Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.21
no.4
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pp.73-80
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2021
A mid-story isolation system was proposed for seismic response reduction of high-rise buildings and presented good control performance. Control performance of a mid-story isolation system was enhanced by introducing semi-active control devices into isolation systems. Seismic response reduction capacity of a semi-active mid-story isolation system mainly depends on effect of control algorithm. AI(Artificial Intelligence)-based control algorithm was developed for control of a semi-active mid-story isolation system in this study. For this research, an practical structure of Shiodome Sumitomo building in Japan which has a mid-story isolation system was used as an example structure. An MR (magnetorheological) damper was used to make a semi-active mid-story isolation system in example model. In numerical simulation, seismic response prediction model was generated by one of supervised learning model, i.e. an RNN (Recurrent Neural Network). Deep Q-network (DQN) out of reinforcement learning algorithms was employed to develop control algorithm The numerical simulation results presented that the DQN algorithm can effectively control a semi-active mid-story isolation system resulting in successful reduction of seismic responses.
Mechanical dampers have been proved to be one of the most effective countermeasures for vibration mitigation of stay cables in various cable-stayed bridges over the world. However, for long stay cables, as the installation height of the damper is restricted due to the aesthetic concern, using passive dampers alone may not satisfy the control requirement of the stay cables. In this connection, semi-active MR dampers have been proposed for the vibration mitigation of long stay cables. Although various studies have been carried out on the implementation of MR dampers on stay cables, the optimal damping performance of the cable-MR damper system has yet to be evaluated. Therefore, this paper aims to investigate the effectiveness of MR damper as a semi-active control device for the vibration mitigation of stay cable. The mathematical model of the MR damper will first be established through a performance test. Then, an efficient semi-active control strategy will be derived, where the damping of MR damper will be tuned according to the dynamic characteristics of stay cable, in order to achieve optimal damping of cable-damper system. Simulation study will be carried out to verify the proposed semi-active control algorithm for suppressing the cable vibrations induced by different loading patterns using optimally tuned MR damper. Finally, the effectiveness of MR damper in mitigating multi modes of cable vibration will be examined theoretically.
Computational Structural Engineering : An International Journal
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v.3
no.1
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pp.61-68
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2003
A recently developed semi-active control system employing magneto-rheological (MR) fluid dampers is applied to vibration control of a wind excited tall building. The semi-active control system with MR fluid dampers appears to have the reliability of passive control devices and the adaptability of fully active control systems. The system requires only small power source, which is critical during severe events, when the main power source may fail. Numerical simulation studies are performed to demonstrate the efficiency of the MR dampers on the third ASCE benchmark problem. Multiple MR dampers are assumed to be installed in the 76-story building. Genetic algorithm is applied to determine the optimal locations and capacities of the MR dampers. Clipped optimal controller is designed to control the MR dampers based on the acceleration feedback. To verify the robustness with respect to the variation of the external wind force, several cases with different wind forces are considered in the numerical simulation. Simulation results show that the semi-actively controlled MR dampers can effectively reduce both the peak and RMS responses the tall building under various wind force conditions. The control performance of the MR dampers for wind is found to be fairly similar to the performance of an active tuned mass damper.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2005.03a
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pp.388-395
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2005
This paper presents cost-effectiveness evaluation of semi-active control system for cable-stayed bridge under earthquake excitation. Bi-state control method with Linear Quadratic Gaussian(LQG) optimal controller is used for generic semi-active dampers. Cost-effectiveness of the structural control system is investigated by using the life-cycle cost(LCC) concept. The evaluation results show that the efficiency of semi-active control system is increased when the damage cost due to the failure of bridge system or the bridge importance is enlarged. It was also found that the damper cost had little influence on the cost-effectiveness of semi-active control system if it was relatively small to the initial construction cost.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.12
no.3
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pp.243-250
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2002
Semi-active control devices have received significant attention in recent Years because they offer the adaptability of active-control devices without requiring the associated large power sources. Magnetorheological(MR) dampers are semiactive control devices that use MR fluids to produce controllable dampers. This paper applies sliding mode control method using target variation rate of Lyapunov function for the control of structures by use of MR dampers. The three-story building model under earthquake excitation is analyzed by installing a MR damper in the first-story. The performance of semi-active controllers designed by clipped-optimal algorithm and modified sliding mode control algorithm is compared to the performance of passive-type MR dampers. The results indicate that semi-active controllers achieve a greater reduction of responses than passive-type system and especially the controller by modified sliding mode control method shows a good applicability in the view of response control and control force.
The pounding phenomenon in adjacent structures happens in severing earthquakes that can cause great damages. Connecting neighboring structures with active and semi-active control devices is an effective method to avoid mutual colliding between neighboring buildings. One of the most important issues in control systems is applying online control force. There will be a time delay if the prose of producing control force does not perform on time. This paper proposed a time-delay compensation method in coupled structures control, with semi-active Magnetorheological (MR) damper. This method based on Newmark's integration is adopted to mitigate the time-delay effect. In this study, Lyapunov's direct approach is employed to compute demanded voltage for MR dampers. Using Lyapunov's direct algorithm guarantees the system stability to design a controller based on feedback. Because of the strong nonlinearity of MR dampers, the equation of motion of coupled structures becomes an involved equation, and it is impossible to solve it with the common time step methods. In present paper modified Newmark-Beta integration based on the instantaneous optimal control algorithm, used to solve the involved equation. In this method, the response of a coupled system estimated base on optimal control force. Two MDOF structures with different degrees of freedom are finally considered as a numeric example. The numerical results show, the Newmark compensation is an efficient method to decrease the negative effect of time delay in coupled systems; furthermore, instantaneous optimal control algorithm can estimate the response of structures suitable.
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.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.18
no.1
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pp.56-62
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2001
In this paper, skyhook control of a semi-active ER(Electro-Rheological) damper is investigated. The strength of the ER damper is controlled by a high voltage power supply. This paper deals with a two-degree-of-freedom suspension using the damper with ERF for a quarter vehicle system. The control law for semi-active suspensions modeled in this study is developed using skyhook and Linear Quadratic Regulator(LQR) optimal control method. Computer simulation and experimental results show that the semi-active suspension with ERF damper has good performances of ride quality.
The present study aims at proposing an analytical method for semi-active structural control by using block pulse functions. The performance of the resulting controlled system and the requirements of the control devices are highly dependent on the control algorithm employed. In control problems, it is important to devise an accurate analytical method with less computational expenses. Block pulse functions (BPFs) set proved to be the most fundamental and it enjoyed immense popularity in different applications in the area of numerical analysis in systems science and control. This work focused on the application of BPFs in the control algorithm concerning decrease the computational expenses. Variable orifice dampers (VODs) are one of the common semi-active devices that can be used to control the response of civil Structures during seismic loads. To prove the efficiency of the proposed method, numerical simulations for a 10-story shear building frame equipped with VODs are presented. The controlled response of the frame was compared with results obtained by controlling the frame by the classical clipped-optimal control method based on linear quadratic regulator theory. The simulation results of this investigation indicated the proposed method had an acceptable accuracy with minor computational expenses and it can be advantageous in reducing seismic responses.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.8
no.2
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pp.102-109
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2000
This paper deals with an observer-based preview control for semi-active suspensions. An Observer has been designed such that all the state variables and road inputs can be estimated from accelerations. Since the road input to the rear wheels is a delayed version of that to the front wheels, it can be obtained by estimating the road input to the front wheels without preview the estimated values of state and the estimated road input has been investigated. The results show that the observer-based control can provide good performance. The observer-based preview control improves the dynamic behavior of the rear axle and that of pitch motion compared to the LQ optimal control.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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