عنوان پایان‌نامه
کاربرد میراگراهای جرمی تنظیم شده نیمه فعال در سیستم های تحت تحریک پایه
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی زلزله
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1622;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 52240
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- محمد بوجاری
- استاد راهنما
- محمد رحیمیان, سید امیر کیوان قربانی تنها
- چکیده
- از زمان پیدایش علم کنترل تا کنون تحقیقات زیادی برای رشد و پیشرفت آن صورت گرفته است و این تلاش‌ها با کاهش منابع طبیعی و خسارات به جا مانده از بلایای طبیعی قوت بیشتری گرفته است. کنترل ارتعاش سازه‌ها در کنار راهکارهای دیگر همچون بهسازی و مقاوم‌سازی بخصوص در کشورهایی که از بلایای طبیعی خسارات جبران ناپذیری گرفته‌اند مورد توجه ویژه بوده و هست. سیستم کنترل TMD از زمان پیدایش در سال 1909 بر اساس تحقیقات فرام پیشرفت‌های زیادی داشته است و پس از تکامل کلی علم کنترل و معرفی شدن الگوریتم‌های کنترل فعال و نیمه‌فعال، TMDها نیز از این تکامل بی بهره نماندند و سیستم‌های MTMD، ATMD، HTMD، SATMD به سرعت تکامل یافتند. هدف از انجام این پایان‌نامه ارزیابی عملکرد برخی از الگوریتم‌های کنترل فعال و نیمه‌فعال پیشنهاد شده برای میراگرهای TMD می‌باشد. بنابراین چهار الگوریتم PID یک درجه آزادی، PID دو درجه آزادی با فیدبک، PID دو درجه آزادی با فیدفروارد و LQR و همچنین 5 الگوریتم نیمه‌فعال غیرفعال وفقی، اسکای هوک، گراندهوک، ترکیبی و بالانس مورد بررسی قرار گرفتند. در این پایان‌نامه برای اولین بار در دنیا از الگوریتم‌های PID دو درجه آزادی در مهندسی عمران بهره گرفته شده است. از این الگوریتم‌ها در دو مدل عددی استفاده شد. مثال اول یک قاب یک طبقه است که TMD بر روی بام آن نسب شده است و مثال دوم یک قاب سه طبقه است که TMD در بام طبقه سوم قرار دارد. مدل قاب‌ها توسط برنامه سیمولینک و در محیط متلب ساخته شده‌اند. این مدل‌ها با 40 شتاب‌نگاشت معروف که شامل 13 شتاب‌نگاشت گسل دور و 13 شتاب‌نگاشت گسل نزدیک توصیه شده توسط FEMA و 14 شتاب‌نگاشت معروف و پرکاربرد در ایران می‌باشد تحریک شده‌اند. در پایان پاسخ این سیستم‌های تحریک شده برای هر الگوریتم کنترل فعال و نیمه‌فعال با الگوریتم گراندهوک بررسی می‌شود و عملکرد الگوریتم‌ها بر روی قاب‌ها با استفاده از تعدادی معیار عملکرد از پیش تعیین شده مقایسه می‌شود. نتایج حاکی از عملکرد خوب الگوریتم PID در مقایسه با LQR است علاوه بر اینکه سختی‌های تنظیم به روش LQR را نیز ندارد.
- Abstract
- Since the creation of the science of control, many researches have been performed for the development of this science. These attempts become more important with the reduction of natural resources and the rise in damages came from natural disasters. Therefore, besides the retrofit and reinforcement of structures, there is a special concentration on the vibration control of the structures especially in countries which has been exposed to and damaged from natural disasters. The TMD control systems have had noticeable developments since 1909 thanks to Frahm researches. Furthermore, after the general achievements of the control science and the advent of active and semi-active control algorithms, TMD systems have also developed and consequently, MTMD, ATMD, HTMD and SATMD systems quickly progressed. The main purpose of this thesis is evaluation of the performance of some active and semi-active control algorithms suggested for TMD dampers. Therefore, four one degree of freedom PID algorithms, two degree of freedom PID with feedback, two degree of freedom PID with feed forward, LQR, and also five semi-active method Includes: adaptive-passive, Skyhook, Groundhook, Hybrid and Balanced algorithms are studied. For the first time in civil engineering, two degrees of freedom PID algorithms have been used in this thesis. These algorithms are used in two numerical models. The first example is a one story frame on the roof of which a TMD is installed and the second one is the study of a three story frame with a TMD which is installed on the roof of the third story. The frames are modeled with Simulink programming in Matlab interface. These models are exposed to 40 ground motion records including 13 far field and 13 near field records suggested by FEMA, and 14 renowned and important Iranian records. At the end, the responses of these excited models are individually studied with each active control algorithm and semi-active with Groundhook algorithm. Finally, the performances of these algorithms on frames are compared with each other with some pre-defined performance criterion. Results show the better performance of PID algorithm in the comparison with LQR which does not also contain the difficulties of tuning in the LQR method.
