Control Method to Single Degree or Three Degrees of Freedom for Hybrid Testing

하이브리드 실험을 위한 1 또는 3자유도에 대한 제어 기법

This paper will present hybrid tests to a one bay-one story steel frame structure under ground excitation. A structure used in this paper for hybrid test, to evaluate performance and behavior, is divided into two models; one is numerical model with one column element, and a truss or a beam element, the other is physical substructural model with one beam-column element. All tests considered one or three degrees of freedom to implement real-time hybrid test, and two control algorithms to control hardware are used; one using MATLAB/Simulink, the other using OpenSees, OpenFresco and xPCTarget. In addition, for real-time data communication between numerical and physical substructural models SCRAMNet was used. The results of hybrid tests were compared with one of numerical analysis of numerical model with fiber force-based beam-column elements using OpenSees. Real-time hybrid tests were implemented for the validation of control system with simple structure, and then it will be extended to hybrid test for higher nonlinear or complex structure later on.

본 논문에서는 지진하중에 의한 1경간 1층 강재골조구조에 대한 하이브리드 실험을 수행하였다. 오른쪽 기둥 1개소와 상부의 트러스요소 또는 보요소는 수치해석모형으로, 왼쪽기둥 1개소는 물리적 부분구조모형으로 선택하여 요소의 성능 및 거동을 평가하였다. 실험은 1자유도 또는 3자유도만을 고려하여 실시간으로 하이브리드 실험을 수행하였으며, 이를 위한 제어 알고리즘은 MATLAB/Simulink를 이용한 방법과 OpenSees, OpenFresco와 xPCTarget를 이용하는 방법으로 나누어 수행하였다. 그리고 수치해석모형과 물리적 부분구조모형의 실시간 데이터 통신을 위하여 SCRAMNet을 사용하였다. 파이버단면을 이용한 구조해석이 가능한 OpenSees를 사용하여 수치해석을 실시하였으며, 실시간 하이브리드 실험결과를 이와 비교하였다. 단순한 구조모형을 이용하여 제어시스템의 유효성을 검증하고자 실시간 하이브리드 실험이 실시되었으며, 추후 심각한 비선형성을 갖거나 복잡한 구조물의 하이브리드 실험으로 확장할 예정이다.