Yan, Tian Yi;Li, Qiang;Ren, Kun Ru;Wang, Yu Lin;Zhang, Lu Zou
Journal of Biosystems Engineering
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v.37
no.3
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pp.148-154
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2012
Purpose: In order to improve road-friendliness of heavy vehicles, a fuzzy hybrid control strategy consisting of a hybrid control strategy and a fuzzy logic control module is proposed. The performance of the proposed strategy should be effectively evaluated using a hardware-in-the-loop (HIL) simulation model of a semi-active suspension system based on the fuzzy hybrid control strategy prior to real vehicle implementations. Methods: A hardware-in-the-loop (HIL) simulation system was synthesized by utilizing a self-developed electronic control unit (ECU), a PCI-1711 multi-functional data acquisition board as well as the previously developed quarter-car simulation model. Road-friendliness of a semi-active suspension system controlled by the proposed control strategy was simulated via the HIL system using Dynamic Load Coefficient (DLC) and Dynamic Load Stress Factor (DLSF) criteria. Results: Compared to a passive suspension, a semi-active suspension system based on the fuzzy hybrid control strategy reduced the DLC and DLSF values. Conclusions: The proposed control strategy of semi-active suspension systems can be employed to improve road-friendliness of road vehicles.
Park, Eun-Churn;Lee, Sung-Kyung;Lee, Heon-Jae;Choi, Kang-Min;Moon, Suk-Jun;Jung, Hyung-Jo;Chung, Hee-San;Min, Kyung-Won
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.11a
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pp.648-654
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2007
This paper presents the result of a comparison study to evaluate the performance of several semi-active control algorithms for use with large-scale MR damper applied to a building structure under seismic excitation using real-time hybrid test method. Recently, a variety of semi-active control algorithm studies are developed and generally evaluated the performance by using numerical analysis. In this paper real-time hybrid test method was applied to performance evaluating of semi-active control algorithms including a clipped optimal algorithm and the modulated homogeneous friction algorithm.
Coupled building control is a viable method to protect tall buildings from seismic excitation. In this study, the semi-active control of a building complex is investigated for mitigating seismic responses. The building complex is formed of one main building and one podium structure connected through Magneto-Rheological (MR) Dampers and Tuned Mass Damper. The conventional semi-active control techniques require a primary controller as a reference to determine the desired control force, and modulate the input voltage of the MR damper by comparing the desired control force. The fuzzy logic directly determines the input voltage of an MR damper from the response of the MR damper. The control performance of the proposed fuzzy control technique for the MR damper is evaluated for the control problem of a seismically-excited building complex. In this paper, a building complex that include a 14-story main building and an 8-story podium structure is applied as a numerical example to demonstrate the effectiveness of semi-active control with Magneto-Rheological dampers and its comparison with the passive control with the Tuned Mass Damper and two uncoupled buildings and hybrid semi-active control including the Tuned Mass Damper and Magneto-Rheological dampers while they are subject to the earthquake excitation. The numerical results show that semi-active control and hybrid semi-active control can significantly mitigate the seismic responses of both buildings, such as displacement and shear force responses, and fuzzy control technique can effectively mitigate the seismic response of the building complex.
A fuzzy hybrid control technique using a semi-active tuned mass damper (STMD) has been proposed in this study for mitigation of wind induced motion of a tall building. For numerical simulation, a third generation benchmark is employed for a wind-excited 76-story building. A magnetorheological (MR) damper is used to compose an STMD. The proposed control technique employs a hierarchical structure consisting of two lower-level semi-active controllers (sub-controllers) and a higher-level fuzzy hybrid controller. Skyhook and groundhook control algorithms are used as sub-controllers. When a wind load is applied to the benchmark building, each sub-controller provides different control commands for the STMD. These control commands are appropriately combined by the fuzzy hybrid controller during realtime control. Results from numerical simulations demonstrate that the proposed fuzzy hybrid control technique can effectively reduce the STMD motion as well as building responses compared to the conventional hybrid controller. In addition, it is shown that the control performance of the STMD is superior to that of the sample TMD and comparable to an active TMD, but with a significant reduction in power consumption.
This paper presents the design and the application of a new self-powered hybrid electromagnetic damper that can harvest energy while mitigating the vibration of a structure. The damper is able to switch between an energy harvesting passive mode and a semi-active mode depending on the amount of energy harvested and stored in the battery. The energy harvested in the passive mode resulting from the suppression of vibration is employed to power up the monitoring and electronic components necessary for the semi-active control. This provides a hybrid control capability that is autonomous in terms of its power requirement. The proposed hybrid circuit design provides two possible options for the semi-active control: without energy harvesting and with energy harvesting. The device mechanism and the circuitry that can drive this self-powered electromagnetic damper are described in this paper. The parameters that determine the device feasible force-velocity region are identified and discussed. The effectiveness of this hybrid damper is evaluated through a numerical simulation study on vibration mitigation of a bridge stay cable under wind excitation. It is demonstrated that the proposed hybrid design outperforms the passive case without external power supply. It is also shown that a broader force range, facilitated by decoupled passive and semi-active modes, can improve the vibration performance of the cable.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2003.03a
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pp.449-456
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2003
Hybrid semi-active control system is applied to improve the seismic peformance of the building structure against earthquake excitation and the LQR-based semi-active control algorithm is developed to tune the integrated stiffness/damping characteristics of the hybrid system complementarily. Numerical simulation for a 8-story shear building has been carried out to verify the applicability and effectiveness of the proposed method. Analysis results showed that the hybrid system can be a compromising solution to the seismic response control problem, compared with conventional variable stiffness or variable damping systems. Comparison results proved that the proposed algorithm can perform refined tuning of the stiffness and damping coefficients of the hybrid semi-active control system better than sliding mode control algorithm.
In this paper, the electromagnetic damper (EMD), which is composed of a permanent-magnet rotary DC motor, a ball screw and a nut, is considered to be analyzed as a semi-active damper. The main objective pursued in the paper is to study the two degrees of freedom (DOF) model of the semi-active electromagnetic suspension system (SAEMSS) performance and energy regeneration controlled by on-off and continuous damping control strategies. The nonlinear equations of the SAEMSS must therefore be extracted. The effects of the EMD characteristics on ride comfort, handling performance and road holding for the passive electromagnetic suspension system (PEMSS) are first analyzed and damping control strategies effects on the SAEMSS performance and energy regeneration are investigated next. The results obtained from the simulation show that the SAEMSS provides better performance and more energy regeneration than the PEMSS. Moreover, the results reveal that the on-off hybrid control strategy leads to better performance in comparison with the continuous skyhook control strategy, however, the energy regeneration of the continuous skyhook control strategy is more than that of the on-off hybrid control strategy (except for on-off skyhook control strategy).
Control systems have been greatly studied in recent years and can be classified as: passive, active, semi-active or hybrid systems. Most forms of control systems have been applied in a centralized manner where all the information is sent to a central node where control the algorithm is then calculated. One of the possible problems of centralized control is the difficulty to scale its application. In this paper, a completely decentralized control algorithm is analytically implemented. The algorithm considers that each of the control systems makes the best decision based solely on the information collected at its location. Semi-active control is used in preference to active control because it has minimal energy consumption, little to no possibility of destabilization, a reduction in the possibility of data saturation, and a reduction in the response time in comparison to centralized control.
Park, Eun-Churn;Lee, Sung-Kyung;Lee, Heon-Jae;Moon, Suk-Jun;Jung, Hyung-Jo;Min, Kyung-Won
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.21
no.5
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pp.465-474
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2008
The real-time hybrid testing method(RT-HYTEM) is a structural testing technique in which the numerical integration of the equation of motion for a numerical substructure and the physical testing for an experimental substructure are performed simultaneously in real-time. This study presents the quantitative evaluation of the seismic performance of a building structure installed with an passive and semi-active MR damper by using RT-HYTEM. The building model that was identified from the force-vibration testing results of a real-scaled 5-story building is used as the numerical substructure, and an MR damper corresponding to an experimental substructure is physically tested by using the universal testing machine(UTM). The RT-HYTEM implemented in this study is validated because the real-time hybrid testing results obtained by application of sinusoidal and earthquake excitations and the corresponding analytical results obtained by using the Bouc-Wen model as the control force of the MR damper respect to input currents were in good agreement. Also for preliminary study, some semi-active control algorithms were applied to the MR damper in order to control the structural responses optimally. Comparing between the test results of semi-active control using RT-HYTEM and numerical analysis results show that the RT-HYTEM is more resonable than numerical analysis to evaluate the performance of semi-active control algorithms.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.7
no.5
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pp.49-56
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2007
Passive, active and semi-active control system are classified in floor vibration control system by providing control force. This paper discusses the application of a new class of semi-active TMD(MR-TMD), for the reduction or floor vibrations due to machine and human movements. This MR-TMD consists of passive TMD and MR damper. Here, displacement-based control methods are used to assess the performance of this STMD(MR-TMD). And, skyhook and the groundhook algorithm are applied to a single degree of freedom system representative of building floors. If the allowed operation space of tuned mass is limited in MR-TMD system, skyhook algorithm is more efficient than groundhook algorithm for floor vibration control. Hybrid control method demonstrates the efficiency of MR-TMD with respect to another methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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