دانلود تحقیق کنترل غیرمتمرکز مدل‌های دو بعدی سازه‌های بلند با پسخور شتاب و تعمیم آن به حالت سه بعدی 60 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 74

گفتار نخست: کلیات

1-1) مقدمه

تامین پایداری سازه‌های عمرانی در برابر بارهای وارده بر آنها هدف اصلی طراحان و مهندسان عمران می‌باشد. هنوز هم ساختما‌ن‌ها، پل‌ها و دیگر سازه‌های ساخت بشر به عنوان سازه‌هایی غیرفعال به لحاظ پایداری تابع جرم و صلبیت خود در برابر بارهای خارجی بوده و توانایی مشخصی برای اینگونه بارها دارند. در چند دهه اخیر به دلایلی چون نرمی زیاد و اجتناب‌ناپذیر سازه‌های بلند، وجود محدودیت‌هایی در خصوص میزان لرزش حداکثر به لحاظ آسایش ساکنین، نیاز به ترازهای بالاتر ایمنی در سازه‌هایی با کاربردهای پراهمیت و همینطور ارزش بالای وسایل و تجهیزات داخلی و نصب شده در این سازه‌ها سبب شده‌اند که در نظر گرفتن ملاحظاتی ویژه برای سازه‌ها و محدود کردن دامنه لرزش آنها ضرورت یابد. بدین لحاظ روش‌های گوناگونی برای محدود کردن پاسخ سازه‌ها به تحریکات خارجی در قالب سیستم‌های کنترل غیرفعال (Passive Control) و کنترل‌ نیمه فعال (Semi-Active Control) و کنترل فعال (Active Control) در چند دهه اخیر ابداع و ارائه شده و برخی از آنها عملاً مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

در حوزه سیستم‌های کنترل غیرفعال روش‌هایی نظیر جدایش لرزه‌ای پی سازه (Base Isolated)، میراگرهای جرمی (TMD)، میراگرهای مایع (TLD) برای نیروی باد و میراگرهایی نظیر میراگرهای اصطکاکی، میراگرهای ویسکوالاستیک (FVD, SVD) و انواع گوناگون دیگر به کار گرفته شده‌اند.

در حوزه سیستم‌های فعال می‌توان به میراگرهای جرمی فعال (AMD)، سیستم کابل‌های فعال (AT)، القا کننده‌های پالسی (PIC)، سیستم‌های با سختی متغیر فعال و ....‌ اشاره نمود که با استفاده از انرژی خارجی قابل بهره‌برداری می‌باشند.

1-2) بیان موضوع و اهمیت آن

با توجه به محدود بودن میزان عملکرد سیستم‌های کنترل غیرفعال در سال‌های اخیر، کنترل فعال سازه‌ها به صورت شاخص‌تری نمود پیدا کرده و مورد توجه پژوهشگران و حتی طراحان قرار گرفته است. ایده کنترل و الگوریتم‌های مورد استفاده در آن پیش از آنکه در مهندسی عمران کاربردی شوند در سایر رشته‌های مهندسی نظیر برق، مکانیک، هوافضا و الکترونیک کاربرد گسترده‌ای داشته و دارند. هرچند در این رشته‌ها سیستم‌های موردنظر جهت کنترل مشابه موارد موجود در زمینه مهندسی عمران حجیم و با تعداد درجات آزادی بالا نبوده است.

کنترل فعال سازه‌های عمرانی، به طور کلی شامل دو بخش مکانیزم‌های اعمال نیرو و نیز الگوریتم‌های مورد نیاز جهت تعیین مقدار نیروی کنترل می‌باشند. در این راستا، از الگوریتم‌های کنترل نسبت به تعیین نیروهای مورد نیاز اقدام و سپس به کنترل‌کننده‌ها (Actuators) فرمان اعمال نیرو را می‌دهد. در کنترل فعال، از الگوریتم‌های گوناگونی که دارای دیدگاه‌های کنترلی متفاوتی می‌باشند، استفاده می‌شود. الگوریتم‌هایی نظیر کنترل بهینه، کنترل بهینه لحظه‌ای (Instantaneous Optimal Control)، جاگذاری قطبی (Pole Assignment)، کنترل فضای مودی (IMSC)، پالس کنترل و الگوریتم‌های مقاوم (Robust) مانند ، ، کنترل مود لغزش (Sliding Mode Control) و غیره از جمله الگوریتم‌های به کار رفته در کنترل سازه می‌باشند. هدف نهایی کلیه این روش‌، کاهش نیروی اعمال شده به سیستم با هدف حفظ عملکرد سیستم کنترل شده است.

با توجه به تعریف‌هایی که از کنترل فعال توسط آقای یائو (Yao) و سایر پژوهشگران [1] شده است یک سیستم کنترل فعال شامل بخش‌های زیر می‌باشد (شکل 1-1):

شکل (1-1): الگوریتم کلی کنترل فعال سازه

هنگامی که نیروهای کنترل صرفاً بر اساس پاسخ سازه‌ای محاسبه می‌شوند (حلقه 2) سیستم کنترل، حلقه بسته (Closed–Loop) و هنگامی که نیروهای کنترل صرفاً بر اساس انگیختگی بیرونی محاسبه شود (حلقه 1) سیستم کنترل حلقه باز (Open-Loop) نامیده شده و اگر هر دو حلقه محاسبه نیروهای کنترل به کار گرفته شوند سیستم کنترل حلقه بسته ـ باز (Closed–Open–Loop) نامیده می‌شود.

از نظر بزرگی، سیستم‌های کنترل را می‌توان در دو دسته سیستم‌های معمولی و سیستم‌های بزرگ مقیاس (Large Scale Systems) در نظر گرفت. در سیستم‌های معمولی، کنترل سازه به صورت متمرکز مناسب بوده و نیازی به تقسیم سیستم به سیستم‌های ریزتر نمی‌باشد ولی در سیستم‌های بزرگ مقیاس نظیر ساختمان‌های بلند و حجیم، اندازه سیستم کنترلی و حجم آن در انتقال و جابجایی اطلاعات و فرمان‌ها، به ویژه با توجه به اینکه نیروهای لرزه‌ای در مدت زمان کوتاهی (کمتر از دقیقه) بر سازه وارد می‌شوند، مشکل ایجاد کرده و تأخیر زمانی قابل توجهی در صدور فرمانها به وجود می‌آورد. بر این اساس تلاش می‌شود تا هر بخش از سیستم به صورت مستقل کنترل شود. به هر بخش زیرسیستم گفته شده و یک سیستم متشکل از تعدادمعینی زیرسیستم (Subsystem) خواهد بود.

شیوه ریز کردن یک سیستم به چند زیر سیستم بستگی به طرح سیستم از نظر سازه‌ای، درجات آزادی آن و میزان گستردگی فیزیکی آن دارد. در ادامه در خصوص شیوه‌های ریز کردن و الگوریتم‌های مورد استفاده جهت کنترل هر زیرسیستم بیشتر توضیح داده خواهد شد.

1-3) چارچوب پژوهش

سازه‌های بلند یکی از انواع سیستم‌های سازه‌ای حجیم می‌باشد که موضوع کنترل نامتمرکز در آن قابل بررسی می‌باشد. پژوهش حاضر پیرامون امکان نامتمرکز کردن نحوه عمل سیستم کنترل در این نوع سازه‌ها و بررسی پایداری سیستم سازه‌ای و نیز کارایی روش کنترل مورد