Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.11
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pp.955-962
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2000
Although large space structures(LSS) such as a space station, a solar power station satellite, etc., are theoretically distributed parameter and infinite-dimensional systems, they have to be modeled into a lumped parameter and large finite-dimensional system for control system design. Besides, there remains the fundamental problem that the modeled large finite-dimensional system must be controled with a much smaller dimensional controller due to the limitation of computing resources. This causes the spillover phenomenon which degrades control performances and reduces the stability margin. Furthermore, it may destabilize the entire feedback control system. In this paper, we propose a novel spillover suppression method in the active vibration control of large flexible structures by using eigenstructure assignment. Its validity and effectiveness are investigated and verified by the numerical experiments using a simply supported flexible beam, which is modeled to have four controlled modes and eight uncontrolled modes.
In this paper, an active vibration control of a tensioned elastic axially moving string is investigated. The dynamics of the translating string are described by a non-linear partial differential equation coupled with an ordinary differential equation. A time varying control in the form of right boundary transverse motions is proposed in stabilizing the transverse vibrations of the translating continuum. A control law based on Lyapunov's second method is derived. Exponential stability of the closed-loop system is verified. The effectiveness of the proposed controller is shown through simulations.
Since large space structures(LSS) such as a space station, a solar power station satellite, etc., are theoretically distributed parameter and infinite-dimensional system, they have to be modeled into large finite-dimensional systems for control system design. Besides, there are fundamental problems in active vibration control of the large flexible structures. For example, a modeled large finite-dimensional system must be controlled with a much smaller dimensional controller. This causes the spillover phenomenon which degrades the control performances and reduces the stability margin. Furthermore, it may destabilize the entire feedback control system. In this paper, we proposed a novel control method for spillover suppression in the control of large flexible structures by using eigenstructure assignment. Its effectiveness in spillover suppression is investigated and verified by the numerical experiments using an example of the simply supported flexible beam which is modeled to have four controlled modes and eight uncontrolled modes.
An immune algorithm is a kind of evolutional computation strategies, which is developed in the basis of a real immune mechanism in the human body. Recently, scientific or engineering applications using this scheme are remarkably increased due to its significant ability in terms of adaptation and robustness for external disturbances. Particularly, this algorithm is efficient to search optimal parameters against complicated dynamic systems with uncertainty and perturbation. In this paper, we investigate an immune algorithm embedded Proportional Integral Derivate (called I-PID) control, in which an optimal parameter vector of the controller is determined offline by using a cell-mediated immune response of the immunized mechanism. For evaluation, we apply the proposed control to mitigation of vibrations for nonlinear structural systems, cased by external environment load such as winds and earthquakes. Comparing to traditional controls under same simulation scenarios, we demonstrate the innovation control is superior especially in robustness aspect.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.9
no.1
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pp.1-9
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2003
An active control of the lateral vibration of a translating tensioned Euler-Bemoulli beam is investigated. The dynamics of the translating tensioned beam is represented by a non-linear hyperbolic partial differential equation. A right boundary control law based upon the Lyapunov's second method is derived. The transverse motion of the translating tensioned beam is controlled by a time-varying external force besides a passive damping applied at the right boundary. Exponential stability of the closed loop system is proved. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed controller.
Kim, Bong-Soo;Bae, Yong-Chae;Lee, Wook-Ryun;Kim, Hee-Soo;Lee, Doo-Young
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2009.10a
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pp.176-181
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2009
In this article, excitation forces due to unbalance mass in a flywheel energy storage system will be discussed, which mainly consists of a composite flywheel and active magnetic bearings and a motor/generator. Unbalance mass causes moments as well as centrifugal forces to the center of the flywheel when the flywheel rotates. The moment excites the flywheel to revolve in the shape of conical revolution and in real operation, the flywheel shows an aspect that conical revolution is a main mode when system failure occurs. Although there are several excitation sources to the flywheel including unbalance mass, an excitation from motor and control issues of the magnetic bearings, we could infer unbalance mass is the main cause of the failure from a comparison between a composite flywheel and a steel flywheel in the same condition. In this of view, excitation forces and moments induced by unbalance mass should be carefully considered in dynamics of the flywheel so that the energy storage system can be operated in more stable conditions.
A method of calculating the natural frequency corresponding to the first mode of vibration of beams and tower structures, with irregular cross-sections and with arbitrary boundary conditions was developed and reported by D. H. Kim in 1974. This method has been developed for two-dimensional problems including the laminated composite plates and was proved to be very effective for the plates with arbitrary boundary conditions and irregular sections. In this paper, the result of application of this method to the building slabs with passive and active control devices is presented. Finite difference method is used to obtain the deflection influence surfaces needed for this vibration analysis in this paper. The influence of the modulus of the foundation on the natural frequency is thoroughly studied.
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.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.34
no.3
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pp.729-737
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2014
A study has been carried out that effectively controls the vibration of asymmetric cable-stayed bridges caused by earthquakes with MR dampers. In order to enhance the practical serviceability of MR dampers, an asymmetric cable-stayed bridge structure has been designed and produced, and a MR damper has been produced so as to have this bridge structure controlled appropriately. An experiment that controls vertical and horizontal vibrations has been carried out by exciting the asymmetric cable-stayed bridge in the horizontal direction with the El-centro seismic wave. The control performance of the MR damper has been evaluated under the five control conditions in the experiments of vibration control in each direction. As a result of the experiment, MR dampers were proved to control vibrations more effectively when either Lyapunov control algorithm or Clipped-optimal control algorithm was used to control vibrations of the asymmetric cable-stayed bridge caused by earthquakes. In addition, different controlling effects were found in vibration controls in vertical and horizontal directions due to the asymmetry of the structure and the horizontal excitation. With such controlling effects, semi-active MR dampers are evaluated to effectively control vibrations caused by earthquakes in flexible and asymmetric structures such as asymmetric cable-stayed bridges.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.11
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pp.1447-1453
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2012
For an electromagnetic suspension (EMS)-type urban Maglev train using U-shaped electromagnets, both the vertical and the lateral air gaps for levitation are maintained only by the electromagnet. The train can run over curved rails without active lateral air gap control because the U-shaped electromagnet simultaneously produces both a levitation force and a guidance force, which is dependent on the levitation force. Owing to the passive control of the lateral air gap, the lateral vibration could exceed the limits of the lateral air gap and acceleration. In this study, dynamic analysis of a Maglev train is carried out, and the effectiveness of a lateral damper for vibration reduction is investigated. To more accurately predict the lateral vibration, a Maglev vehicle multibody model including air-sparing, guideway irregularities, electromagnets, and their controls is developed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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