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초고층건물의 풍응답제어를 위한 스마트 TMD의 퍼지 하이브리드제어
김한상,김현수,Kim, Han-Sang,Kim, Hyun-Su 한국전산구조공학회 2009 한국전산구조공학회논문집 Vol.22 No.2
본 연구에서는 초고층건물의 풍응답을 저감시키기 위하여 스마트 TMD(STMD)를 활용한 퍼지 하이브리드 제어기법을 제안하였다. 효과적인 제어알고리즘을 개발하기 위하여 STMD의 응답저감에 우수한 성능을 보이는 스카이훅(skyhook) 제어기와 구조물의 응답저감에 뛰어난 그라운드훅(groundhook) 제어알고리즘을 사용하였다. 본 연구에서는 두 제어기를 적절히 조합하기 위하여 최적의 가중치를 실시간으로 결정하는 퍼지 하이브리드 제어기를 개발함으로써 일반적인 가중합방식의 하이브리드 제어기법의 성능을 개선하였다 제안된 제어기의 성능을 검토하기 위하여 풍하중을 받는 76층 사무소 건물을 예제구조물로 사용하였다. MR감쇠기를 이용하여 STMD를 구성하였고, STMD의 제어성능을 평가하기 위하여 TMD및 ATMD의 성능과 비교하였다. 수치해석을 통하여 STMD의 제어성능이 TMD에 비하여 월등히 뛰어남을 확인할 수 있었다. 또한 퍼지 하이브리드 제어기법을 사용하면 스카이훅 및 그라운드훅 제어기를 효과적으로 조합하여 STMD와 건물의 응답을 동시에 줄일 수 있음을 확인하였다. Fuzzy hybrid control technique with a smart tuned mass damper(STMD) was proposed in this study for the suppression of wind-induced motion of a tall building. To develop the effective control algorithm for a STMD, skyhook and groundhook control algorithms were employed. Usually, skyhook controller can effectively reduce STMD motion and groundhook controller shows good control performance for the reduction of building responses. In this study, fuzzy hybrid controller, which can determine an optimal weighting factor for combining two controllers in real time, was developed to improve the control performance of conventional hybrid controller using weighted sum approach. A 76-story office building was used as an example structure to investigate the performance of the proposed controller. A magnetorheological(MR) damper was used to develop a STMD and the control performance of STMD was evaluated comparing with the passive and active TMD. The numerical studies show that the control effectiveness of a STMD is significantly superior to that of the conventional TMD. It is also shown that fuzzy hybrid controller can effectively adjust skyhook and groundhook control algorithms and reduce both responses of STMD and building.
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Tuned Mass Damper(TMD)를 이용한 구조물의 Linear Quadratic Gaussian(LQG) 하이브리드 진동제어
이진호,이상범 한국구조물진단유지관리공학회 2006 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.10 No.4
본 연구는 지진동을 받는 구조물의 응답을 제어하기 위한 하이브리드 LQG 기법의 효용성을 조사하는 것이 목적이다. 입력 기진력은 엘센트로 지진이며 지반 가속도을 적절히 조절하여 구조물이 탄성 범위내에서 거동하도록 하였다. 수동 제어 장치로서 최상층에 설계된 TMD는 LQG 제어 알고리즘에 의해 통제되며 능동 제어기와 함께 하이브리드 제어 시스템을 이룬다. 이 기법을 통해 제어된 변위 응답을 비교한 결과 순수하게 능동 제어를 한 경우에 비해 훨씬 작은 크기의 입력으로도 변위를 제어할 수 있었으며 센서의 위치는 최상층에 부착하는 것이 가장 효과적인 것으로 나타났다. The purpose of this study is to investigate the effectiveness of a LQG Hybrid controller to suppress the earthquake disturbance for the building structure. The ground acceleration of N-S component of El-Centro earthquake was scaled to confirm that the building behaved within the elastic range. The tuned mass damper(TMD) on the top floor regulated by LQG algorithm was designed to control the floor displacements. The displacement responses of the hybrid control were compared with those obtained from an active control along with a passive control. The results showed that the LQG hybrid control used approximately 50% less input forces than an active control to satisfy the performance criteria.
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Tuned Mass Damper를 이용한 Linear Quadratic Gaussian 하이브리드 제진
최요섭 대한건축학회지회연합회 2005 대한건축학회지회연합회 학술발표대회논문집 Vol.1 No.1
The purpose of this study is to investigate the effectiveness of a LQG Hybrid controller to suppress the earthquake disturbance for the building structure. The ground acceleration of N-S component of El-Centro earthquake is scaled to confirm that the building behaves within the elastic range. The tuned mass damper(TMD) on the top floor regulated by LQG algorithm is designed to control the floor displacements. The displacement responses of the hybrid control are compared with those obtained from an active control along with a passive control. The results showed that the LQG hybrid control used approximately 50% less input forces than an active control to satisfy the performance criteria.
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김현수(Kim Hyun-Su) 대한건축학회 2008 대한건축학회 학술발표대회 논문집 - 계획계/구조계 Vol.28 No.1(구조계)
In this study, fuzzy hybrid control technique was evaluated for the suppression of wind-induced motion of a tall building. A semi-active tuned mass damper (STMD) was used as a control device. Usually, skyhook controller can effectively reduce TMD motion and groundhook controller shows good control performance for the reduction of building responses. In this study, fuzzy logic controller was introduced to appropriately adjusting skyhook and groundhook controllers. A 76-story concrete office tower was used as an example structure for the response control of a wind-excited tall building. It is a slender benchmark building 306m tall with a height to width ratio of 7.3. The numerical studies show that the control effectiveness of a STMD is significantly superior to that of the conventional passive TMD. It is also shown that fuzzy hybrid controller can effectively adjust sky-ground hook control algorithm and reduce both responses of TMD and building.
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