Duan, Yuanfeng;Ni, Yi-Qing;Zhang, Hongmei;Spencer, Billie.F. Jr.;Ko, Jan-Ming;Fang, Yi
Smart Structures and Systems
/
제23권6호
/
pp.521-536
/
2019
Using magnetorheological (MR) dampers in multiswitch open-loop control mode has been shown to be cost-effective for cable vibration mitigation. In this paper, a method for analyzing the damping performance of taut cables incorporating MR dampers in open-loop control mode is developed considering the effects of damping coefficient, damper stiffness, damper mass, and stiffness of the damper support. Making use of a three-element model of MR dampers and complex modal analysis, both numerical and asymptotic solutions are obtained. An analytical expression is obtained from the asymptotic solution to evaluate the equivalent damping ratio of the cable-damper system in the open-loop control mode. The individual and combined effects of the damping coefficient, damper stiffness, damper mass and stiffness of damper support on vibration control effectiveness are investigated in detail. The main thrust of the present study is to derive a general formula explicitly relating the normalized system damping ratio and the normalized damper parameters in consideration of all concerned effects, which can be easily used for the design of MR dampers to achieve optimal open-loop vibration control of taut cables.
The use of structural control devices to minimize structural response to seismic/dynamic excitations has attracted increased attention in recent years. The use of magnetorheological (MR) dampers as a control device have captured the attention of researchers in this field due to its flexibility, adaptability, easy control, and low power requirement compared to other control devices. However, little attention has been paid to the effect of configuration and number of dampers installed in a structure on responses reduction. This study assesses the control of a five-story structure using one and two MR dampers at different stories to determine the optimal damper positions and configurations based on performance indices. This paper also addresses the fail-safe current value to be applied to the MR damper at each floor in the event of feedback or control failure. The model is mathematically simulated in SIMULINK/MATLAB environment. Linear control strategies for current at 0 A, 0.5 A, 1 A, 1.5 A, 2 A, and 2.5 A are implemented for MR dampers, and the response of the structure to these control strategies for different configurations of dampers is compared with the uncontrolled structure. Based on the performance indices, it was concluded that the dampers should be positioned starting from the ground floor, then the 2nd floor followed by 1st and rest of the floors sequentially. The failsafe value of current for MR dampers located in lower floors (G+1) should be kept at a higher value compared to dampers at top floors for effective passive control of multi-story structures.
Adopting sloped rolling-type isolation devices underneath a raised floor system has been proved as one of the most effective approaches to mitigate seismic responses of the protected equipment installed above. However, pounding against surrounding walls or other obstructions may occur if such a base-isolated raised floor system is subjected to long-period excitation, leading to adverse effects or even more severe damage. In this study, real-time hybrid simulation (RTHS) is adopted to assess the control performance of a smart base-isolated raised floor system as it is an efficient and cost-effective experimental method. It is composed of multiple sloped rolling-type isolation devices, a rigid steel platen, four magnetorheological (MR) dampers, and protected high-tech equipment. One of the MR dampers is physically tested in the laboratory while the remainders are numerically simulated. In order to consider the effect of input excitation characteristics on the isolation performance, the smart base-isolated raised floor system is assumed to be located at the roof of a building and the ground level. Four control algorithms are designed for the MR dampers including passive-on, switching, modified switching, and fuzzy logic control. Six artificial spectrum-compatible input excitations and three slope angles of the isolation devices are considered in the RTHS. Experimental results demonstrate that the incorporation of semi-active control into a base-isolated raised floor system is effective and feasible in practice for high-tech industry.
This paper presents the materials analysis for combination of working modes of Magnetorheological (MR) damper. The materials were selected based on the optimum magnetic field strength at the effective areas in order to obtain a better design of MR damper. The design of electromagnetic circuit is one of the critical criteria in designing MR dampers besides the working mechanism and the types of MR damper. The increase in the magnetic field strength is an indication of the improvement in the damping performance of the MR damper. Eventually, the experimental test was performed under quasi-static loading to observe the performances of MR damper in shear mode, squeeze mode and mixed mode. The results showed that the increment of forces was obtained with the increased current due to higher magnetic flux density generated by electromagnetic coils. In general, it can be summarized that the combination of modes generates higher forces than single mode for the same experimental parameters throughout the study.
In this paper, to overcome local damages of structures, an uncertainty of structural model, installing sensors of structures, and economics of building system, decentralized semi-active magnetorheological(MR) damper using the displacement or velocity transferred to the response of floor installed damper is proposed. Relative magnitude between the control force of dampers and the story shear force is difined as design variables and the performance indices response spectra analysis through nonlinear time history analysis excited by seismic loads is performed according to this design variables. And the performance of this decentralized MR damper is compared with previous centralized LQR control algorithm using 3-stories benchmark building structure excited by El Centro (1940, N.S) in order to evaluate the application of building structures.
Zapateiro, Mauricio;Luo, Ningsu;Taylor, Ellen;Dyke, Shirley J.
Smart Structures and Systems
/
제6권2호
/
pp.101-113
/
2010
This paper presents the results of a series of experiments conducted to model a magnetorheological damper operated in shear mode. The prototype MR damper consists of two parallel steel plates; a paddle covered with an MR fluid coated foam is placed between the plates. The force is generated when the paddle is in motion and the MR fluid is reached by the magnetic field of the coil in one end of the device. Two approaches were considered in this experiment: a parametric approach based on the Bingham, Bouc-Wen and Hyperbolic Tangent models and a non parametric approach based on a Neural Network model. The accuracy to reproduce the MR damper behavior is compared as well as some aspects related to performance are discussed.
This paper presents control performances of a seat suspension system equipped with magnetorheological (MR) dampers using a new adaptive fuzzy sliding mode controller (FSMC). Adaptive fuzzy controller is formulated by considering the acceleration of the seat. It has been demonstrated that the proposed seat suspension system realized by the adaptive fuzzy sliding mode controller can provide effective performances such as reduced vibration.
The strong need of verifying theories formulated for semi-active control through applications to real structures is due to the fact that theoretical research on semi-active control systems is not matched by a corresponding satisfactory experimental activity. This paper shows how a smart system including magnetorheological devices as damping elements can be implemented in a large-scale structural model, by describing in detail the kind of electronics (dedicated hardware and software) adopted during the experimental campaign. It also describes the most interesting results in terms of reduction of the seismic response (either experimental or numerical) of the semi-actively controlled structure compared to a passive operating control system, and in terms of the evaluation criteria proposed in the benchmark for seismically excited controlled buildings. The paper also explains how to derive from the classical theory of optimal control the adopted control logic, based on a clear physical approach, and provides an exhaustive picture of the time delays characterizing the control sequence.
In this paper, peliminary design procedure of magnetorheological (MR) dampers is developed for controlling the building response induced by seismic excitation. Hysteretic biviscous model which is simple and can describe the hysteretic characteristics of MR damper is used for parametric studies. The capacity of MR damper is determined as a portion of not the building weight but the lateral restoring force. A method is proposed for the optimal placement and number of MR dampers, and its effectiveness is verified by comparing it with the simplified search algorithm. Numerical results indicate that the capacity, number and the placement can be reasonably determined using the proposed design procedure.
A new semiactive control strategy for seismic response reduction using a neuro-controller and a magnetorheological (MR) fluid damper is proposed. The proposed control system adopts a clipped algorithm which induces the MR damper to generate approximately the desired force. The improved neuro - controller, which was developed by employing the training algorithm based on a cost function and the sensitivity evaluation algorithm replacing an emulator neural network, produces the desired active control force, and then by using the clipped algorithm the appropriate command voltage is selected in order to cause the MR damper to generate the desired control force. The simulation results show that the proposed semiactive neuro-control algorithm is quite effective to reduce seismic responses. In addition, the semi-active control system using MR fluid dampers has many attractive features, such as the bounded-input, bounded-output stability and small energy requirements. The results of this investigation, therefore, indicate that the proposed semi-active neuro-control strategy using MR fluid dampers could be effectively used for control of seismically excited structures.
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.