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인공신경망을 이용한 해양구조물의 지진시 진동제어
Seismic control of offshore platform using artificial neural network 원문보기

韓國鋼構造學會 論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction, v.21 no.2 = no.99, 2009년, pp.175 - 181  

김동현 (군산대학교) ,  김주명 (국토해양부) ,  심재설 (한국해양연구원)

초록
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해저지진 시 해양구조물의 진동제어를 위한 인공지능 능동제어기법을 제안하였다. 해양구조물의 동적거동은 유체-구조물 상호작용에 의한 비선형 거동을 고려하였으며 인공신경망의 학습기법을 이용하여 해양구조물의 진동제어기를 구현하였다. 수치해석결과 비제어시와 수동제어 그리고 본 연구에서 개발한 인공신경망 제어기법에 의한 성능을 비교하였다. 진동제어 성능은 능동제어가 가장 우수하였으며 신경망 제어기법은 비선형거동을 하는 해양구조물에 적용하여도 그 성능이 매우 뛰어남을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An intelligent control technique using a neural network is proposed for offshore structures exposed to sea-bed earthquakes. Fluid-structure interaction effect was considered in developing controller and a training algorithm for the neural network is presented. In the numerical example, the performan...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 우수한 제진성능을 갖는 능동제진기법을 개발하였다. 해저지진은 육상보다 그 규모가 크고 또한 구조물에 손상을 입을 경우 다른 구조수단이 전무한 상태이므로 보다 높은 제진성능이 요구된다고 할 수 있다.
  • 본 논문에서는 해양구조물의 유체-구조 상호작용에 동적 비선형 특성을 선형화하지 않으면서 제어기를 설계할 수 있는 인공신경망 제어기법을 개발하였다. 개발된 신경망제어기 법을 이용하여 수치해석을 수행한 결과 해저지진에 의한 제 진성 능이 우수함을 확인하였으며 기존방법의 선형화로 인한 문제점을 극복할 수 있음을 보였다.
  • 선형화로 인한 오차가 제어성능의 저하를 가져올 수있으므로 비선형효과를 고려한 제어기 설계가 요구되며 이러한경우 기존의 선형제어 방법이 아닌 인공신경망과 같은 비선형제어기의 도입이 필요하다. 본 연구에서는 해양구조물의 비선형 특성을 고려하면서 제어기 설계가 가능한 인공신경망 제어기법을 개발하였으며 수치해석을 통해 해저지진에 의한 진동제어 효과를 확인할 수 있었다. 특히, 선형화 과정을 통해 설계된수동제어기는 제어효과가 크지 않은 반면 신경망을 이용한 능동제어기의 제진효과는 매우 우수하였다.
  • 구조물이 과도한 진동으로 인해 안정성에 문제가 될 때 이를 해결하기 위해 사용하기도 하지만 상시에 발생하는 미소진동으로인한 피로수명 단축을 방지하기 위해 사용하기도 한다. 해양구조물 또한 설계파고에 대해 충분히 안정성을 확보하도록 설계되지만 평상시 발생하는 중소 파랑에 노출되므로써 피로현상이발생할 수 있으므로 이에 대한 대책으로 동조질량감쇠기를 적용하고 이의 효과를 검증하고자 한다.
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참고문헌 (11)

  1. Chakrabarti, S.K.(1987) Hydrodynamics of Offshore Structures, Springer-Verlag, Germany 

  2. Duncan, P.E., and Drake, K.R.(1995) A Note on the Simulation and Analysis of Irregular Non-linear waves, Applied Ocean Research, Vol. 17, pp.1-8 

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  4. Li, H.J., Hu, S.J., and Takayama, T.(1999) The Optimal Design of TMD for Offshore Structures, China Ocean Engineering, Vol. 13, No. 2, pp. 133-144 

  5. Li, H.J., Hu, S.J., and Takayama, T.(2001) Optimal Active Control of Wave-induced Vibration for Offshore Platforms, China Ocean Engineering, Vol. 15, No. 1, pp.1-14 

  6. Li, H.J., Jiang, J.T., Cao, H.S., Ji, C.Y., and Takayama, T.(2000) Optimal Design of TMD under Long-term Nonstationary Wave Loading, China Ocean Engineering, Vol. 14, No. 1, pp. 25-32 

  7. Li, H.J., Wang, S.Q., and Ji, C.Y.(2002) Semi-active Control of Wave-induced Vibration for Offshore Platforms by Use of MR Damper, China Ocean Engineering, Vol. 16, No. 1, pp.33-44 

  8. Malhotra, A.K., and Penzien, J.(1970) Response of Offshore Structures to Random Wave Forces, Journal of Structural Division, ASCE, Vol. 96, No. ST10, pp.2155-2173 

  9. Penzien, J., Kaul, M.K., and Berge, B.(1972) Stochastic Response of Offshore Towers to Random Sea Waves and Strong Motion Earthquake, Computers & Structures, Vol. 2, pp.733-756 

  10. Soong, T.T., and Dargush, G.F.(1997) Passive Energy Dissipation Sytems in Structural Engineering, John Wiley & Sons, New York 

  11. Terro, M.J., Mahmoud, M.S., and Abdel-Rohman, M. (1999) Multi-loop Feedback Control of Offshore Steel Jacket Platforms, Computers & Structures, Vol. 70, pp.185-202 

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