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케이블 지지 구조물의 안전성 모니터링을 위한 새로운 동특성 계측 시스템
정형조 ( Jung Hyung-jo ),이성진 ( Lee Sung-jin ),김인호 ( Kim In-ho ),장동두 ( Jang Dong-doo ) 한국구조물진단유지관리공학회 2008 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.12 No.2
본 논문에서는, 케이블의 과도한 진동을 제어하기 위해 개발된 신개념 스마트 제진 장치인 EMI 시스템(전자기유도부, Electromagnetic Induction System)을 이용하여, 케이블 지지 구조물의 안전성 모니터링을 위한 케이블의 동특성 및 장력을 추정하는 기법의 적용성을 확인하였다. 실 규모 케이블을 이용한 실험 결과, EMI 시스템을 통해 계측된 케이블의 속도 데이터로도 케이블의 고유진동수를 정확히 추정하여, 신뢰성 있는 케이블의 도입 장력값을 찾아냄을 알 수 있었다. 따라서, 본 논문에서 사용한 EMI 시스템이, 케이블 제진이라는 기본적인 목적을 만족함과 동시에, 케이블 지지 구조물의 안정성 모니터링의 기능도 부가적으로 수행 할 수 있음을 확인하였으며, 이를 통해 EMI 시스템의 효율성을 검증하였다.
중복 또는 근접한 고유진동수를 갖는 대형구조물의 효율적인 고유치문제 해석방법
정형조(Hyung Jo Jung),김만철(Man Cheol Kim),이종원(Chong Won Lee),이인원(In Won Lee) 한국강구조학회 1996 韓國鋼構造學會誌 Vol.8 No.2
An efficient numerical method which can calculate the eigenproblem for the large structural system with multiple or close natural frequencies is presented. The method is formulated by the accelerated Newton-Raphson method to the transformed problem. The method can calculate the natural frequencies and mode shapes without any numerical instability which may be encountered in the well-known methods such as the subspace iteration method or the determinant search method. The efficiency of the method is verified by comparing convergence and solution time for numerical examples with those of the well-known methods.
정형조,박규식,이인원,Jung, Hyung-Jo,Park, Kyu-Sik,Spencer, Billie-F.Jr.,Lee, In-Won 한국지진공학회 2004 한국지진공학회논문집 Vol.8 No.3
사장교에 발생하는 지진에 의한 진동을 감소시키기 위해 추가적인 능동/반능동 제어장치를 부착한 LRB-기반 복합 기초격리 시스템에 대한 논문이다. 복합 기초격리 시스템은 제어장치가 다중으로 작동하기 때문에 LRB가 설치된 교량 시스템과 같은 수동형 기초격리 시스템에 비해 제어 성능이 뛰어나다. 본 논문에서는, LQG 알고리듬에 의해 제어되는 능동형 유압식 가력기와 clipped 최적제어에 의해 제어되는 반능동형 자기유변 유체 (MR) 감쇠기를 추가적인 제어장치로 고려하여 추가적인 응답 감소 효과를 검토하였다. 이를 위해, 미국토목학회의 1단계 벤치마크 사장교에 LRB를 설치한 교량을 고려하였다. 수치해석 결과를 통해, 모든 LRB-기반 복합 기초격리시스템이 구조물의 응답을 효과적으로 감소시킴을 확인하였다. 또한, MR 감쇠기를 채택한 복합 기초격리 시스템은 구조물 강성의 불확실성에 대해 강인성을 보였지만 유압식 가력기를 채택한 경우에는 강인성이 부족함을 알 수 있었다. 따라서, 반능동형 추가 제어장치를 채택한 복합 기초격리 시스템의 대형 토목구조물에 대한 적용가능성이 제어 성능 및 강인성 면에서 분명하게 검증되었다. This paper presents LRB-based hybrid base isolation systems employing additional active/semiactive control devices for mitigating earthquake-induced vibration of a cable-stayed 29 bridge. Hybrid base isolation systems could improve the control performance compared with the passive type-base isolation system such as LRB-installed bridge system due to multiple control devices are operating. In this paper, the additional response reduction by the two typical additional control devices, such as active type hydraulic actuators controlled by LQG algorithm and semiactive-type magnetorheological dampers controlled by clipped-optimal algorithm, have been evaluated bypreliminarily investigating the slightly modified version of the ASCE phase I benchmark cable-stayed bridge problem (i.e., the installation of LRBs to the nominal cable-stayed bridge model of the problem). It shows from the numerical simulation results that all the LRB based hybrid seismic isolation systems considered are quite effective to mitigate the structural responses. In addition, the numerical results demonstrate that the LRB based hybrid seismic isolation systems employing MR dampers have the robustness to some degree of the stiffness uncertainty of in the structure, whereas the hybrid system employing hydraulic actuators does not. Therefore, the feasibility of the hybrid base isolation systems employing semiactive additional control devices could be more appropriate in realfor full-scale civil infrastructure applications is clearly verified due to their efficacy and robustness.
On-Off 형태의 LQG 알고리즘을 이용한 복합제어 시스템
정형조,윤우현,이인원,박규식,Jung Hyung-Jo,Yoon Woo-Hyun,Lee In-Won,Park Kyu-Sik 한국전산구조공학회 2005 한국전산구조공학회논문집 Vol.18 No.3
This paper presents a hybrid control system combining lead rubber bearings and hydraulic actuators for seismic response control of a cable stayed bridge. Because multiple control devices are operating, a hybrid control system could improve the control performances. However, the overall system robustness may be impacted negatively by additional active control devices. Therefore, a secondary on-off type controller according to the responses of lead rubber bearings is combined with LQG algorithm to improve the controller robustness. Numerical simulation results show that control performances of the hybrid system controlled by an on off type LQG algorithm are improved compared to those of the passive and active control systems and are similar to those of performance oriented hybrid system controlled by a LQG algorithm with the similar peak and normed control forces. Furthermore, it is verified that the hybrid system with an on-off type LQG controller is more robust for stiffness matrix perturbation than conventional hybrid control of system, and there are no signs of instability in the overall system. The proposed control system also maintains the control performance under not only the design earthquakes but also the other earthquakes. Therefore, the hybrid control system using on-off type LQG algorithm could be proposed as an improved control strategy for seismically excited cable-stayed bridges containing many uncertainties. 본 논문에서는 지진하중을 받는 사장교에 납고무받침과 유압식 가력기를 결합한 복합제어 시스템을 적용하였다. 복합제어 시스템은 다중의 제어장치로 인해 제어성능의 향상을 기대할 수 있지만 추가적으로 사용되는 능동제어 장치로 인하여 전체 제어시스템의 강인성이 저하될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 복합제어 시스템의 강인성을 향상시키기 위해 기존의 LQG 알고리즘에 납고무받침의 응답에 따른 on-off 형태의 알고리즘을 결합하였다. 수치해석 결과 on-off 형태의 LQG 알고리즘을 사용한 복합제어 시스템은 납고무받침을 사용할 수동제어 시스템이나 유압식 가력기만을 사용한 능동제어 시스템과 비슷한 최대제어력이나 평균제어력을 사용하면서 제어성능이 향상되었으며, 기존의 성능에 초점을 둔 LQG 알고리즘만을 사용한 복합제어 시스템과 유사한 제어성능을 나타냈다. 또한 제안된 제어시스템은 구조물의 강성행렬에 교란이 있을 때 기존의 LQG 알고리즘만을 사용한 복합제어 시스템에 비해 강인성이 향상되었으며 교란된 시스템에 대해 불안정성을 보이지 않았다. 제안된 제어시스템은 설계지진뿐만 아니라 다른 입력지진에 대해서도 제어성능을 유지하였다. 따라서 On-Off 형태의 LQG 알고리즘을 사용한 복합제어 시스템은 불확실성이 많은 지진하중을 받는 사장교에 개선된 제어기법으로 제안될 수 있다.