طراحی سیستم کنترل ترکیبی مبتنی بر فازی برای کاهش ارتعاش سازه با استفاده از مخزن پشت‌بام و میراگر مغناطیسی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 ایران-تبریز-دانشگاه تبریز-دانشکده برق و کامپیوتر

2 ایران-دانشگاه تبریز-دانشکده عمران

3 ایران-دانشگاه تبریز-دانشکده برق و کامپیوتر

4 دانشکده مهندسی عمران - دانشگاه تبریز

10.22034/ceej.2025.62705.2374

چکیده

سیستم‌های کنترل ترکیبی به‌منظور بهره‌مندی از مزایای سیستم‌های کنترل غیرفعال و نیمه‌فعال به‌کار می‌روند. در این پژوهش یک سیستم کنترلی ترکیبی نوین معرفی می‌شود که تلفیقی از میراگر جرمی مایع تنظیم‌شونده و میراگر مغناطیسی است. مخازن عمیق با استفاده از روش هازنر به‌عنوان میراگر جرمی مایع تنظیم‌شونده در نظر گرفته می‌شوند. این مخازن که در دسته سیستم‌های کنترل غیرفعال قرار می‌گیرند، در پشت‌بام سازه نصب می‌شوند و پارامترهای آن به کمک الگوریتم جستجوی الگو بهینه‌سازی می‌شوند. میراگر مغناطیسی به‌عنوان سیستم نیمه‌فعال در طبقه آخر سازه نصب می‌شود و ولتاژ ورودی آن با استفاده از کنترل‌کننده فازی محاسبه می‌شود. درنتیجه نیروی کنترلی لازم برای کاهش پاسخ سازه مجهز به سیستم کنترل ترکیبی به‌دست می‌آید. نتایج تحلیل 20 نوع سیستم کنترل ترکیبی با ابعاد مختلف مخزن برای دو ارتعاش زلزله حوزه دور و دو ارتعاش زلزله حوزه نزدیک نشان می‌دهند که با به‌کارگیری سیستم کنترل ترکیبی معرفی‌شده، میانگین پاسخ جابه‌جایی و شتاب سازه می‌توانند به‌ترتیب تا 40 درصد و 30 درصد کاهش یابند. همچنین با بررسی تأثیر ارتفاع مایع و حجم مخزن مشخص می‌شود که افزایش ارتفاع مایع و حجم مخزن می‌تواند بر کاهش پاسخ‌های جابه‌جایی و شتاب سازه تأثیر مثبت بگذارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Designing a fuzzy-based hybrid control system to reduce structure vibration using rooftop tank and MR damper

نویسندگان [English]

  • Sehraneh Ghaemi 1
  • Alireza Aran 2
  • Mahdi Mansoury 3
  • Javad Katebi 4
1 Iran-Tabriz-University of Tabriz-Faculty of Electrical and Computer engineering
2 Faculty of Civil engineering-University of Tabriz-Tabriz
3 Faculty of Electrical and Computer engineering-University of Tabriz-Iran
4 Faculty of Civil Engineering-University of Tabriz
چکیده [English]

Hybrid control systems take advantage of passive and semi-active control systems. In this research, a new hybrid control system is proposed, combining a tuned liquid mass damper and an MR damper. Deep tanks are considered as tuned liquid mass dampers using Housner’s method. These tanks, classified as passive control systems, are installed on the roof of the structure, and a pattern search algorithm optimizes their parameters. The MR damper is installed as a semi-active system on the last floor of the structure, and its voltage is calculated using a fuzzy controller. The fuzzy controller, a type of logic controller that uses fuzzy logic to map the input to output, allows the MR damper's voltage to be adjusted in real-time based on the current state of the structure. As a result, the necessary control force to reduce the structure's response is obtained by equipping the hybrid control system. The analysis results of the 20 types of proposed hybrid control systems with different tank dimensions for two far-field and two near-field earthquake vibrations show that the average response of displacement and acceleration of the structure can be reduced by 45% and 30%, respectively. Also, by examining the effect of liquid height and tank volume, it is demonstrated that increasing the liquid height and tank volume can positively affect reducing the structure's displacement and acceleration responses.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hybrid control
  • MR damper
  • tuned liquid mass damper
  • tank
  • optimization
  • Housner model