Recent civil engineering structures tend to be lighter, more slender and have smaller natural damping capacity than those of their older counterparts. This trend has increased the importance of damping technology to mitigate earthquake and wind induced vibrations. Therefore, it is very important to control these responses of structures and to improve the safety and serviceability of these structures under severe dynamic loads.
This thesis presents the results of a study to verify the sufficient control performance of semiactive tuned mass damper and to identify suitable control methods for semiactive tuned mass damper in structural vibration control. In this study, four control algorithms are considered: on-off displacement based groundhook, on-off velocity based groundhook, clipped optimal and maximum energy dissipation algorithms. For semiactive tuned mass damper, MR damper is considered as a controllable damping device and the command voltage is calculated by the control algorithms. Each of the control theory is applied to the three story shear building excited by three earthquakes. The performance of each algorithm is compared with that of conventional tuned mass damper system using evaluation criteria. Also, to check the robustness of the semiactive tuned mass damper, stiffness and mass perturbations are applied to the system. The simulation results indicate that semiactive tuned mass damper has control efficiency. Furthermore sufficient robustness is guaranteed under structure uncertainties. Among the control algorithms, on-off displacement based control theory shows best efficacy and robustness.
동조질량감쇠기는 대형 구조물의 진동으로 인한 과도한 응답의 제어에 효과적인 제어장치로서 많은 연구가 진행되어 왔다. 그러나 고정된 설계변수를 사용한다는 한계로 인하여 그 성능과 강인성에 대한 개선이 요구되고 있다. 이에 대한 대안으로 질량감쇠기의 강성과 감쇠비를 조절 가능한 장치로 대체하는 반능동 동조질량감쇠기에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 대한 기법들이 연구, 개발되고 있다. 본 논문에서는 MR 댐퍼를 이용하여 질량감쇠기의 감쇠비를 실시간으로 조절하는 반능동 동조질량감쇠기 시스템을 설계, 그 성능과 강인성을 기존의 동조질량감쇠기와 비교하였다.
반능동 동조질량감쇠기에 설치된 MR 댐퍼의 명령전압을 산정하기 위하여 최근에 제안된 4가지의 반능동 제어 알고리즘을 적용하였다. 지진하중으로 인하여 발생되는 응답의 비교를 통하여 각 알고리즘의 성능을 평가하고, 기존의 동조질량감쇠기의 성능과 비교하였다. 또한 제안된 시스템의 강인성을 입증하기 위하여 대상 구조물의 질량과 강성에 대한 불확실성을 고려, 해석을 수행하였다. 수치해석을 통하여 반능동 동조질량감쇠기가 기존의 시스템에 비하여 지진하중에 의한 구조물의 응답 제어에 효과적임을 확인하였다. 해석에 사용된 제어 알고리즘 중에는 on-off displacement based groundhook 방법이 가장 효과적인 제어성능을 나타냈다. 특히 대상구조물에 대한 불확실성을 고려하였을 때 월등히 뛰어난 제어 효과를 보여주었으며, 이를 통해 반능동 동조질량감쇠기의 제어성능과 강인성을 확인하였다.
