جانمایی بهینه تاندون‌های فعال با در نظر گرفتن انواع عدم‌قطعیت‌ها

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانکشده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

10.22034/ceej.2023.57541.2273

چکیده

در طراحی سیستم‌های کنترل فعال، بهینه‌یابی تعداد و محل محرک‌ها نه تنها نقش مهمی در کنترل سازه‌ها دارند، بلکه منجر به پیاده‌سازی مقرون به صرفه سیستم کنترلی می‌شوند. جهت جایابی بهینه محرک‌ها، توابع هزینه و شاخص‌های تصمیم مختلفی می‌توانند توسط طراح بررسی شوند. اما باتوجه به حضور اجتناب‌ناپذیر انواع عدم‌قطعیت‌ها در سیستم‌های کنترل فعال مانند تأخیر زمانی، عدم‌قطعیت پارامترها و خطای سنسورها/محرک‌ها، بایستی عدم‌قطعیت‌های مذکور در طراحی کنترل‌کننده لحاظ شوند. در این پژوهش، جانمایی بهینه محرک‌ها برای سیستم کنترلی تاندون‌های فعال در حضور انواع عدم‌قطعیت‌ها بررسی می‌شود و تأثیر هریک از آن‌ها ارزیابی می‌شود. بدین منظور، هفت سازه برشی سه طبقه و سی و یک سازه برشی پنج طبقه با جایگیری مختلف تاندون‌های فعال تحت ارتعاش زلزله ساختگی در نظر گرفته می‌شوند. با بررسی حضور همزمان تأخیر زمانی و عدم‌قطعیت پارامتری نشان داده می‌شود که برخی حالات جایگیری تاندون‌های فعال به عدم‌قطعیت پارامترها حساس‌تر بوده و کنترل‌کننده طراحی شده تأخیر زمانی مجاز کمتری را پوشش می‌دهد. بنابراین، عدم‌قطعیت پارامتری در جانمایی بهینه تاندون‌های فعال می‌تواند نقش اساسی داشته باشد. همچنین پاسخ‌های جابه‌جایی، سرعت، شتاب و نیروی کنترلی در حضور تأخیر زمانی و عدم‌قطعیت پارامترها ارزیابی شده و عملکرد هرکدام از حالات جایگیری تاندون‌های فعال بررسی می‌شوند. بررسی خطای سنسورها/محرک‌ها به همراه عدم‌قطعیت‌های پارامترها و تأخیر زمانی نشان می‌دهد که این نوع عدم‌قطعیت در تعیین جانمایی بهینه تاندون‌های فعال نقش چندانی ندارد؛ بنابراین، می‌توان از عدم‌قطعیت خطای سنسورها/محرک‌ها در جایابی بهینه تاندون‌های فعال صرف‌نظر کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimally placement of active tendons with consideration of various uncertainties

نویسنده [English]

  • Alireza Aran
Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz
چکیده [English]

Optimizing the number and location of actuators in active control systems play a vital role in controlling structures and reducing the cost of implementation of the control systems. Several cost functions and decision indices can be checked by the designer in order to optimal actuator placement. However, due to the inevitable presence of various uncertainties in active control systems, such as time delay, parametric uncertainty, and sensor/actuator faults, the aforementioned uncertainties should be included in the controller design. In this research, the optimal location of actuators for the active tendons control system is investigated in the presence of uncertainties, and the effect of each of them is evaluated. For this purpose, three and five-story shear structures with different locations of active tendons are considered which are vibrated by a synthetic earthquake. By examining the simultaneous presence of time delay and parametric uncertainty, it is shown that the location of active tendons is more sensitive to parametric uncertainty. Studying the sensor/actuator faults along with the time delay and parametric uncertainty illustrates that this type of uncertainty does not play a significant role in determining the optimal placement of the active tendons. Therefore, the uncertainty of the sensor/actuator fault can be ignored.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Optimally Actuators Placement
  • Active Tendons
  • Parametric Uncertainty
  • Time Delay
  • Sensor Faults
  • Actuator Faults