병렬 제어알고리즘과 최적 하이브리드 시스템을 적용한 실시간 구조물 동적실험

• 영문명: Real-time Structural Dynamic Test Using Parallelized Control Algorithms and Optimized Hybrid System
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 나옥빈 김세훈 김성일 Na, Okpin Kim, Sehoon Kim, Sungil
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』12권5호, 63~74쪽, 전체 12쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2012.10.31

국문 초록

실시간 하이브리드 동적 실험은 진동대 실험을 대체할 수 있는 경제적이고 효율적인 실험 방법이다. 본 연구에서는 물리적 부분구조물과 수치해석 모델링 사이의 상호반응을 통해 구조물의 동적거동을 예측하기 위해서 제어알고리즘과 제어시스템을 최적화하는데 목적이 있다. 제어 알고리즘으로 고정 반복법(fixed iteration)과 병렬화(parallelization) 기법을 적용하여 비선형 유한요소해석 프로그램인 FEAPH을 개발하였다. 이는 순차적 해석에서 발생되는 비효율적 연산을 개선하여, 실시간으로 수행되는 하이브리드 실험속도를 향상시켰다. 또한, 종전에 데이터 통신과 부분구조물과 해석프로그램간의 인터페이스를 간략화하여 하이브리드 시스템 구성을 최적화 하였다. 개발된 시스템의 신뢰성을 검증하기 위하여 강뼈대 구조물을 대상으로 동적 실험을 수행하였다. 그 결과, 동일한 조건하에서 기존의 OpenSees프로그램을 사용하였을 때보다 약 10%의 속도개선이 있었으며, 실험오차도 5% 범위 내에서 결과의 유효성을 검증하였다.

영문 초록

Real-time hybrid dynamic test is an economical and efficient method capable of the replacement of the shaking table test. The purpose of this paper is to optimize the control algorithms and the system configuration for the prediction of the structural dynamic behavior with the interaction between a physical substructure and a numerical modeling in the hybrid testing system. FEAPH, nonlinear finite element analysis program for hybrid, was developed with a fixed number of substep iteration method and parallel computational technique in the control algorithms. These algorithms can improve the inefficiency of iterative methods caused by sequential process, so that the computational time can be reduced. Furthermore, the previously used data communication method and the interface between a substructure and an analysis program were simplified in the control system. In order to verify the accuracy of the hybrid system, the dynamic test with steel framed structure was conducted. As the results, the processing time in hybrid test with FEAPH was improved up to 10% rather than with OpenSees. Moreover the testing performance is almost the same trend within a 5% error level.

키워드

실시간 하이브리드 병렬화 최적화 제어 알고리즘 동적실험 Real-time Hybrid Parallelized Optimized Control algorithm Dynamic test