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문제 정의
- 그러나 이러한 참여율이 구조물이나 STMD의 응답에 의하여 실시간으로 변화할 수 있다면 보다 우수한 제어성능을 얻을 수 있을 것이다. 따라서 본 연구에서는 퍼지 로직제어기를 이용하여 구조물의 응답을 바탕으로 7]중치를 실시간으로 변경할 수 있는 퍼지 하이브리드제어기를 제안하였다. 즉, 구조물의 응답이 커질 때에는 가중치의 값을 작게 하여 그라운드훅 제어기의 효과를 크게 하고 STMD의 응답이 커질 때에는 스카이훅 제어기의 영향이 커지도록 가중치의 값을 크게 하는 퍼지 하이브리드 제어기를 개발하였다.
- 일반적인 하이브曰드 제어기법은 두 제어기에 의해서 결정되는 제어명령을 적절한 가중치를 사용하여 조합하는 가중합 방법 (weighted sum approach) 을 많이 사용하지만 이러한 방법은 복잡한 외부하중에 의하여 실시간으로 변하는 구조물 및 STMD의 응답을 효과적으로 제어하는데 한계를 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 퍼지 하이브리드 제어기법을 이용하여 최적의 가중치를 실시간으로 결정하도록 함으로써 일반적인 하이브리드 제어기법의 성능을 개선하고자 한다. STMD를 이용한 퍼지 하이브리드 제어기법의 효율성을 검증하기 위하여 풍하중을 받는 76층 사무소 건물을 예제구조물로 사용하였다(Yang 등, 2004).
- 있다. 따라서 표 7에 예제구조물의 강성변화에 따른 샘플 TMD와 STMD의 제어성능변화를 검토하여 보았다. 표에서 볼 수 있듯이 예제구조물의 강성이 변화하면 STMD의 제어성능이 저하되지만 여전히 대부분의 평가지수에서 TMD의제어성능보다는 더욱 우수한 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있디' 특히 TMD의 경우는 1보다 큰 평가지수도 존재하여 구조물의 응답을 TMD가 설치되지 않았을 때보다 더 증폭시킬 수도 있는 것을 알 수 있다.
- 따라서 두 제어알고리즘을 통해서 생성된 제어명령을 적절하게 조합할 수 있는 하이브리드 제어기의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 두 개의 제어명령을 조합하기 위하여 가장 보편적으로 사용되는 가중합(weighted sum)방법을 사용하여 하이브리드 제어기를 개발하였다. 각 제어명령에 가중치를 두어 합하는 가중합방법은 식 (5)에 나타낸 바와 같이 1보다 작은 가중치(w)를 이용하여 손쉽게 두 제어명령을 조합할 수 있다.
- 이렇게 개발된 준 능동 TMD를 효율적으로 제어하기 위해서는 적절한 준능동 제어알고리즘이 필요하지만 이에 대한 연구는 아직 부족한 상태이다. 본 연구에서는 스마트 준능동 제어장치인 MR 감쇠기를 사용하여 스마트 TMD(Smart TMD; STMD)를 구성하고 이를 효과적으로 제어하기 위하여 퍼지 하이브리드 제어알고리즘을 개발하였다.
- 본 연구에서는 스카이훅 및 그라운드훅 제어알고리즘을 이용한 퍼지 하이브리드 제어기를 개발하였으며 STMD가 설치된 76층 벤치마크 건물의 풍응답제어에 적용하여 그 제어성능을 검토하여 보았다. 퍼지 히-이브리드 제어기의 입력변수는 서로 상치관계에 있는 STMD의 변위 및 구조물의 75층 가속도 응답으로 하였고’ 출력변수는 두 제어기의 참여도를 결정할 가중치로 하였다.
- 본 절에는 STMD 및 퍼지 하이브리드 제어기의 제어성능평가를 위하여 76층 벤치마크 건물의 풍응답 저감효과를 검토하여 보았다. 벤치마크 문제에서 제시된 풍하중을 사용하여 수치해석을 수행하였으며 수치해석 시간간격은 0.
- 일반적인 수동 TMD를 사용하여 구조물의 동적응답을 최소화하기 위한 연구는 여러 연구자들에 의하여 수행되었고 본 연구에서는 표 1에 나타낸 바와 같이 Warbuton(1982) 이 제시한 풍하중을 받는 구조물에 대한 TMD의 최적 진동 수비를 사용하여 STMD의 스프링강성 (处)을 결정하였다. 표 1에서 故는 구조물의 TMD의 질량비를 의미하는데, 그림 1 의 스마트 TMD에서는 n니t% 으로 표현된다.
가설 설정
- 벤치마크 문제에서 예제구조물은 수직 캔틸레버 보 요소로 모형화된다. 세장한 벤치마크 건물은 1차 모드 거동이 지배적이기 때문에 건물의 최상층에 STMD를 사용하여 건물의 풍응답을 제어하는 것이 효율적일 것이다.
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