컨트롤 샘플링 주기가 스위칭 시스템의 결합-분리 횟수에 미치는 영향을 고려한 제어 알고리듬 개발

서지정보

· 발행기관 : 한국지진공학회
· 수록지 정보 : Jorunal of the Earthquake Engineering Society of Korea / 13권 / 4호
· 저자명 : 정진욱, 정란

초록

최근에 Active interaction control(AIC) 시스템이 준능동 제어 시스템의 하나로 제안되었다. AIC 시스템은 제어 대상 구조물과 보조 구조물로 구성되며, 두 구조물간의 실시간 결합-분리를 통해서 제어 대상 구조물을 제어하게 된다. 구조물간의 결합과 분리를 담당하는 장치의 실시간 변환은 스위칭 제어 알고리듬의 결합-분리 조건식에 의해 제어된다. 기존 스위칭 제어 알고리듬의 경우, 제어 대상 구조물의 응답을 효과적으로 감소시키는 반면 불필요하게 큰 제어력과 과도한 결합-분리 횟수를 필요로 하는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 구조물간의 효율적인 결합-분리 조정을 위해서 스위칭 활성화 영역과 스위칭 비활성화 영역을 분리 표현하였으며, 결합-조건식에 의해 결정되는 스위칭 활성화 영역과 스위칭 비활성화 영역간의 일반적인 관계를 포괄 스위칭 틀을 이용하여 나타냈다. 과도한 결합-분리 횟수와 불필요하게 큰 제어력의 효과적인 감소를 위해서 새로운 스위칭 제어 알고리듬의 결합-분리 조건식은 포괄 스위칭 틀안에서 설계되었다. 또한 기존 논문에서 사용된 컨트롤 샘플링 주기(Control sampling period)의 역할을 결합-분리 횟수의 관점에서 재해석하였다. 제안된 알고리듬의 효용성과 컨트롤 샘플링 주기의 역할을 검증하기 위해서 단자유도 모델을 이용하여 자유진동에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과, 총 스위칭 횟수를 감소시키기 위한 컨트롤 샘플링 주기의 인위적인 연장은 시스템의 제어 성능 향상에 필요한 구간 변환을 샘플링 주기 사이에서 억제시키는 단점을 가지고 있음을 확인하였다. 본 논문에서 제안된 알고리듬의 경우, 각각 과도한 결합-분리 횟수와 불필요하게 큰 제어력을 감소시키는데 효과적임을 알 수 있다.

영어초록

Recently, the active interaction control (AIC) system was proposed as a semi-active control system. The AIC system consists of a primary structure and an auxiliary structure. The objective of the AIC system is to control the response of the primary structure through engagement and disengagement between the primary and auxiliary structures. Previous switching control algorithms have been shown to be effective in reducing the response of the primary structure. However, they have the main drawback of requiring an excessive engagement-disengagement frequency and high interaction force. In this paper, the regions in which the switching is activated and the regions in which the switching is deactivated are described separately, to effectively determine the engagement or the disengagement. The general relationship between the switching regions and the deactivated switching regions selected according to the engagement-disengagement conditions is described within the newly-developed comprehensive switching framework. The proposed engagement-disengagement conditions are designed within a comprehensive switching framework, to reduce engagement-disengagement frequency and interaction force. Furthermore, the effect of a control sampling period on the AIC system is explained in terms of the engagement-disengagement frequency. The effectiveness of the proposed algorithms and the effect of the control sampling period are considered for a single degree of freedom model under free vibration. It is observed that increasing the duration of stay by using a large control sampling period prevents the AIC system from activating the possible chance of switching. The proposed algorithms are shown to be effective, both in restricting ineffective switching and in reducing interaction force.

참고자료

· 없음