מאמר מחקר

שיטת בקרה סטוכסטית חצי אקטיבית של מבנה המבוססת על בולמים מגנטורולוגיים בהתחשב בעיכוב זמן

DOI:

10.3791/68259

⸱

4 באפריל 2025

 ,  ,  , 
1School of Civil Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, 2Key Laboratory of Roads and Railway Engineering Safety Control, Shijiazhuang Tiedao University, 3Innovation Center of Wind Engineering & Wind Energy Technology Hebei, Shijiazhuang Tiedao University, 4School of Civil Engineering, Tongji University

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

במאמר זה מוצעת שיטת בקרה סטוכסטית אופטימלית למחצה עם פיצוי עיכוב זמן (SOSC-PSO), שנועדה לשמור על אמינות המבנים הנשלטים על ידי בולמי MR.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

השימוש בבולמים מגנטורולוגיים (MR) במערכות בקרה חצי אקטיביות עומד בפני אתגר מרכזי: עיכוב זמן הנגרם על ידי תהליכי משוב, מה שמפחית את האמינות של מבני הנדסה אזרחית תחת עירורים סטוכסטיים. מאמר זה מציע שיטת בקרה חצי אקטיבית אופטימלית סטוכסטית עם פיצוי עיכוב זמן (SOSC-PSO), הממנפת את תיאוריית הבקרה האופטימלית הסטוכסטית הפיזיקלית (PSO) כדי לטפל בבעיה זו ולשמור על אמינות מבנית. השיטה המוצעת גוזרת את כוח הבקרה החצי אקטיבי כפונקציה של המצב הנוכחי והקודם, ומפצה על עיכובי זמן בתהליך הבקרה. כדי לייעל את יעילות הבקרה, פרמטרים מרכזיים מכוונים על סמך קריטריון אמינות למערכת. ניתוחי אימות על מבנים של דרגת חופש אחת וריבוי דרגות חופש תחת עירורים סייסמיים סטוכסטיים מראים כי עיכובים בזמן פוגעים משמעותית בביצועים של בולמי MR. עם זאת, שיטת SOSC-PSO עם פיצוי עיכוב זמן משפרת משמעותית את יעילות הבקרה, ועם פרמטרים אופטימליים, היא משפרת את האמינות של מערכת הבקרה המבנית מעבר לשיטות ללא אופטימיזציה של פרמטרים.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

שיפור הביצועים של מבנים הנדסיים מול אירועים קטסטרופליים, כגון רעידות אדמה ורוחות קיצוניות, נותר דאגה עיקרית בקהילת ההנדסה האזרחית. בקרה מבנית, טכניקה יעילה להפחתת רעידות, הוכחה כמשפרת הן את הבטיחות והן את הפונקציונליות של מבנים כאלה 1,2,3. במהלך העשורים האחרונים פותחו שיטות וטכנולוגיות מתקדמות שונות למטרה זו. ניתן לסווג שיטות אלו באופן כללי לארבע קטגוריות על סמך סוג האנרגיה המשמשת להנעת התקני הבקרה: מערכות בקרה אקטיביות, חצי אקטיביות, פסיביות והיברידיות 4,5,6,7.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. שיטת בקרה חצי אקטיבית אופטימלית סטוכסטית

מכיוון שהשפעת הבקרה של בולם MR מושפעת באופן משמעותי מעיכוב הזמן הבלתי נמנע, פותחה שיטת בקרה חצי אקטיבית עם אלגוריתם פיצוי עיכוב זמן כדי להגביר את ביצועי המבנה המבוקר. חוץ מזה, האקראיות הטבועה בעירורים חיצוניים גורמת לאי הוודאות הברורה של תגובות דינמיות. בקרת ה-PSO מוצגת כדי לייעל את הפרמטרים הקריטיים של השיטה המוצעת להבטחת האמינות של מערכת בקרת המבנה.

1.1 אלגוריתם פיצוי של בקרה חצי אקטיבית

מבלי לאבד את הכלליות, שקול מבנה n-Degree-Of-Freedoms (n-DOF) הנשלט על ידי בולמי MR עם עיכוב זמן, שמתוכם משוואת התנועה הנתונה לעירורים סטוכסט....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

במטרה להשפיע על יעילות הבקרה של השיטה המבוססת על מנחת MR, מוצעת במאמר זה שיטת בקרה חצי אקטיבית עם פיצוי עיכוב זמן. בשיטה המוצעת, הפרמטרים הקריטיים מותאמים על סמך קריטריון האמינות. על ידי השוואת יעילות הבקרה, מתייחסים למסקנות הבאות:

(1) שיטת הבקרה החצי אקטיבית המבוססת על בולם MR חזקה יותר משיטת הבקרה האקטיבית. אפילו עם עיכוב זמן, מערכות בקרה חצי אקטיביות עדיין משיגות אפקט בקרה מסוים אך לא חוסר יציבות.

(2) יעילות הבקרה של שיטת הבקרה ה.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עם הצגת תיאוריית הבקרה האופטימלית הסטוכסטית הפיזיקלית (PSO), מוצעת במאמר זה שיטת בקרה סטוכסטית אופטימלית למחצה עם פיצוי עיכוב זמן (SOSC-PSO), שנועדה לשמור על אמינות המבנים הנשלטים על ידי בולמי MR. כדי לפצות על עיכוב הזמן בשיטה המוצעת, כוח הבקרה הפעיל למחצה נגזר כפונקציה של לא רק המצבים הנוכחיים אלא גם המצבים וכוחות הבקרה בצעדי זמן קודמים במרחב מצב בדיד. כדי להשיג את יעילות הבקרה האופטימלית לאמינות, הפרמטרים הקריטיים בשיטת SOSC-PSO מותאמים על סמך קריטריון האמינות של מערכת הבקרה המבנית.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

לכל המחברים אין ניגודי אינטרסים להצהיר עליהם.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מודים בהכרת תודה על תמיכתה של הקרן למדעי הטבע של מחוז הביי (מענק מס' E2023210007).

....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
MATLABMathWorks2016שימוש לחישוב השיטה המוצעת

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Yao, J. T. P. Concept of structural control. J Struct Div. 98 (7), 1567-1574 (1972).
  2. Liu, J., Silva, C. E., Dyke, S. J., Wu, Y., Liu, H. Using real-time hybrid simulation for active mass damper experimentation and validation. Mech Mach Theory. 191, 105474(2024).
    3. ....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

הסרטון יגיע בקרוב

מאמרים קשורים