کاربرد روش تحلیل موجک در ارائه یک الگوریتم بهینه فراابتکاری در کنترل نیمه فعال و فعال سازه ها

هدف از طراحی سیستم کنترلی برای سازه ها، حداقل نمودن پاسخ های حاصله از زلزله و باد در سازه با استفاده از حداقل انرژی خارجی مورد نیاز برای راه اندازیمیراگرها است. یکی از مهمترین معایب روش های کنترل سازه کلاسیک، عدم رابطه مستقیم نیروی کنترلی با ارتعاش ورودی است. برای حل این مشکل، ارائه روش های کنترل اصلاح شده با استفاده از خصوصیات فرکانسی زلزله در این تحقیق پیشنهاد شده است. اغلب محققان روش های کنترل کلاسیک را برای اثر یک یا چند زلزله مشخص تنظیم می کنند اما با توجه به ساختار این روش های کنترلی، الگوریتم کنترلی فاقد کلیت بهینه برای هر زلزله نامعلوم است. در این تحقیق روش کنترلی ارائه می شود که شدت و فرکانس نیروی زلزله بصورت مستقیم در تعیین نیروی کنترل میراگرها، نقش داشته باشد. همچنین برای افزایش کارایی الگوریتم های کنترل متداول، از ابزارهایی برای تحلیل سیگنال استفاده شد (تبدیل موجک) که بتواند زلزله را در لحظه و بدون تاخیر بخوبی تحلیل کند و حساسیت به نویز های سنسورهای نصب شده در سازه نداشته باشد. از خصوصیات مناسب این تبدیل در تحلیل سیگنال و تحلیل محتوای انرژی زلزله ورودی، بعنوان ابزاری مناسب جهت تحلیل زمان-فرکانسی استفاده شد. همچنین سعی شد با بکارگیری یک الگوریتم کنترل کننده اصلاح شونده فراابتکاری (انفجار بزرگ)، پاسخ های سازه را با استفاده از مقدار بهینه ای از سطح نیروی کنترل، تا حد ممکن کاهش داد. ضمنا در سازه ده طبقه با میراگر فعال و نیمه فعال صحت عملکرد الگوریتم این پژوهش و ارائه جواب های بهینه آن در مقایسه با روش های قبلی کنترل شد. نتایج نشان داد الگوریتم ارائه شده در زلزله های نزدیک گسل پاسخ بسیار مناسبی نسبت به روش های کلاسیک داشته و در زلزله های دور از گسل که محتوای فرکانسی کمتری دارند تقریبا نتایج یکسانی با الگوریتم های کنترل کلاسیک دارند. لازم به ذکر است در هر دو حالت میزان انرژی استفاده شده در روش ارائه شده کمتر از روش های کلاسیک می باشد.

Keywords:

کنترل نیمه فعال , روش تخصیص قطب ها , تبدیل زمان-فرکانسی ویولت , الگوریتم انفجار بزرگ