کنترل فعال سازه های غیر خطی تحت اثر زلزله های Near-Field با استفاده از منطق فازی

مطالعات زمین شناسی حاکی از آن است که اکثر شهرهای بزرگ دنیا درنزدیک یا روی گسل ساخته شده اند. بنابراین احتمال وقوع زلزله از نوع Near-Field در این شهرها بسیار بالا می باشد. زلزله های Near-Field اخیر نظیر زلزله های Northridge و Kobe و Chi-Chi و ترکیه (Izmit و Koceili) آسیب های بسیاری را به سازه ها وارد کرده و باعث از دست رفتن زندگی بسیاری از مردم شده است. مشخصات اصلی حرکت زمین در زلزله Near-Field، شتاب حداکثر بالا و پالس سرعت با یک مولفه با پریود بلندنظیر تغییر مکان بزرگ می باشد. در این مقاله کاربرد ایده کنترل فعال برای کاهش اثرات ناشی از زلزله های Near-Field در سازه های مبنای غیر خطی (Benchmark) نسل سوم بررسی شده است. در این راستا از منطق فازی برای طراحی الگوریتم کنترل فعال استفاده شده است. نبود اطمینان کافی در اطلاعات ورودی ارتعاشات باد یا زلزله و ارتعاشات سازه از حس گرها، به طرز بسیار ساده تری در تئوری کنترل فازی در مقایسه با تئوری کلاسیک کنترل مورد بحث قرار می گیرد. به عبارت دیگر مهمترین مزیت کنترل گر فازی استحکام ذاتی و توانائی بررسی رفتار غیر خطی سازه ها می باشد. علاوه از آن تمامی کنترل گر فازی به سادگی می تواند در داخل یک تراشه فازی (Fuzzy Chip) گنجانده شود که این امر عکس العمل سریع و توانائی تغذیه آسان را باعث می شود. منطق فازی استفاده شده در این مقاله مستقیما از اطلاعات Crisp بدست آمده از تعدادی حسگر استفاده می کند. این اطلاعات در طی پروسه Fuzzification به متغیرهای زبان فازی یا توابع عضویت تغییر می یابند. تعداد حسگرهائی که در سیستم از آنها استفاده می شود، بستگی به مقدار متغیرهای ورودی کنترل گر دارد. از یک کنترل گر منطق فازی خودآموز، SOFLC (self- organizing) برای تعیین حافظه مشترک فازی و membership استفاده می شود. SOFLC به کار رفته در این مقاله دارای رویه کنترلی است که می تواند با توجه به پروسه کنترل و اطلاعات ورودی شرایط محیطی تغییر کند. با در نظر گرفتن یک مدل هیستیریک دو شاخه ای برای تعیین محل مفاصل پلاستیک و نقاط جاری شدن تحلیل غیر خطی گام به گام با استفاده از روش نیومارک- بتا (Newmark-β) انجام شده است. کارائی الگوریتم کنترل فعال طراحی شده در این مقاله با استفاده از چند رکورد Near-Field هفده ملاک ارزیابی در مقایسه با روش LQG نشان داده شده است. ملاک های ارزیابی به کار رفته به چهار دسته پاسخ های سازه ای، خرابی سازه ای، ابزار کنترل و نیازهای استراژی کنترل تقسیم می شوند.