بررسی امکان کنترل نیمه فعال آنی یک سکوی دریایی به کمک محاسبات پربا

از آنجا که سیستم های کنترل نیمه فعال مزایای سیستم های کنترل فعال و غیر فعال را به طور همزمان دارا می باشند، از اهمیت ویژه ای برخوردارند. تا کنون الگوریتم های کنترل متعددی برای محاسبه ی نیروی کنترل بهینه پیشنهاد شده اند. اما متاسفانه اکثر این الگوریتم ها به دلیل پیچیدگی محاسبات، نیازمند مدت زمانی قابل توجه در هر بار تکرار هستند تا بهترین سیگنال کنترل را محاسبه و به کنترل کننده ارسال کنند. علاوه بر این، هر کنترل کننده، نیازمند مدت زمانی است تا به سیگنال کنترل پاسخ داده و سازه را کنترل نماید. مجموع این تاخیرات زمانی باعث می شود که نیروی کنترل در لحظه ای بعد از لحظه مورد انتظار به سازه وارد شود. این مساله ممکن است باعث شود نیروی مذکور نه تنها بهینه نباشد بلکه گاهی در واقعیت، باعث تشدید پاسخ های سازه شود. در این تحقیق، سعی بر آن است تا به کمک محاسبات پربازده که روی واحد پردازش گرافیک (Graphic Processing Unit) انجام می شود سرعت محاسبات افزایش یابد. برای این منظور، می باید الگوریتم کنترل و محاسبات مورد نیاز به شیوه ای پیاده سازی شوند که قابلیت اعمال به صورت موازی روی کارت گرافیک (GPU) فراهم شود. در این مقاله، از الگوریتم بهینه یابی ازدحام ذرات برای یافتن نیروی کنترل بهینه ی میراگر نیمه فعال روی سازه برشی استفاده شده است. در این تحقیق، امکان کنترل بهینه آنی یک سکوی دریایی پنج درجه آزادی مجهز به میراگرهای نیمه فعال Magnetorheological یا MR به عنوان مساله ی بهینه یابی معرفی شده است. برای افزایش سرعت محاسبات، از مدل رفتاری بیویسکوز هیسترزیسی (Hysteretic Bi-viscous Model) میراگر MR استفاده شده که پارامترهای آن با پارامترهای مدل Bouc-Wen کالیبره شده است. نتایج نشانگر افزایش سرعت تا میزان 10 برابر نسبت به حالت اجرای الگوریتم به صورت سریال است. این نتایج روی کارت گرافیک NVIDIA GTX 1070 حاصل شده است. کاهش تاخیرات زمانی به این میزان، نشانگر آن است که می توان به حالت کنترل آنی سازه که با واقعیت همخوانی بیشتر دارد به طور قابل ملاحظه ای نزدیک تر شد.

کلیدواژه ها:

واحد پردازش گرافیک (GPU) ، محاسبات پربازده ، کنترل نیمه فعال ، الگوریتم بهینه یابی ازدحام ذرات ، سازه برشی ، رفتار هیسترزیسی بیویسکوز ، میراگر MR ، مدل Bouc-Wen