بهبود کنترل لرزه ای سازه های قابی در برابر زلزله های دور و نزدیک گسل با استراتژی جدید کنترل گر بهینه خطی گوسی

در این مقاله الگوریتم اصلاح شده کنترل گر بهینه خطی گوسی برای کنترل موثرتر پاسخ لرزه ای سازه های قابی پیشنهاد می گردد. بارهای محیطی (نظیر زمین لرزه) در همان لحظه محاسبه و اعمال نیروی کنترل بر سازه، قابل اندازه گیری نیستند. از اینرو، این بارها در الگوریتم-های کنترل متداول از جمله تنظیم گر درجه دوم خطی و کنترل گر بهینه خطی گوسی، لحاظ نمی شوند. بنابراین فرمان کنترل گر بهینه LQG، صرفا متناسب با حالت تقریبی سازه در لحظه اعمال نیروی کنترل است. در الگوریتم کنترل پیشنهادی، با بهره مندی از یک متغیر جدید، شتاب زلزله، در معادله تخمین گر فیلتر کالمن و تنظیم گر بهینه درنظر گرفته می شود. بر اساس روش پیشنهادی، دو نوع استراتژی کنترل ارائه می گردد. فرمان کنترلی اول شامل نیروی کنترل، ضریبی از حالت تقریبی سیستم و خروجی سنجش حسگرها، در گام زمانی پیشین، است. این حالت تقریبی سیستم در فرمان کنترل اول توسط الگوریتم فیلتر کالمن متداول و شناخته شده محاسبه می گردد. در حالی که در استراتژی کنترلی دوم، نخست تخمین گر فیلتر کالمن بر اساس معادلات فضای حالت جدید اصلاح شده، و سپس از مقادیر حالت تقریبی سازه بدست آمده از آن، در محاسبه فرمان کنترل بهره گرفته می شود. تحلیل عددی کنترل فعال سازه هفت طبقه، جهت ارزیابی تاثیر دو کنترل گر پیشنهادی در کاهش پاسخ لرزه ای سازه تحت زلزله های نزدیک و دور از گسل و مقایسه آنها با پاسخ سازه بدون کنترل و با کنترل گر متداول LQG، انجام گرفته است.

کلیدواژه ها:

LQG optimal control ، Kalman filter ، Active structural control ، Structural dynamics ، Earthquake ، کنترل بهینه LQG ، فیلتر کالمن ، کنترل فعال سازه ، دینامیک سازه ، زلزله