اثر پارامترهای الگوریتم‌ پیش‌بین مدل در کنترل ارتعاشات ‌سازه‌ها با میراگر MR

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه محقق اردبیلی - دانشکده مهندسی - گروه عمران

2 گروه مهندسی عمران، دانشکدۀ فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی

3 دانشجوی دکتری سازه،گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

10.22034/ceej.2025.64029.2387

چکیده

کنترل ارتعاشات سازه با استفاده از میراگر سیال مغناطیسی (MR) از جمله راه‌کارهای مؤثر در مستهلک کردن نیروهای دینامیکی ناشی از زلزله می‌باشد. عملکرد این ابزار در استهلاک انرژی مبتنی بر اعمال لحظه‌ای ولتاژ به میراگر است که در نتیجه نیروی کنترلی مورد نیاز در فرآیند کنترل نیز تأمین می‌گردد. برای به‌دست آوردن میزان ولتاژ اعمالی به MR جهت تولید نیروی کنترلی انتخاب یک الگوریتم کنترل مناسب ضروری می‌باشد. در میان الگوریتم‌های رایج، کنترل پیش‌بین مدل (MPC) از مزایایی هم‌چون سرعت و کارآیی محاسباتی، قابلیت اجرای برخط در زمان واقعی، جبران ذاتی تأخیر زمانی و ارضای قیود برخوردار است. این الگوریتم دارای پارامترهایی هم‌چون مسیر مرجع، افق پیش‌بین (NP) و افق کنترل (Nc) می‌باشد که می‌تواند بر دقت و کارآیی الگوریتم MPC تأثیرگذار باشد. هدف این پژوهش مطالعه اثر هم‌زمان پارامترهای NP و Nc در کارآیی کنترلر MPC برای سازه مجهز به میراگر MR است. سازه‌های مورد مطالعه در این تحقیق دو قاب برشی سه و پنج طبقه مجهز به میراگر MR می‌باشد که تحت تحریک زلزله قرار گرفته‌اند. در فرآیند کنترل جهت بررسی اثر پارامترها، ابتدا ماتریس‌های وزنی حالت‌ها و نیروی کنترلی تنظیم شده و سپس اثر توأم NP و Nc مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد انتخاب مقدار 10 ± (10 × DOF) ≃ NP و (10 × DOF)≃ Nc عملکرد مطلوب‌تری از حیث دست‌یابی به اهداف کنترل داشته و انتخاب مقادیر بالاتر تنها باعث افزایش حجم محاسبات و زمان احرای الگوریتم MPC می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effects of model predictive algorithm parameters on vibration control of structures with MR damper

نویسندگان [English]

  • Amin Gholizad 1
  • Mortaza Ghorbani-uri 2
  • Mona Shoaei-parchin 3
1 Civil Engineering Department Faculty of Engineering University of Mohaghegh Ardabili
2 Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili
3 Phd student of Structural Engineering, Civil Eng. Dept., Faculty of Eng., University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده [English]

The simultaneous effect of the prediction horizon (Np) and control horizon (Nc) parameters on the efficiency of MPC controller for the structure equipped with MR damper has been studied in this research. The modeled structures are two three- and five-story shear frames equipped with MR dampers that have been subjected to earthquake excitation. In the control process, in order to check the effect of the parameters, first the states and control force weight matrices have been adjusted and then the combined effect of the Np and Nc has been investigated. The MPC algorithm has been successful in reducing the structural response compared to the uncontrolled state. By initially adjusting the weights and keeping them constant in the process of studying the effect of the Np and Nc, it was observed that the selection of the Np value is about 10 times the number of dofs of the structure (with about ±10 tolerance) and the Nc is approximately Equal to the Nc (with about ±10 tolerance) has a better performance in terms of achieving the control goals, and choosing higher values does not have better effect on improving the control performance and only increases the amount of MPC calculations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Prediction horizon
  • Control horizon
  • Model Predictive Control
  • Structural Vibration Control
  • Magnetorheological Damper