کنترل فعال سازه‌های مجهز به میراگر جرمی فعال با استفاده از توابع BPF

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

چکیده

ایمنی و کارایی سازه­ها تحت اثر پدیده­های طبیعی همچون زلزله­های شدید همواره از دغدغه­های اساسی در طراحی سازه­ها بوده­اند. اخیراً گسترش کنترل سازه­ها به صورت غیر فعال، نیمه فعال و فعال مورد توجه ویژه­ای قرار گرفته است. میراگر جرمی فعال یکی از ابزارهای کنترلی فعال می­باشد. اساس کار این سیستم همانند سیستم کنترل غیر فعال با میراگر جرمی تنظیم شده می­باشد؛ با این تفاوت که یک عملگر فعال و یا یک محرک بر سیستم غیر فعال اضافه می­شود. توابع BPF توابع ویژه­ای هستند که در مسائل انتگرالی و دیفرانسیلی به دلیل تعاریف صریح و فرمول­بندی ساده آن دارای مزیت­های زیادی هستند. در این مقاله با بهره­گیری از مزیت­های توابع BPF نظیر تعریف ساده آن­ها که باعث تقریب ساده مسائل پیچیده می­شود، در کنترل فعال سازه مجهز به میراگر جرمی فعال راه حلی ارائه شده است. پس از فرمول­بندی مسأله کنترل با استفاده از این توابع با مدل­سازی یک سازه 10 طبقه، دقت روش پیشنهادی مبتنی بر توابع BPF با نتایج حاصل از روش LQR مقایسه شده است. نتایج حاکی از آن هستند که با کاهش هزینه محاسباتی روش پیشنهادی از دقت بالایی برخوردار می­باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Active Control of Structures Equipped By Active Mass Damper Using Block Pulse Functions

نویسندگان [English]

  • Amir Younespour
  • Hosein Ghaffarzadeh
Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz

کلیدواژه‌ها [English]

  • Active control
  • Seismic response
  • Active mass damper
  • Block pulse functions
 
[1]    Cheng, F. Y., Jiang, H., Lou, K., "Smart Structures Innovative Systems for Seismic Response Control", Taylor & Francis Group CRC press, London, 2008, pp 159-233.
[2]    Pourzeynali, S., Lavasani, H., Modarayi, A. H.,  "Active Control of High Rise Building Structures Using Fuzzy Logic and Genetic Algorithms", Journal of Engineering Structures, 2007, 29, 346-357.
[3]    Choi, K. M., Cho, S. W. Kim, D. O. Lee, I. W., "Active Control for Seismic Response Reduction using Modal-fuzzy Approach", Journal of Solids and Structures, 2005, 42, 4779-4794.
[4]    Dyke, S. J., Spencer, B. F., Quast, P., Sain, M. K., Kaspari, D. C., Soong, T. T.," Acceleration Feedback Control of MDOF Structures", Journal of Engineering Mechanics, 1996, 122 (9), 907-917.
[5]    Spencer, B. F., Dyke, S. J., Doeskar, H. S., "Benchmark Problem in Structural Control Part 1: Active Mass Driver System, and Part 2: Active Tendon System", Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 1998, 27 (11), 1127-1147.
[6]    Nishimura, I., Kobori, T., Sakamoto, M., Koshika, N., Sasaki, K., Ohrui, S., "Active Tuned Mass Damper", Smart Materials and Structures, 1992, 1 (4), 306-311.
[7]    Chang, C. H., Soong, T. T., "Structural Control Using Active Tuned Mass Dampers", Journal of Engineering Mechanics Division, 1980, 108 (2), 1091-1098.
[8]    Soong, T. T., Spencer, B. F., "Supplemental Energy Dissipation: State-Of-The Art And State-of-The-Practice", Engineering Structures, 2002, 24, 243-259.
[9]    Jiang, Z. H., Schaufelberger, W., "Block Pulse Functions and Their Applications in Control Systems", Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 1992, pp 169-202.
[10] Riad, R., "Two-Dimensional Block Pulse Functions Series Solution of A System of First-Order Partial Differential Equations", Science Section Computational, 1995, 15, 9-21.
[11] Wang, X. T. "Numerical Solutions of Optimal Control for Time Delay Systems by Hybrid of Block-Pulse Functions and Legendre Polynomials", Journal of Applied Mathematics and Computation, 2007, 184, 849-856.
[12] Bryson, A. E., Ho, Y. C., "Applied Optimal Control", John Wiley & Sons, New York, 1975.
[13] MathWorks, Inc., "MATLAB, version 8.0.0.7", U.S and International Patents, 2012.