طراحی کنترلر فعال بهینه ی سازه ها با استفاده از الگوریتم تکامل تفاضلی

از مهم ترین اهداف روش های کنترل بهینه ی سازه ها، دستیابی به حد مطلوب ارتعاشات با صرف انرژی کنترلی حداقل است. در دهه های اخیر الگوریتم های کنترلی بسیاری پیشنهاد شده اند. بخش عمده ای از این روش ها از طریق بهینه کردن یک شاخص عملکرد مرتبه ی دوم اقدام به محاسبه ی نیروهای کنترل می نمایند. وجود فرضیات ساده کننده در فرمول بندی، محدودیت روش های بهینه سازی مورد استفاده در بهینه سازی شاخص عملکرد و همچنین عدم ملاحظه ی اثر تحریک خارجی در محاسبه ی نیروهای کنترل، عملا حصول جواب بهینه برای مساله ی کنترل را دور از دسترس می سازد. در این پژوهش الگوریتم کنترلی ارائه می شود که با بهره گیری از روش بهینه سازی فراکاوشی تکامل تفاضلی به عنوان یک روش نوین و توانمند که تاکنون بطور گسترده ای در کنترل سازه ها مورد استفاده قرار نگرفته، شاخص عملکرد سنتی را بهینه می نماید. عناصر ماتریس بهره ی کنترل توسط روش تکامل تفاضلی به نحوی در فضای مساله جستجو می شوند تا منجر به کمینه شدن شاخص عملکرد گردند. روند تکراری الگوریتم پیشنهادی و عدم نیاز به حل معادله ی دیفرانسیل ریکاتی، ملاحظه ی اثر تحریکات زلزله را در محاسبه ی نیروهای کنترلی ممکن می سازد. نتایج حاصل از روش مذکور در سازه های نمونه تحت تاثیر رکوردهای زلزله ی مختلف بیانگر کاهش پاسخ ها و نیروهای کنترلی مورد نیاز نسبت به تنظیم کننده ی خطی مرتبه ی دوم LQR است. همچنین، ماکزیمم نیروی کنترل و ماکزیمم پاسخ تغییرمکان و نه شاخص بنچ مارک که در سازه های کنترل شده سنجیده می شود نیز محاسبه و با روش LQR مقایسه شده اند. کاهش این شاخص ها در حالت اعمال روش پیشنهادی نسبت به روش LQR نیز بیانگر کارایی روش ارائه شده در کنترل بهینه ی ارتعاشات سازه ها می باشد.

کلیدواژه ها:

active control ، Metaheuristic ، Differential evolution ، Optimization ، کنترل فعال ، فراکاوشی ، تکامل تفاضلی ، بهینه سازی