کنترل لرزه ای سازه ها برمبنای معیارهای کنترل پذیری و پایداری سیستم کنترلی

استفاده از سیستم های کنترل ارتعاش مناسب و کارآمد به منظور تقلیل پاسخ های لرزه ای، از اهم مباحث طراحی سازه ها می باشد که همواره مورد توجه و علاقه محققان بوده است. در این پژوهش، جهت بررسی تاثیر کنترل پذیری و پایداری (Stability) سیستم کنترلی بر پاسخ های لرزه ای، مدل های سازه ای سه، شش، ده و بیست ویک طبقه مجهزبه مهاربند شورون (Chevron)، میراگر سیال ویسکوز و محرک فعال، در حالات کنترل نشده، کنترل غیرفعال و کنترل ترکیبی (Hybrid) انتخاب شدند. سپس معادلات حرکت به فرم فضای حالت توصیف شد و کنترل پذیری، پایداری یا ناپایداری سیستم های کنترلی ارزیابی گردید. جهت پایدارسازی سیستم کنترل هیبریدی، الگوریتم تنظیم کننده مرتبه دوم خطی (LQR (Linear Quadratic Regulator)) برای محاسبه ماتریس بهره بازخورد حالت و نیروی محرک تنظیم کننده فعال مورد استفاده قرار گرفت. با شبیه سازی مدل فضای حالت (State space) معادلات حرکت و شتاب حرکت زمین در متلب، پاسخ های لرزه ای مدل ها استخراج گردید. بررسی تاریخچه زمانی پاسخ ها از قبیل جابه جایی طبقات، جابه جایی مهاربندها، نیروی میراگر و نیروی محرک فعال، نشان داد که در سیستم های کنترلی ناپایدار دامنه پاسخ مهاربندها و میراگرها در طول رخداد زمین لرزه واگرا شدند. تاثیر پایدارسازی با مهاربند شورون بر کاهش پاسخ های لرزه ای، تنها در برخی طبقات مشاهده گردید؛ درحالی که پایدارسازی با محرک فعال، تا حدودی بر کاهش جابه جایی لرزه ای تمام طبقات اثر گذاشت. ارزیابی کلی نتایج نشان داد که اگر از مهاربند، میراگر و محرک فعال، به طور هم زمان در یک طبقه، به تعداد کافی و در مکان مناسب، استفاده گردد، به شرط تامین پایداری سیستم کنترلی، پاسخ مهاربندها و میراگرها همگرا شده و جابه جایی لرزه ای مهاربندها و طبقات به شدت کاهش می یابد.

کلیدواژه ها:

فضای حالت ، کنترل پذیری ، تنظیم کننده مرتبه دوم خطی ، سیستم کنترلی پایدار ، سیستم کنترلی ناپایدار