designed to minimize the system energy of the control modes under a given initial condition. Modal sensor/actuator profiles are optimized for the first and the second modes suppression of singly curved cantilevered composite shell structure. Discrete LQG method is used as a control law. The real time vibration control with profile optimized sensor/actuator system has been performed. Experimental result shows successful performance of the integrated structure for the active vibration control.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.11a
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pp.236-241
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2004
In this paper, the dual stage interaction between the coarse actuator and the fine actuator of an optical disk drive and the control method to enhance the track pull-in performance are discussed. First, the interaction analyses for the dual stage, and the experiments to find the each actuator dynamics are studied. From the experiments results, some physical parameters was derived, then, some simulations are performed to find the residual vibration effect of the fine actuator during seek motion. Second, the fine actuator control method to reduce the relative velocity, which is a key factor in track pull-in performance, between the target track and beam spot is proposed. From simulations, we show that fine actuator control which has same frequency and same phase of the disturbance is effective to reduce the relative velocity, hence, the control method is good approach in the track pull-in enhancement. Finally, the some comments are discussed briefly.
Since the change of the radial electromagnetic force is a main cause of noise and vibration of the SRM, this paper proposes a method to reduce the change of the electromagnetic force of an SRM. The technique is based on the control of the current shape associated with each phase using switches of the converter to drive an SRM. And we analyze the relation between the derivative of the radial electromagnetic force and the phase currents. A simulation is given to demonstrate our results.
This paper presents the vibration control for the two degree-of-freedom which is a reduced model of multi-layer structure. This reduced model is designed for the first and second order resonance in the low frequency domain where the disturbance such as the earth quake has the large energy. And a designed controller using the LQ type $H_{\infty}$ control theory shows the good performance for the impulse disturbance through the experimental results and the simulation results respectively.
This paper concerns an articulated space robot with flexible links. The equations of its motion are derived by means of the Lagrangian mechanics. Assuming that magnitude of elastic motions are relatively small, the perturbation approach is taken to separate the original equations of motion into linear and nonlinear equations. Th effect the desired payload motion, open loop control inputs are first determined based on the nonlinear equations. One the other hand, in order to reduce the positional errors during the maneuver, vibration suppression is actively done with a feedforward control for disturbance cancellation to some extent. Additionally, for performance robustness against residual disturbance, an LQ control modified to have a prescribed degree of stability is applied based on the linear equations. Measurement equations are formulated to be used for the maximum likelihood estimator to reconstruct states from the original robot equations of motion. Finally, numerical simulations show effectiveness of the proposed control design scheme.
This research is concerned with the validation of the modeling technique and controller design for slewing beam structures. When cantilever beam rotates about axes perpendicular to the undeformed beam's longitudinal axis, it experiences inertial loading. Hence, the beam vibrates from the initial stage of slewing. In this paper, the analytical model for a single slewing flexible beam with surface bonded piezoelectric sensor and actuator is developed using the Hamilton's principle with discretization by the assumed mode method. Comparisons with the theoretical model are made based upon the frequency responses and time responses. A new factor called the coupling coefficient is introduced to incorporate the discrepancies between the theoretical and experimental results. The slewing is achieved by applying the PID control, which is found to be less sensitive to vibrations. The vibrations are controlled by PPF controller, which is found to be effective in suppressing residual vibrations after slewing. The vibrations occurred during slewing is difficult to control because the piezoceramic actuator is not powerful enough to overcome inertial loadings.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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