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

Abstract

در این مقاله الگوریتم اصلاح شده کنترل‌گر بهینه خطی گوسی برای کنترل مؤثرتر پاسخ لرزه‌ای سازه‌های قابی پیشنهاد می‌گردد. بارهای محیطی (نظیر زمین لرزه) در همان لحظۀ محاسبه و اعمال نیروی کنترل بر سازه، قابل اندازه گیری نیستند. از اینرو، این بارها در الگوریتم-های کنترل متداول از جمله تنظیم‌گر درجه دوم خطی و کنترل‌گر بهینه خطی گوسی، لحاظ نمی‌شوند. بنابراین فرمان کنترل‌گر بهینه LQG، صرفاً متناسب با حالت تقریبی سازه در لحظۀ اعمال نیروی کنترل است. در الگوریتم کنترل پیشنهادی، با بهره‌مندی از یک متغیر جدید، شتاب زلزله، در معادلۀ تخمین‌گر فیلتر کالمن و تنظیم‌گر بهینه درنظر گرفته می‌شود. بر اساس روش پیشنهادی، دو نوع استراتژی کنترل ارائه می‌گردد. 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 می‌گردد. در حالی‌که در استراتژی کنترلی دوم، نخست تخمین‌گر فیلتر کالمن بر اساس معادلات فضای حالت جدید اصلاح شده، و سپس از مقادیر حالت تقریبی سازه بدست آمده از آن، در محاسبۀ فرمان کنترل بهره گرفته‌ می‌شود. تحلیل عددی کنترل فعال سازه هفت طبقه، جهت ارزیابی تأثیر دو کنترل‌گر پیشنهادی در کاهش پاسخ لرزه‌ای سازه تحت زلزله‌های نزدیک و دور از گسل و مقایسه آنها با پاسخ سازه بدون کنترل و با کنترل‌گر متداول LQG، انجام گرفته است.