Wang, Han;Li, Luyu;Song, Gangbing;Dabney, James B.;Harman, Thomas L.
Smart Structures and Systems
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v.16
no.2
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pp.329-345
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2015
As commonly known, sensor errors and faulty signals may potentially lead structures in vibration to catastrophic failures. This paper presents a new approach to deal with sensor errors/faults in vibration control of structures by using the Fault detection and isolation (FDI) technique. To demonstrate the effectiveness of the approach, a space truss structure with semi-active devices such as Magneto-Rheological (MR) damper is used as an example. To address the problem, a Linear Matrix Inequality (LMI) based fixed-order $H_{\infty}$ FDI filter is introduced and designed. Modeling errors are treated as uncertainties in the FDI filter design to verify the robustness of the proposed FDI filter. Furthermore, an innovative Fuzzy Fault Tolerant Controller (FFTC) has been developed for this space truss structure model to preserve the pre-specified performance in the presence of sensor errors or faults. Simulation results have demonstrated that the proposed FDI filter is capable of detecting and isolating sensor errors/faults and actuator faults e.g., accelerometers and MR dampers, and the proposed FFTC can maintain the structural vibration suppression in faulty conditions.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.11
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pp.3560-3572
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1996
This paper presents a new discrete-time fuzzy-sliding mode controller for robust vibration control of a smart structure featuring a piezofilm actuator. A governong equation of motion for the smart beam structure is derived and discrete-time codel with mismatched uncertainties such as parameter variations is constructed ina state space. A discrete-time sliding mode control system consisting of an equivalent controller and a discontinuous controller is formulated. In the design of the equivalent part, so called an equivalent controller separation method is adopted to achieve vzster convergence to a sliding surface without extension of a sliding region, in which the system robustness maynot be guaranteed. On the other hand, the discontinuous part is constructed on the basis of both the sliding and the convergence conditions using a time-varying feedback gain. The sliding moide controller is then incorporated with a fuzzy technique to appropriately determine principal control parameters such as a discountinuous feedback gain. Experimental implementation on the forced and random vibraiton controls is undertaken in order to demonstrate superior control performance of the proposed controller.
There is a tendency of using the resilient mounting system to control the structure born noise transimitted from a engine of which weight is comparatively light and of which speed is comparatively high. According to recent reports, the resilient mounting system is applied to control the vibration of a engine running up to 300 - 400 R.P.M.. Furthermore, the resilient system is also used to the ships such as marine exploring ships, fishing boats, and military vessels. It is not desirous to apply the results for the resilient mounting systems of automobile engines to the controls of the vibrations of marine engines. Marine engines are worked under the idle speed in port and are operated up to the maximum contineous revolution at sea(running up condition). And marine engines are usually worked in inevitable conditions such as a misfire and a cut-off cylinder operating condition. Concerning the above running conditions, a resilient mounting system should be designed in the case of marine engines. In this paper, we studied the effect of engine's misfire on the resilient mounting systems. And the influences of design parameters, such as dynamic characteristics and fitting angles of resilient rubber mountings, were also investigated respectively on the single and double resilient mounting systems.
The vibration or/and noise generated by blast operations might cause not only structural damage to properties but mentally also to humans and animals. For that reason, maximum permitted vibration and noise levels are set by sensitivities of structures and they are used for the management of blast vibration. It is known that the fish lived in water are more sensitive to vibration than land animals, and thus the adverse impact of the blasting on fish farms should be very concerned. This study investigated the vibration and noise levels at a large eel farm located some 840 meters of the blasting site through the large real-scale experiments of blastings, prior to conducting the actual blasting. As a result, it was found that the noise met the requirement to be within maximum permitted level, while the ground vibration exceeded the permitted vibration. Accordingly, the impact of the excess vibration was investigated by an existing empirical method and verified by a new three dimensional numerical analysis. In this study, such an inspection process was briefly described, and a method was suggested for the examination of possible adverse effects from blasting on vibration-sensitive structures like the eel farm. The study also introduced a design method that controls the blast effects - ground vibration and noise.
Lin, Wei;Wang, Qiuzhang;Li, Jun;Chen, Shanghong;Qi, Ai
Computers and Concrete
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v.20
no.5
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pp.545-553
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2017
A pounding tuned mass damper (PTMD) can be considered as a passive device, which combines the merits of a traditional tuned mass damper (TMD) and a collision damper. A recent analytical study by the authors demonstrated that the PTMD base on the energy dissipation during impact is able to achieve better control effectiveness over the traditional TMD. In this paper, a PTMD prototype is manufactured and applied for seismic response reduction to examine its efficacy. A series of shaking table tests is conducted in a three-story building frame model under single-dimensional and two-dimensional broadband earthquake excitations with different excitation intensities. The ability of the PTMD to reduce the structural responses is experimentally investigated. The results show that the traditional TMD is sensitive to input excitations, while the PTMD mostly has improved control performance over the TMD to remarkably reduce both the peak and root-mean-square (RMS) structural responses under single-dimensional earthquake excitation. Unlike the TMD, the PTMD is found to have the merit of maintaining a stable performance when subjected to different earthquake loadings. In addition, it is also indicated that the performance of the PTMD can be enhanced by adjusting the initial gap value, and the control effectiveness improves with the increasing excitation intensity. Under two-dimensional earthquake inputs, the PTMD controls remain outperform the TMD controls; however, the oscillation of the added mass is observed during the test, which may induce torsional vibration modes of the structure, and hence, result in poor control performance especially after a strong earthquake period.
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.
In recent years, high-strength, light-weight materials have been widely used in the construction of high-rise buildings. Such structures generally have flexible, low-damping characteristics. Consequently, wind-induced oscillation greatly affects the structural safety and the comfort of the building's occupants. In this research, wind tunnel experiments were carried out to study the wind-induced vibration of a building with a tuned liquid column damper (TLCD). Then, a model for predicting the aerodynamic response in the across-wind direction was generated. Finally, a computing procedure was developed for the analytical modeling of the structural oscillation in a building with a TLCD under the wind load. The model agrees substantially with the experimental results. Therefore, it may be used to accurately calculate the structural response. Results from this investigation show that the TLCD is more advantageous for reducing the across-wind vibration than the along-wind oscillation. When the across-wind aerodynamic effects are considered, the TLCD more effectively controls the aerodynamic response. Moreover, it is also more useful in suppressing the acceleration than the displacement in biaxial directions. As s result, TLCDs are effective devices for reducing the wind-induced vibration in buildings. Parametric studies have also been conducted to evaluate the effectiveness of the TLCD in suppressing the structural oscillation. This study may help engineers to more correctly predict the aerodynamic response of high-rise buildings as well as select the most appropriate TLCDs for reducing the structural vibration under the wind load. It may also improve the understanding of wind-structure interactions and wind resistant designs for high-rise buildings.
Sung, Kun Yong;Ahn, Hee Chang;Hwang, Weon Jung;Jo, Dong In
Archives of Plastic Surgery
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v.32
no.1
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pp.71-75
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2005
The purpose of this study is to assess abdominal sensation after free TRAM flap for breast reconstruction. 74 patients underwent breast reconstruction with free TRAM flap by authors and were followed up to check the sensation on abdomen following the surgery at the out patient clinic. They are compared with 20 female volunteer controls. Abdomens were divided into 13 zones, and assessed for superficial touch, superficial pain, temperature, two-point discrimination, and vibration. For all five sensory modalities, subjects were found to have decreased sensation in the umbilical and infraumbilical regions. This was statistically significant compared with controls. Division following pedicle dissection showed more reduction of sensation than non-dissection side. Both Inguinal areas below the donor site closure also showed markedly decreased sensation. Sensation on most area of abdomen recovered in postoperative 1 year, however, there were remained hypoesthesia in umbilical and infraumbilical area after post operative 1 year. This study clearly demonstrates that there is a significant and persistent reduction in abdominal sensibility following free TRAM flap surgery.
This paper describes an energy harvesting circuit using solar and vibration energy with MPPT(Maximum Power Point Tracking) control for micro sensor nodes. The designed circuit employs MPPT control to harvest maximum power available from a PZT vibration element and an integrated solar cell. The harvested energies are simultaneously combined and stored in a storage capacitor, and then managed and transferred into sensor node by PMU(Power Management Unit). MPPT controls are implemented using the linear relationship between the open-circuit voltage of an energy transducer and its MPP(Maximum Power Point) voltage. The proposed circuit is designed in a CMOS 0.18um technology and its functionality has been verified through extensive simulations. The designed energy harvesting circuit and integrated solar cell occupy $2.85mm^2$ and $8mm^2$ respectively.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.22
no.11
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pp.1071-1077
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2012
Low frequency noises(up to about 200 Hz) such as booming are mainly caused by particular modes, and in general the solutions may be found based on mode controls where conventional methods such as FEM can be used. However, at higher frequencies between 0.3~1 kHz, as the number of modes rapidly increases, radiation characteristics from structures, performances of damping sheets and sound packages may be more crucial rather than particular modes, and consequently the conventional FEM may be less practical in dealing with this kinds of structure-borne problems. In this context, so-called 'mid-frequency simulation model' based on FE-SEA hybrid method is studied and validated to reduce noise in this frequency region. Energy transmission loss(i.e. air borne noise) is also studied. A dash panel component is chosen for this study, which is an important path that transmits both structure-borne and air borne energies into the cavity. Design modifications including structural modifications, attachment of damping sheets and application of different sound packages are taken into account and the corresponding noise characteristics are experimentally identified. It is found that the dash member behaves as a noise path. The damping sheet and sound packages have similar influences on both sound radiation and transmission loss. The comparison between experiments and simulations shows that this model could be used to predict the tendency of noise improvement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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