عنوان

طراحی کنترلر مقاوم با ملاحظه تأخیر زمانی و خرابی حسگرها

Number

پ۲۸۳۴۳

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

طراحی کنترلر مقاوم با ملاحظه تأخیر زمانی و خرابی حسگرها

First Statement of Responsibility

علیرضا آران

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی عمران

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۱

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۹۸ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Date of degree

۱۴۰۱/۰۶/۲۳

Text of Note

مدل ریاضی هر سیستم واقعی همواره تقریبی از سیستم دینامیکی واقعی است. در مدل‌ کردن سیستم کنترل ارتعاش فعال که یکی از مؤثرترین روش‌های موجود برای محافظت از سازه‌های ساختمانی در برابر نیروهای زلزله است، همواره عدم‌قطعیت‌ها حضور دارند. برای در نظر گرفتن عدم‌قطعیت‌ها در طراحی سیستم‌های کنترل فعال سه رویکرد کلی وجود دارد. در رویکرد اول، الگوریتم کنترلی خاصی برای سازه پیش‌بینی می‌شود و نتایج پاسخ سازه در حضور عدم‌قطعیت‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد. الگوریتم کنترل فعال سازه در شرایط میرایی بحرانی یکی از الگوریتم‌های پیشنهادی است. زمانی‌که سازه در شرایط میرایی بحرانی قرار می‌گیرد، پاسخ‌های جابه‌جایی و سرعت بطور طبیعی کمینه می‌شوند. در این حالت، شاخص عملکرد سیستم فقط به نیروی کنترلی مرتبط می‌شود. شرایط میرایی بحرانی بسیار حساس نسبت به تغییر مشخصات مکانیکی و کنترلی سیستم می‌باشد؛ لذا بررسی وضعیت کنترل سازه در حضور عدم‌قطعیت‌ها یک امر مهم تلقی می‌شود. در رویکرد دوم و سوم، حل مسئله H_∞ و تضمین پایداری سیستم با استفاده از تابع لیاپانوف و ناتساوی‌های ماتریسی خطی مورد بررسی قرار می‌گیرد. در تضمین پایداری سیستم، عدم‌قطعیت‌هایی نظیر نامعینی پارامتری، تأخیر زمانی، خطا و گسیختگی سنسور/محرک در نظر گرفته می‌شوند. تفاوت رویکرد دوم و سوم در تحلیل قوام و طراحی کنترل‌کننده مقاوم می‌باشد. در رویکرد دوم، درصورتی‌که کنترل‌کننده معینی برای سیستم طراحی شده باشد، تحلیل قوام آن کنترل‌کننده در حضور عدم‌قطعیت‌ها مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. در رویکرد سوم، کنترل‌کننده مقاوم با حل مسئله H_∞ به کمک ناتساوی‌های ماتریسی خطی طراحی می‌شود. در این پایان‌نامه، رویکرد اول برای ارزیابی عدم‌قطعیت‌ها و پاسخ‌های حاشیه‌ای سازه در شرایط میرایی بحرانی بررسی شده و نشان داده می‌شود که عدم‌قطعیت در پارامتر جرم بیشترین تأثیر را در پاسخ‌های سازه دارد. در بررسی رویکرد دوم، آنالیز قوام سازه با فرض کنترل‌کننده طراحی شده در شرایط میرایی بحرانی در حضور انواع عدم‌قطعیت‌ها ارزیابی می‌شود. در این حالت، تأثیر هرکدام از عدم‌قطعیت‌ها در نتایج پاسخ‌ها بدست می‌آید و مقاوم بودن الگوریتم کنترلی در شرایط میرایی بحرانی نتیجه می‌شود. در رویکرد سوم، برای انواع سازه‌ها متناسب با جایگیری مختلف محرک‌ها، کنترل‌کننده مقاوم با حل مسئله H_∞ به کمک ناتساوی‌های ماتریسی خطی طراحی شده و تأثیر هرکدام از عدم‌قطعیت‌ها نشان داده می‌شود. همچنین جانمایی مناسب محرک‌ها در حضور عدم‌قطعیت‌ها ارزیابی شده و عوامل تأثیرگذار بر تصمیم طراح در جانمایی محرک‌ها بررسی می‌شود. در انتها، رویکرد دوم و سوم با یکدیگر مقایسه می‌شوند و قوام کنترل‌کننده‌های طراحی شده در برابر عدم‌قطعیت‌ها مورد ارزیابی قرار می‌گیرند.

Text of Note

Abstract:A mathematical model of any real system is always just an approximation of the real dynamic system. There are always uncertainties in modeling an active vibration control system, which is one of the most efficient methods available to protect building structures against earthquakes. There are three general approaches to consider uncertainties in the design of active control systems. In the first approach, a specific control algorithm is predicted for the structure and the response results of the structure are evaluated in the presence of uncertainties. The active structural control algorithm based on the critically damped condition is one of the newly proposed algorithms. When a structure is in the critically damped state, the displacement and velocity responses of the structure are naturally minimized. Therefore, the system performance index is only related to the control force. The critically damped condition of the structure is very sensitive to changes in the mechanical and control properties of the system. In the second and third approaches, solving the H_∞ problem and ensuring the stability of the system is investigated using the Lyapunov function and linear matrix inequalities. In guaranteeing the stability of the system, uncertainties such as parametric uncertainty, time delay, sensor/actuator fault, and failure are considered. The difference between the second and third approaches is in robust analysis and robust controller design. In the second approach, if a certain controller was designed for the system, the robust analysis of the controller is evaluated in the presence of uncertainties. In the third approach, the robust controller is designed by solving the H_∞ problem with linear matrix inequalities. In this thesis, the first approach to evaluate the uncertainties and marginal responses of the structure in critically damped condition is investigated. It is shown that the uncertainty of mass has the greatest effect on the structural responses. In the review of the second approach, the robust analysis of the structure is evaluated with the assumption of the controller based on the critically damped condition in presence of various uncertainties. In this case, the effect of each uncertainty is obtained and the robustness of the introduced control algorithm is proved. In the third approach, for various structures with different positioning of actuators, the robust controller is designed by solving the H_∞ problem with the help of linear matrix inequalities ,and the effect of each uncertainty is shown. Also, the appropriate placement of the actuators is evaluated in the presence of uncertainties ,and the influencing factors on the designer's decision in the placement of the actuators are investigated. Finally, the second and third approaches are compared ,and the robustness of the designed controllers against uncertainties is investigated.

Variant Title

Robust controller design with consideration of time delay and sensors failure

Entry Element

‏‏آران،

Part of Name Other than Entry Element

علیرضا ‏

Relator Code

تهیه کننده

Entry Element

‏‏غفارزاده‏،

Entry Element

‏کاتبی،

Part of Name Other than Entry Element

حسین‏

Part of Name Other than Entry Element

جواد ‏

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏تبریز