강화학습을 이용해 개발한 준능동 제어알고리즘의 성능평가 (Performance Evaluation of Semi-Active Control Algorithm Developed by Reinforcement Learning)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 24권 / 4호 / 270 ~ 276페이지
· 저자명 : 김현수

초록

강화학습은 최근까지 다양한 능동제어 문제에 적용되어 우수한 제어성능을 보여 왔다. 그러나 강화학습을 이용하여 개발한 준능동 제어알고리즘에 대한 연구는 현재까지 거의 수행된 바 없다. 따라서 본 연구에서는 강화학습을 이용하여 준능동 제어알고리즘을 개발하였다. 강화학습은 주어진 환경과 상호작용을 하는 에이전트가 현재의 상태에서 어떤행동을 취하는 것이 최고의 보상을 받는지 학습하여 누적 보상을 최대화 하는 방향으로 학습이 진행된다. 이러한 강화학습을 적용할 예제 건물로는 MR 감쇠기를 이용하여 구성된 준능동 중간층 면진 시스템이 적용된 26층 빌딩 구조물을사용하였다. 수치해석을 위해서 인공 지진하중을 생성하였다. 생성된 예제 구조물과 지진하중을 사용해서 강화학습의환경을 생성하였다. 생성된 환경과 상호작용을 할 에이전트는 준능동 제어알고리즘으로 설정하였다. 강화학습의 보상은최대 층간변위와 면진층 층간변위를 저감시킬 수 있도록 설계하였다. 스카이훅 (Skyhook)과 그라운드훅 (Groundhook) 제어알고리즘을 이용해서 제어성능을 비교 및 검토 하였다. 수치해석 결과 제안된 제어알고리즘은 준능동 중간층 면진시스템이 설치된 예제구조물의 지진응답을 효과적으로 저감시킬 수 있는 것을 본 연구를 통해서 확인할 수 있었다.

영어초록

Reinforcement learning has shown good control performance for various active control problems. However, research has rarely been conducted on a semi-active control algorithm developed using reinforcement learning. In the reinforcement learning process, an agent is trained by interacting with a given environment and learns what actions receive the most rewards in its current state to maximize the sum of the rewards. In this study, a semi-active control algorithm was developed using reinforcement learning. In order to apply reinforcement learning, a 26-story building structure was constructed as an example by using a semi-active mid-story isolation system with a magnetorheological damper. Artificial ground motions were generated for numerical simulation. The example building structure and seismic excitation were used to make an environment for reinforcement learning. An agent interacting with the constructed environment was set as a semi-active control algorithm. The reward of reinforcement learning was designed to reduce the peak story drift and the isolation story drift. Skyhook and groundhook control algorithms were used for comparative study. Based on numerical results, this paper shows that the proposed control algorithm can effectively reduce the seismic responses of building structures with a semi-active mid-story isolation system.

참고자료

· 없음