عنوان

کنترل فعال غیرمتمرکز مقاوم سازه‌های با مقیاس بزرگ تحت تحریکات زلزله,‮‭Robust Decentralized Active Control of Structures in Large Scales under Earth-quake Excitation‬

Number

‭۲۱۸۸۱پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

کنترل فعال غیرمتمرکز مقاوم سازه‌های با مقیاس بزرگ تحت تحریکات زلزله

Parallel Title Proper

‮‭Robust Decentralized Active Control of Structures in Large Scales under Earth-quake Excitation‬

First Statement of Responsibility

/رویا راجی

Name of Publisher, Distributor, etc.

: عمران

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۸‬

Name of Manufacturer

، افشاری

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۱۷۶‬ص‬

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

سازه

Date of degree

‮‭۱۳۹۸/۰۶/۱۷‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

بیشتر روش‌های کنترل به‌صورت طبیعی متمرکز هستند، به‌عبارت‌دیگر داده‌های پاسخ سازه‌ای جمع‌آوری‌شده توسط سنسورها، به کنترل‌کننده مرکزی فرستاده می‌شوند، در آنجا دستورات کنترل تهیه‌شده، اطلاعات به تمام محرک‌ها به‌صورت متمرکز فرستاده می‌شوند .در عمل نه‌تنها انتقال حجم زیاد داده‌ها بین تعداد زیادی از سنسورها و کنترل‌کننده مرکزی دشوار است بلکه کنترل‌کننده مرکزی باید برای سازه‌های با مقیاس بزرگ طراحی شود .به‌این‌ترتیب با توجه به این موضوع، سیستم کنترل متمرکز نسبت به خرابی و گسیختگی بسیار حساس است .برای حل این مشکلات، کنترل غیرمتمرکز برای افزایش عملکرد کنترل فعال پیشنهاد می‌شود .در کنترل غیرمتمرکز سیستم به چندین زیرسیستم تقسیم می‌شود .کنترل غیرمتمرکز در ‮‭۳‬ مدل انجام می‌گیرد .کنترل غیرمتمرکز سلسله مراتبی، کنترل کاملا غیرمتمرکز و کنترل غیرمتمرکز جزئی .کنترل مقاوم به‌صورت کنترل دستگاه‌های غیرقطعی با دینامیک‌های غیرقطعی تحت اختلالات غیرقطعی تعریف می‌شود .برای اجرای عملی دستگاه‌های کنترل فعال در سازه‌های مهندسی با مقیاس بزرگ، در انتخاب روش کنترل، چندین مساله ضروری بایستی در نظر گرفته شود .ادامه چکیده :درمیان این مسائل توانایی روش انتخابی برای تضمین حفظ مقاومت و پایداری سازه بسیار مهم است .بعضی ویژگی‌ها در پارامترهای سازه‌ای مانند میرایی، سختی و ... دارای عدم قطعیت هستند، همچنین بارهای زلزله وارد برسازه نیز تصادفی هستند .در عمل تعداد سنسورهای به‌کاررفته در سازه برای سازه با مقیاس کامل، معمولا کمتر از تعداد درجات آزادی سازه است .بنابراین یک فیدبک خروجی استاتیکی یا یک مشاهده‌گر برای تولید نیروی کنترل، موردنیاز است .در هر دو حالت، روش کنترل بایستی قادر به جلوگیری از یک کاهش اساسی در عملکرد کنترل باشد .درنتیجه به خاطر پیچیدگی مساله کنترل، طراحی یک روش مناسب مقاوم برای کنترل سازه بسیار مهم است .گسیختگی سنسورها و تاثیر آن بر پاسخ‌های سازه‌ای و نیز بررسی مقاومت و پایداری روش کنترلی به‌کاررفته در کنترل سازه‌ها در مقابل این گسیختگی‌ها نکته‌ی حائز اهمیت دیگری است که بایستی موردبررسی قرار گیرد .در سیستم‌های کنترل هوشمند گسیختگی سنسورها منجر به پایین آمدن کارایی روش کنترلی می‌شود، ازاین‌رو به کار بردن یک روش کنترلی که در برابر گسیختگی سنسورها پایداری سیستم را حفظ نموده، کاهش قابل‌ملاحظه‌ای در پاسخ‌های سازه‌ای ایجاد نماید اهمیت بسیاری دارد .این پژوهش عملکرد کنترل‌کننده _‮‭H‬ با فیدبک استاتیکی خروجی را برای کاهش پاسخ‌های دینامیکی سازه‌های برشی ‮‭۵‬ و ‮‭۲۰‬ طبقه تحت تحریکات زلزله و با عدم قطعیت پارامتریک، عدم قطعیت در تحریکات زلزله و گسیختگی سنسورها بررسی می‌کند .تئوری کنترل نامساوی ماتریسی خطی ‮‭(LMI)‬ در این سیستم به کار گرفته می‌شود و سپس برای دستیابی به فرمول‌بندی مطلوب مقداری تغییر در متغیرهای‮‭LMI‬ ایجاد می‌شود .عدم قطعیت پارامتریک و نیز عدم قطعیت در تحریکات زلزله و اثرات آن‌ها در پاسخ‌های سازه‌ای بررسی می‌شود .همچنین عملکرد کنترل‌کننده‌های غیرمتمرکز در این تحقیق ارزیابی‌شده است .برای این منظور مقایسه‌ای بین عملکرد کنترل‌کننده متمرکز، کنترل‌کننده کاملا غیرمتمرکز و کنترل‌کننده‌های غیرمتمرکز جزئی درگیر و غیر درگیر ادامه چکیده :انجام شده است .همچنین تأثیر تغییر تعداد طبقات در زیر سازه‌ها روی پاسخ‌های سازه‌ای بررسی‌شده است .از دیگر موارد موردبررسی مسئله‌ی گسیختگی سنسورها و میزان اثرگذاری آن‌ها بر روی پاسخ‌های سازه‌ای می‌باشد .نهایتا روش کنترل مقاوم _‮‭H‬ با روش کنترلی ‮‭LQR‬ مقایسه شده است .به‌طور خلاصه می‌توان گفت که در این پژوهش سعی بر استفاده از یک روش کنترل مقاوم و غیرمتمرکز است که در برابر بعضی عدم قطعیت‌ها و نیز خرابی سنسورها در سازه‌های با مقیاس بزرگ تحت تحریکات زلزله پایداری و عملکرد سیستم را حفظ نماید .نتایج حاکی از آن است که روش کنترل _‮‭H‬ به‌کاررفته در سازه‌های بلند در حالت غیرمتمرکز مشابه باحالت متمرکز کاهش قابل‌ملاحظه‌ای در پاسخ‌های سازه‌ای ایجاد نموده است، روش مذکور در برابر عدم قطعیت‌های پارامتریک و گسیختگی سنسورها مقاومت خوبی نشان می‌دهد و پاسخ‌های سازه‌ای را به‌طور قابل‌توجهی می‌کاهد، همچنین در مقایسه با روش کنترلی ‮‭LQR‬ پاسخ‌های کوچک‌تری ایجاد می‌کند

Text of Note

In the past decades, various control strategies have been developed to control the vibration of structures to reduce the risk of earthquake and wind. But since the effects of earthquake or wind forces can not be easily achieved or carefully measured in real terms, algorithms must be used to control the structure and determine the unknown external loading together. Most control methods are naturally centralized, in other words, structural response data collected by sensors is sent to the central controller, where control commands are provided, and the information is sent to all the actuators in a centralized manner. In practice, not only is it difficult to transfer large volumes of data between a large number of sensors and a central controller, but the central controller should be designed for large-scale structures. In this way, the centralized control system is very sensitive to failures and damages. To solve these problems, decentralized control is proposed to improve active control performance. Robust control is defined as the controling the unknown systems by unknown dynamics under undetermined disturbances. To implement the active control systems in large-scale engineering structures, several crucial issues have to be considered in choosing the control method. Among these issues, the ability of selected method to ensure the robustness and stability of the structure is very important. Some of the characteristics are uncertain in structural parameters such as damping, stiffness and ..., and also the earthquake loads on the structure are random. In practice, the number of sensors used in a structure for a full scale structure is usually less than the number of degrees of freedom. Therefore, a static output feedback or an observer is required to generate control force. In both cases, the control method must be able to prevent a significant reduction in the control performance. Consequently, due to the complexity of the control problem, designing a robust method for controlling the structure is very important. This paper investigates the operation of the H_ static output-feedback controller to reduce dynamic responses under seismic excitation on the five story and benchmark 20 story building with parametric uncertainties, earthquake excitations uncertainties and sensor falures. Linear matrix inequality (LMI) control theory is applied in this system and then to achieve the desired LMI formulations, some transformations of the LMI variables is used. Also the operation of the decentralized controllers is investigated in this paper. For this purpose the comparison between the performance of the centralized, fully decentralized and partial decentralized controllers in uncoupled and coupled cases is performed. Also the effect of the changing the number of stories in substructures is considered. Other issue is the sensors failures problem and their effects on the structural responses. Finally, the H_robust control method was compared with the LQR control method. Based on the numerical results, he results indicate that the H_ control method used in high structures has a very good performance and, against the parametric uncertainties and failure of the sensors, exhibit good robustness and also significantly reduces the responses. Furthermore comparison to the LQR control method, H_ gets the closest results to the centralized case. The results indicate the high applicability of the used control algorithm in the tall shear buildings to reduce the structural responses

Parallel Title

‮‭Robust Decentralized Active Control of Structures in Large Scales under Earth-quake Excitation‬

رویا راجی

Raji, Roya

حدیدی، علی، استادراهنما

غفارزاده، حسین، استادراهنما

صفری، امین، استادمشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی