∞ control algorithm
در نشریات گروه عمران-
پیاده سازی موفقیت آمیز تکنولوژی کنترل فعال، مستلزم وجود یک الگوریتم کنترلی مناسب برای محاسبه نیروی کنترل تطبیقی مورد تقاضای محرک ها است. مدل ریاضی سیستم تنها می تواند بیان تخمینی از رفتار دینامیکی واقعی آن باشد. بطور کلی این اختلاف می تواند تاثیر بسزایی در کارایی و پایداری سیستم کنترلی داشته باشد. یکی از مسایل مهم در الگوریتم های کنترل فعال ارزیابی مقاوم بودن سیستم کنترلی در برابر نامعینی های مدل و مشکلات ناشی از اشباع محرک ها است. در این پژوهش یک کنترل کننده مقاوم تناسبی، مشتقی و انتگرالی (PID) مبتی بر نرم بینهایت برای کنترل لرزه ای یک سازه مجهز به میراگر جرمی تنظیم شونده ارایه شده است. نیروی کنترل کننده PID ، بنحوی بدست آورده می شود که نرم بینهایت تابع تبدیل سیستم حلقه بسته از ورودی اغتشاش به خروجی های هدف کمینه گردد. برای نمایش کارایی و پایداری مقاوم الگوریتم پیشنهادی، از نتایج شبیه سازی های عددی بر روی یک سازه 4 طبقه مجهز به میراگر جرمی تنظیم شونده فعال استفاده می شود. نتایج بدست آمده نشان دهنده کارایی و پایداری مقاوم کنترل کننده پیشنهادی در حضور عدم قطعیت های سختی سازه، پدیده ازدیاد نامتعارف انتگرال گیر ناشی از اشباع محرک و نویز اندازه گیری می باشد.
کلید واژگان: کنترل مقاوم، پدیده ازدیاد نامتعارف انتگرال گیر، نرم بینهایت، کنترل مقاوم H، ∞، اشباع عملگرSuccessful implementation of active control technology requires an appropriate control algorithm to calculate the adaptive control force required by the actuators. Smart structures represent a new engineering approach that integrates the actions of digital sensors, actuators and control circuit elements into a single control system that can respond adaptively to environmental stochastic changes in a useful manner. The mathematical model of the system is an estimation of its actual dynamic behavior. In general, this difference can have a significant effect on the performance and stability of the control system. One of the important issues in active control algorithms is the evaluation of the control systemchr(chr('39')39chr('39'))s robustness to model uncertainties and the actuator saturation. In this paper, a Developed Robust Proportional Integral Derivative controller with uncertainties in the structural stiffness parameter, the sensing noise and saturation windup of the saturation is introduced. the PID control force is obtained in such a way that the infinity norm of the closed loop system transfer function from disturbance inputs to target outputs becomes minimal. By considering the parametric uncertainty in the structural stiffness parameters and multiplicative unstructured uncertainty and the windup phenomenon in the actuator model and existence of noise in the velocity sensor, PID control scheme has been developed in the form of state space. The PID control gains by taking advantage of the Hinfinity mixed sensitivity minimization criterion, are obtained simultaneously by considering the effects of all vibration modes of the building in such a way that the infinity norm of the closed loop transfer function from exogenous inputs to the controlled outputs becomes minimal. To demonstrate the robust performance and stability of the proposed algorithm, the results of numerical simulations on a 4-story structure equipped with an active tuned mass damper are used. The obtained results show the robust performance and stability of the proposed robust PID control scheme in comparison with conventional PID and linear quadratic regulator (LQR) control algorithms, both in time and frequency domains. According to the mean values of performance indices, in average 11 and 7% more reduction in J1 , 7 and 5% in J2 and 10 and 6% in J3 in the proposed robust PID in comparison with the LQR and common PID for three models subjected to far field selected earthquake records. And in average 17 and 10% more reduction in J1 , 12 and 8% in J2 and 11 and 8% in J3 in the proposed robust PID in comparison with the LQR and common PID for three models subjected to near field selected earthquake records. And J4 which related to amount of control effort, for the proposed robust PID, LQR and conventional PID are 1.3e-2, 9.1e-3 and 7.9e-3 in average for the three models subjected to far field and 4e-2, 2.4e-2 and 2.7e-2 subjected to near field selected earthquake records. The obtained results show the robust performance and stability of the proposed controller in the presence of structural stiffness uncertainties, actuator saturation and measurement noise.
Keywords: robust control, uncertainty, windup phenomenon, H, ∞ control algorithm, actuator saturation -
یکی از مشکلات عمده در سیستم های کنترل فعال، وجود تاخیر زمانی است. تاخیر زمانی می تواند تاثیر قابل ملاحظه یی در عملکرد سازه در هنگام زلزله داشته باشد، به طوری که به ناپایداری کلی سازه نیز بیانجامد. در این نوشتار، ابتدا سازه ی موردنظر نسبت به تاخیر زمانی تحلیل حساسیت شده و سپس مقدار بحرانی آن تعیین می شود.
بررسی ها نشان دادند تاخیر زمانی بحرانی سازه به نوع زلزله ی ورودی حساس نیست و فقط به خصوصیات سازه و سیستم کنترلی ارتباط دارد. لذا برای مهار این پدیده و افزایش بازدهی سیستم کنترل، از ایده ی افزایش ظرفیت میراکنندگی سازه استفاده شد. افزایش میرایی به گونه یی انجام شد که فقط ظرفیت جذب انرژی سازه تغییر کند. الگوریتم مورد استفاده، الگوریتم کنترل گسسته ی بهینه ی آنی است. ارزیابی ها نشان داده اند افزایش میرایی می تواند تا اندازه ی زیادی حساسیت سازه و سیستم کنترل را نسبت به تاخیر زمانی محدود کند. به این شیوه می توان سازه های کنترلی را که با گذشت زمان کارآیی خود را از دست داده اند، مجددا احیا کرد.کلید واژگان: کنترل فعال، نیروی کنترلی، تاخیر زمانی، میرایی، الگوریتم کنترلTime delay is a major problem in active structural control, which may lead to an inactive control performance or even result in instability of the whole structure. Sensitivity of structures to time delay may refer to characteristics of the building, the control system, and/or external loadings. If a control system is designed based on the ideal parameters of the building and control mechanism, it may be inefficient, because it does not take note of the practical problems encountered in reality. But, if a control system is perfectly designed, it may suffer from some changes in structure and/or control parameters. Hence, time delay may always affect the performance of a controlled structure. In this paper, in order to evaluate the influence of this effect, sensitivity analysis of an eight-story model building, with respect to time delay, is carried out. The control system is an active mass damper/driver (AMD) installed on the top floor. The control algorithm is the discrete instantaneous optimal control (DIOC) method, previously presented by the second author. This algorithm is powered using stable matrices to overcome the time step problems that the instantaneous optimal control methods confront. First, a critical time delay is recognized, in which the controlled structure is unstable. By changing input excitation (strong ground motion), the effect of input seismic load on critical time delay is examined. Using different earthquake loads: El Centro, Parkfield, and San Fernando, results in the same critical time delay for the mentioned buildings. Then, the stiffness of the building stories are increased without changing the mass of the floors. It is recognized that there is a relation between critical time delay and the first period of the controlled building. The proposed coefficient is about $frac{1}{7}$ to $frac{1}{6}$ of the fundamental period of the controlled building. Second, by introducing passive dampers in such a manner that the capacity of the energy absorption of the building is increased without increasing its stiffness, critical time delay is evaluated, again. There is no change in critical time delay, but extensive results show that increasing damping to a large extent may alleviate the sensitivity of the controlled building to time delay. In other words, increasing the damping of the first mode of the controlled building may extensively increase the efficiency of the control system. Hence, this may be a good solution for older active control buildings, which suffer from time delay effects.
Keywords: Active Control, Time Delay, Passive Damping, Control Algorithm, Stability, Discrete Instantaneous Optimal Control, DIOC
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.