کنترل غیرمتمرکز سازه‌های ساختمانی برشی بلند در برابر گسیختگی‌های سنسور‌‌‌ها و عدم قطعیت در تحریکات زلزله

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 تبریز-دانشگاه تبریز-بلوار 29 بهمن- دانشکده مهندسی عمران- گروه سازه

2 سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

این مقاله از کنترلر مقاوم 𝐻∞ با فیدبک استاتیکی خروجی و تئوری نامساوی‌های ماتریسی خطی(LMI) و نیز تعدادی تغییرات در متغیر‌های LMI برای مقاوم سازی سازه‌های ساختمانی برشی در مقابل انواع عدم قطعیت‌ها و نیز نیرو‌های دینامیکی زلزله و باد استفاده می‌کند. برای جلوگیری از از بین رفتن عملکرد کل سیستم در اثر از کار افتادن کنترلر مرکزی، جلوگیری از جابه جایی حجم زیادی از داده‌ها بین سنسور‌ها و کنترلر و نیز مسائل اقتصادی، بحث جایگزینی روش کنترل متمرکز با کنترل غیر متمرکز درانواع مختلف شامل کنترل کاملا‌غیرمتمرکز و کنترل غیرمتمرکزجزئی‌درگیر و غیردرگیر مورد مطالعه قرار می‌گیرد و سپس میزان مقاومت روش مذکور هم در کنترل متمرکز و هم در کنترل‌های غیرمتمرکز در برابر نیرو‌های دینامیکی مانند زلزله، عدم قطعیت در تحریکات زلزله و شکست سنسورها ارزیابی می‌شود و با یکدیگر مقایسه می‌شود. در نهایت پاسخ‌های حاصل از الگوریتم کنترلی مورد استفاده با نتایج حاصل از کنترل رگولاتور درجه دوم خطی (LQR) مقایسه می‌شود. برای این ارزیابی دو مثال عددی حل شده‌است. یک سازه‌ی برشی 5 طبقه و یک سازه‌ی برشی بنچ مارک 20 طبقه. بر اساس نتایج، الگوریتم مذکور کاملا در برابر گسیختگی سنسورها مقاوم است، همچنین کنترلرهای غیرمتمرکز نتایج بسیار نزدیکی به کنترلر متمرکز دارند. عدم قطعیت تحریکات زلزله تغییراتی در پاسخ‌ها ایجاد می‌کند ولی باز هم پاسخ‌های کنترل شده به طور قابل توجهی کمتر از پاسخ‌های کنترل‌نشده هستند. لازم به ذکر است که روش مورد استفاده پاسخ‌ها را به صورت قابل ملاحظه‌ای کمتر از روش کنترلی LQR کاهش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Decentralized Control of Tall Shear Building Structures against the sensor faults under the uncertain earthquake excitatins

نویسندگان [English]

  • Hosein Ghaffarzadeh 1
  • Roya Raji 2
  • Ali Hadidi 2
1 Tabriz, Tabriz university, civil engineering faculty
2 Structure, Civil engineering faculty, Tabriz university, Tabriz, Iran
چکیده [English]

This work uses the H_∞ static output-feedback controller with linear matrix inequality (LMI) theory and some variations in LMI variables for retrofitting the shear structures against a variety of uncertainties as well as the dynamic forces of the earthquake and wind. To prevent the system from losing control due to the failure of the central controller, preventing the large amount of data transfer between sensors and controller, as well as economic issues, the discussion of the replacement of a centralized control with decentralized control in various types, including fully decentralized controller, partial coupled and uncoupled decentralized controllers is studied. Then the robustness of the method is evaluated both in centralized control and in decentralized control against dynamic forces such as earthquakes, uncertainty in earthquake excitations and failure of sensors, and are compared with each other. Finally, the responses obtained from the control algorithm used are compared with the results of the linear quadratic regulator control (LQR). Two numerical examples are solved for this assessment. A 5-story shear building structure and a 20-story bench mark structure. Based on the results, the algorithm is completely resistant to the failure of the sensors, as well as decentralized controllers have very close results to the central controller. The uncertainty of earthquake provokes changes in responses, but the controlled responses are significantly less than uncontrolled responses. It should be noted that the method used reduces the responses considerably less than the LQR control method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • active control
  • decentralized control
  • Robust Control
  • Uncertainty
  • Earthquake excitation