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

Summary

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

Abstract

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.

Introduction

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.

Protocol

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....

Results

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.......

Discussion

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.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
MATLAB	MathWorks	2016	שימוש לחישוב השיטה המוצעת