Stochastyczna półaktywna metoda sterowania strukturą oparta na tłumikach magnetoreologicznych z uwzględnieniem opóźnienia czasowego

Summary

W tym artykule zaproponowano metodę stochastycznego optymalnego sterowania półaktywnego z kompensacją opóźnienia czasowego (SOSC-PSO), która ma na celu utrzymanie niezawodności konstrukcji kontrolowanych przez tłumiki MR.

Abstract

Zastosowanie tłumików magnetoreologicznych (MR) w półaktywnych systemach sterowania stoi przed kluczowym wyzwaniem: opóźnieniem czasowym spowodowanym procesami sprzężenia zwrotnego, co zmniejsza niezawodność konstrukcji inżynierii lądowej pod wpływem wzbudzeń stochastycznych. W artykule zaproponowano metodę stochastycznego optymalnego sterowania półaktywnego z kompensacją opóźnienia czasowego (SOSC-PSO), wykorzystując teorię fizycznego stochastycznego sterowania optymalnego (PSO) w celu rozwiązania tego problemu i utrzymania niezawodności strukturalnej. Proponowana metoda wyprowadza półaktywną siłę sterowania jako funkcję zarówno aktualnych, jak i poprzednich stanów, kompensując opóźnienia czasowe w procesie sterowania. Aby zoptymalizować skuteczność sterowania, kluczowe parametry są dostrajane w oparciu o kryterium niezawodności systemu. Analizy walidacyjne konstrukcji o pojedynczym i wielu stopniach swobody pod stochastycznymi wzbudzeniami sejsmicznymi pokazują, że opóźnienia czasowe znacznie pogarszają działanie tłumików MR. Jednak metoda SOSC-PSO z kompensacją opóźnienia czasowego znacznie poprawia skuteczność sterowania, a dzięki zoptymalizowanym parametrom zwiększa niezawodność systemu kontroli strukturalnej w porównaniu z metodami bez optymalizacji parametrów.

Introduction

Poprawa wydajności konstrukcji inżynierskich w obliczu katastrofalnych zdarzeń, takich jak trzęsienia ziemi i ekstremalne wiatry, pozostaje głównym problemem w społeczności inżynierii lądowej. Udowodniono, że kontrola strukturalna, skuteczna technika redukcji drgań, zwiększa zarówno bezpieczeństwo, jak i funkcjonalność takich konstrukcji^1,2,3. W ciągu ostatnich kilku dekad opracowano w tym celu różne zaawansowane metody i technologie. Metody te można ogólnie podzielić na cztery kategorie w zależności od rodzaju energii wykorzystywanej do napędzania urządzeń sterujących: aktyw....

Protocol

1. Stochastic optimal semi-active control method

As the control effect of an MR damper is significantly influenced by the inevitable time delay, a semi-active control method with a time delay compensation algorithm is developed to increase the performance of the controlled structure. Besides, the randomness inherent in external excitations causes the obvious uncertainties of dynamic responses. The PSO control is introduced to optimize the critical parameters of the proposed method for ensuring the reliability of structure control system.

1.1 Compensation algorithm of semi-active control

Results

Dążąc do wpływu opóźnienia czasowego na skuteczność kontroli metodą opartą na tłumiku MR, w tym artykule zaproponowano półaktywną metodę kontroli z kompensacją opóźnienia czasowego. W proponowanej metodzie parametry krytyczne są optymalizowane w oparciu o kryterium niezawodności. Porównując skuteczność kontroli, nasuwa się następujące wnioski:

(1) Metoda kontroli półaktywnej oparta na amortyzatorze MR jest bardziej odporna niż metoda kontroli aktywnej. Nawet z opóźnieniem czasowym, półaktywne .......

Discussion

Wraz z wprowadzeniem Fizycznej Stochastycznej Teorii Sterowania Optymalnego (PSO), w niniejszej pracy zaproponowano metodę Stochastic Optimal Semi-active Control z kompensacją opóźnienia czasowego (SOSC-PSO), która ma na celu utrzymanie niezawodności konstrukcji kontrolowanych przez tłumiki MR. Aby skompensować opóźnienie czasowe w proponowanej metodzie, półaktywna siła sterująca jest wyprowadzana jako funkcja nie tylko obecnych stanów, ale także stanów i sił sterujących w poprzednich krokach czasowych w dyskretnej przes.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
MATLAB	MathWorks	2016	Używanie do obliczania proponowanej metody