فایل ورد (word) پروژه کنترل غيرمتمرکز مدل‌هاي دو بعدي سازه‌هاي بلند با پسخور شتاب و تعميم آن به حالت سه بعدي دارای 68 صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد فایل ورد (word) پروژه کنترل غيرمتمرکز مدل‌هاي دو بعدي سازه‌هاي بلند با پسخور شتاب و تعميم آن به حالت سه بعدي کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
توجه : توضیحات زیر بخشی از متن اصلی می باشد که بدون قالب و فرمت بندی کپی شده است
بخشی از فهرست مطالب پروژه فایل ورد (word) پروژه کنترل غيرمتمرکز مدل‌هاي دو بعدي سازه‌هاي بلند با پسخور شتاب و تعميم آن به حالت سه بعدي
گفتار نخست: کلیات
1-1) مقدمه
1-2) بیان موضوع و اهمیت آن
1-3) چارچوب پژوهش
1-4) موضوعات بررسی شده در هر گفتار
گفتار دوم: کنترل متمرکز سازه‌ها
2-1) مقدمه
2-2) الگوریتمهای کنترل
2-2-1) کنترل بهینه و کنترل لحظه‌ای
2-2-2) کنترل فضای مودی (IMSC)
2-2-3) کنترل حالت مرزی (Bounded State Control)
2-2-4) روش کنترل پیش‌بینی
2-2-5) روش کنترل مود لغزشی (Sliding Mode Control)
2-2-6) روش کنترل
2-2-7) روشهای کنترل هوشمند (Smart Control Methods)
2-3) ملاحظات ویژه عملی (Practical consideration)
2-3-1) خطاهای مدل‌سازی و اثرات سرریزشدگی (Spillover)
2-3-2-) تأخیر زمانی (Time Delay)
2-3-3) اثرات غیرخطی سازه‌ای
2-3-4) ناویژه بودن مشخصات سازه‌ای و محدود بودن تعداد کنترلرها و حسگرها
گفتار سوم: کنترل نامتمرکز سازه‌ها و بررسی کارهای انجام شده (Decentralized Control)
3-1) مقدمه
3-2) کنترل متمرکز در حالت کلی
3-3) کنترل غیرمتمرکز در سازه‌های مهندسی عمران و پژوهش‌های انجام شده
گفتار چهارم: پژوهش پیشنهادی
4-1) ضرورت پژوهش
4-2) اهداف پژوهش
4-3) مدل سازه‌ای و معادلات حرکت
4-4) رکوردهای زلزله و مدل‌های مورد استفاده
4-5) مروری بر الگوریتم کنترل
4-6) برنامه زمانبندی پژوهش
مراجع
بخشی از منابع و مراجع پروژه فایل ورد (word) پروژه کنترل غيرمتمرکز مدل‌هاي دو بعدي سازه‌هاي بلند با پسخور شتاب و تعميم آن به حالت سه بعدي
Yao, J. T. P., “Concept of Structural Control”, ASCE, J. ofStructural Engineering, 9S(7), 1567-1574,
Yang, J.N., Akbarpour, A., and Ghaemmaghami, P., “Optimal control algorithms for earthquake excited building structures “Structural Control Proc. 2nd Int. Symp on Structural Control, H.H.E. Leipholz, ed., Martinus Nijhoff Amsterdam, The Netherlands, 748-761,
Tadjbakhsh, I.G., Rofooei, F.R., “Optimal hybrid control of structures under earthquake excitation”, Earthq. Engrg. Struct. Dyn. 21, 233-252,
Yang, J. N., Akbarpour, A., and Ghaemmaghami, P., “New optimal control algorithms for structuraJ control”, J. Engrg. Mech., ASCE, 113(9), 1369-1386,
Gluck, J., Ribakov, Y., Dancygier, A.N.,”Predictive active control of MDOF stnictures”, Earthq. EngTg. Stnict. Dyn. 29, 109-125,
Yamada, K., Takuji, K., “Control algorithm for estimating future responses of active variable stiffhess structures”, Earthq. Engrg. Struct. Dyn. 24,1085-1099,
Mei, G., Kareem, A., Kantor, J.C., “Real-time predictive control of stnictures under earthquakes”, Proc. of 2nd World Conference in Structural Control, 1584-1594,
Yang, J.N., Wu, J.C., Reinhom, A.M, Riley, M., Schmitendorf, W.E., Jabbari, F., “Experimental verification of H and sliding-mode control for seismically excited buildings”, J. Struct. Engrg. ASCE, Jan.,
Adhikari, R., Yamaguchi, H., Yamazaki, T., “Modal space sliding-mode control of structures “Earthq. Engrg, Struct. Dyn. 27, 1303-1314,
Zhao, B., Xilin, L., Minzhe, W., Zhauxin, M., “Sliding-mode control of buildings with base-isolation hybrid protective system”, Earthq. Engrg. Struct. Dyn. 29,315-326,
Schmitendorf, W.E., Jabbari, F., Yang, J, N., “Robust control techniques for buildings under earthquake excitation”, Earthq. Engrg, Stnict. Dyn. 23, 539-552,
Jabbari, F., Schmitendorf, W.E., Yang, J.N., “H control for seismic-excited buildings with acceleration feedback”, J. Engrg. Mech., Sep.,
Yang, J.N., Wu, J.C., Agrawal, A.K., and Li, Z., “Sliding mode control for seismic-excited linear and nonlinear civil engneering structures”, Tech Rep. NCEER-94-0017 Nat Ctr. for Earthq. Engtg. Res., State univ. of New York. Buffalo,
Mahmoud, M.S., Mohamad, J.T., Mohamad, A., “An LMI approach to H-controt of time-delay systems for the benchmark problem”, Earthq. Engrg. Struct. Dyn. 27, 957-976,
Miyakura, T., Miyamoto, K., Narayar Kar, L., “Bending and torsional vibration control of flexible structure use H-infinity based rubost control, Proc. of 2nd World Conference on Structural Control, Kyoto, Japan, 3, 2097-2106,
Ghaboussi, J., “Some applications of neural networks in structural engineering”, Froc. Stnictures Cong. 94 ASCE, Atlanta, GA,
Bani-hani, K., Ghaboussi, J., “Neural networks for structural control of a benchmark problem, active tendon system”, Earthq. Engrg. Struct Dyn., 27, 1225-1245,
Joghataei, J., Ghaboussi, J., “Neural networks and fuzzy logic in structural control”, Proc. of World Conference on Structural Control, Los Angeles, CA,
He, Y.A., Wu, J., “Control of structural seismic response by self-recurrent neural network (SRNN)”, Earthq. Engrg. Struct. Dyn. 27, 641-648,
Liut, D.A., Matheu, E.E., Singh, M.P., Mook, D.T., “Neural-network control of building structures by a force-matching training scheme”, Earthq. Engrg. Struct. Dyn. 28, 1601-1620,
Goto, K., Kubuta, H., Miyakoshi, J., Xue, S., Tobita, J., Yamada, M., lzurni, M., “Active vibration control using fuzzy theory, part 1., on control algorithm and control results”, Proc. of 1st World Conference on Structural Control, WPMi, Los Angeles, CA.,
Faraveli, L., Yao, T., “Application of an adaptive-network-based fuzzy inference system (ANFIS) to active structural control”, Proc. of 1st World Conference on Structural Control, WP1-49,
Furnta, H., Okanan, H., Kaneyoshi, M., Tanaka, H., “Application of gentic algorithms to self-tuning fuzzy active control for structural vibration”, Proc. of 1st World Conference on Structural Control, WP1-3,
Battaini, M., Casciati, F., Faravelli, L., “Fuzzy control of structural vibration. An active mass system driven by a fuzzy controller”, Earthq. Engrg. Struct. Dyn. 27, 1267-1276,
Fujitani, H., Iiba, M, Kitagawa, Y., Midorikawa, M., Kawamura, H., Tani, A., “Analytical study on response control of building structure by fuzzy optimal logic”, Proc. of 2nd World Conference on Structural Control, 2069-2075,
Chung, L.L, Lin, C.C., Lu, K.H., “Time-delay control of structures”, Earthq. Engrg. Struct. Dyn. 24, 1085-1099,
Lin, C.C., Sheu, J.F., Chu, S.Y., Chung, L. L., “Time-delay effect and its solution for optimal output feedback control of stnictures”, Earthq. Engrg. Struct. Dyn. 25, 547-559,
Yang, J. N„ Wu, J. C., Agrawal, J„ “Sliding Mode Control For Nonlinear and Hysteretic Structures”, Journal of Engineering Mechanics, ASCE, 121(12), Dee,
Chung, L.L., Reinhorn, A.M., Soong, T.T., “Experiments on active control ofseimic structures”, Journal of Engineering Mechanics, ASCE, 114, 241-256,
McGreevy, S., Soong, T.T., Reinhorn, A.M., “An experimental study of time-delay compensation in active structural control”, Proc. of the SEM 6th International Modal Analysis Conference, Orlando, FL., 733-739,
Rodellar, J., Barbat, A.H., MartJn-Sanchez, J.M., “Predictive control of structures”, ASCE Jolimal of Engineering Mechanics, 115(6), 1245-1261,
Sain, P.M., Spencer, B.F., Sam, M.K,, Suhardjo, J., “Structural control design in the presence of time-delays”, Proc. of the 9th Engineering Mechanical Conference Lutes LD, Niedzwecki, JM, (eds), ASCE, College Station Texas, May, 24-27,812-815,
Inaudi, J. A., Kelly, J. M., “A robust delay-compensation technique based on memory”, Earthq. Engrg. Struct. Dyn., 23,987-1001,
Qi, K., Kuang, J. S., “Time-delay compensation in active closed-loop structural control”, Mechanics Research Communications, 22(2), 129-135,
Yang, J.N., Li, Z., Danielians, A., and Liu, S.C. “Hybrid control of nonlinear and hysteretic systems I”, J. Engrg. Mech., ASCE, 118(7),
Wang, S.H., Davison, E.J., “Minimization of transmission cost in decentralized control systems”, Int. J. Control, 28(6), 889-896,
Mahalanabis, A. K., Ramanand, S., “On decentralized feedback stabilization of large-scale interconnected systems”, Int. J. Control, 32(1), 115-126,
Shahian, B. “Decentralized control using observers”, Int. J. Control, 44(4), 1125-1135,
Lu, Q., Lu, J., Gao, J., Lee, 0. K. F., “Discrete-time decentralized optimal controllers for multimachine power systems”, Int J. Control, 40(3), 919-928,
Zheng, P. E., Li, G. Q., Chen G. W., “An approach to the optimal stabilization of decentralized control control systems”, IEEE Trans. on Power Systems, 3(3), Aug.,
Savastuk, S.V., Siljak, E.D., “Optimal decentralized control” Proc. Of American Control Conference, Baltimore, Maryland, Jun.,
Chang, N.L., “Charactrization of decentralized fixed modes using inverse matrix factorization”) Proc. of American Control Conference, Baltimore, Maryland, Jun.,
Yang, M. S., Hung, H. L„ “Design of Decent ralized Stabilizing Variable Structure Controller for Perturbed Large-Scale Systems with Delay in States”, IEEE, ISIE’99, Bled-Slovenia,
Rosinova, V.V., Decentralized robust controller for exponential stability of uncertain systems with output feedback”, IFAC Robust Control Design, Budapest, Hungary,
Shim, D.S., Kirn, Y.J., Park, C.G., “Decentralized Hoo control with performance for linear time-invariant interconnected systems with time delay”, Proc. 36’hh Conf. On Decision and Control, San Diego, California, USA, Dec.,
Savkin, A. V., Peterson, 1. R., “Optima] stabilization of linear systems via decentralized output feedback” „ IEEE Trans. Automatic Control, 43(2), Feb.,
Akar, M„ Ozguner, U„ “Decentralized Sliding Mode Control Design using Overlapping Decompositions”, 14* IFAC World Congress, Bering, China, 28 March
Iftar, A., Ozguiier, U “Overiappmg decompositions, expansions, contractions and stability of hybrid systems”, IEEE Transactions on Automatic Control, 43(8), Aug.,
Broussard, J. R„ McLean C.S., “An Algorithm for simultaneous stabilization using decentralized constant gain output feedback”, IEEE Transactions on Automatic Control, 38(3), Mar.,
Park, S. H., Bein, Z., “Design of reliable decentralized control systems guaranteeing hT, -norm performance bound for a class of uncertain linear plants”. Proceeding of the 35″ Conference on decision and control, Kobe, Japan, Dec.,
Malakian, Vidmar, “Dynamic model dependency for a decentralized linear-quadratic-gaussian control problem”, IEEE Proc., 680-696,
Park, Y.M., Choi, M.S„ Lee, K.Y. “A decentralized control architecture for nonlinear systems usin gmultiplayer feed forward neuralnet works”, IEEE,
Shoarinejad, K. Speyer, J.L., Kanellakopoulos, L., “Decentralized control with noisy transmission of information”. Proceeding of the American Control Conference, San Diego, California, Jun
Ikeda, K.., Zhai, G., “Decentralized H, control of large-scale systems via output feedback”. Proceedings of the 33rd Conference On Decision and Control, San Antonio, Texas, Dec.,
Kiriazov, P.K., “Overall design criterion for mechatronic systems with decentralized control”, proc. of the 4™ Int. Conf. on Motion and Vibration Control, Zurich, 1, 135-140, Aug.,
Iftar. A.,”Overlapping decentralized control”, proceeding sof the 30 Conference on dicision and control, Bringhton, England, Dec.,
Xie, L., Wang, Y., Desouza, C.E., “Decentralized output feedback control of discrete-time interconnected uncertain systems”, Proc. 32″ IEEE Conf. on Decision and Control, 3765-3767, San Antonio, TX, USA, 15-17 dec.,
Mori, H., “Decentralized power system voltage control using artificial neural networks”, IEEE Proc. of ISCAS 92, 4, 1701-1704, May,
Gong, Z., Aldeen, M., “Stabilization of decentralized control systems”, Journal of Mathematical Systems, Estimates, and Control, 7(1), PP 1-16,
Williams, T., Xa, J., “Closed -loop grammians of flexible space stnictures”, Proc. of the 33Conf. On Decision and Control, Lake Buena Vista, FL, Dec.,
Ryaciotaki-boossalis. H, A., “The use of decentralized control on the vibration suppression in large flexible dynamic systems”, Maple Press,
Dix, P., Ozguner, U., Gordon, R. W., “Decentralized control experiments on a truss structures”, Proc. of the 29′” Conf. On Decision and Control, Honolulu, Hawaii, Dec.,
Hino, M., lwal, Z., Mizurnoto, L., Kohzawa, R., “Active vibration control of a muhl-degree-of-freedom structure by the use of decentralized simple adaptive control”, 4th IEEE Conf. on Control Applications,
Hino, M., lwal, Z., Mizurnoto, L., Kohzawa, R., “Active vibration control of a multi-degree-of-freedom structure by the use of robust decentralized simple adaptive control”, Proc. of the 1996 IEEE InternationalConf. On Control Applications, Dearborn, Mi, Sep.,
Rofooei, F.R and Monajemi-Nejad S. Optimal Decentralized control in tall building. First national congress in civil engineering, Sharif University of technology, May 10-12, 2004; Tehran, Iran (in Persian)
Rofooei, F. R. and Monajemi-Nejad S., “Decentralized Control of Tall Buildings”, The Structural Design of Tall and Special Buildings, Vol. 15, 153-170,
Monajemi-Nejad. S. And Rofooei F.R. Decentralized Robust active of structures, with controllers on all floors first national congress in civil Engineering, Sharif University of technology, May 10-12, 2004; Tehran, Iran (in Perian)
Monajemi-Nejad. S. and Rofooei F.R. Pecentralized sliding mode control of structures under earthquake loading IECEE, 3-8 september; Geneva, Switzerland
Monajeml-Nejad S., and Rofooei, F. R. Decentralized sliding mode control of multistory buildings. Vol. 16, Issue 2, 181-204,
Soong, T.T. “Active structural control”. Theory & practice
Agrawal, A.K., Yang, J.N., “Compensation of time-delay for control of civil engineering structures”, Earthq. Engrg. Struct. Dyn., 9, 37-62,
Agrawal, A.K., Yang, J.N., “Effect affixed time-delay on stability and performance of actively controlled civil engineering structures”, Earthq. Engrg. Struct. Dyn. 26, 1169-1185,
Bicchi, A., Balluchi, A., Balestrino, A., “A diagonal Dominace Condition for Robust Decentralized Variable Structure Control”, Proceeding of the 33’h Conference onecision and Control, Lake Buena, 2324-2329,
Chao-Yang, C., Zheفایل ورد (word) پروژه کنترل غيرمتمرکز مدل‌هاي دو بعدي سازه‌هاي بلند با پسخور شتاب و تعميم آن به حالت سه بعديiang, H., Yi-Xin, N., “Decentralized Nonimear Variable Structure Control for AC-DC Power Systems”) IEE, International Conference onAdvancesinPower System Control Operation and Management, Hong Kong, Nov.,
Chi-Chang ling, M. ASCE; Chang-Ching Chang; and Huang-Lin Chen. Optimal H output feedback control systems with time delay. J. Enginneering mechanics© ASCE. 2006; October: 1096-
Chopra, A.K., “Dynamics of structures”. Prentice-Hall
Clough, R.W., Penien, J., “Dynamics of structures”. 2nd edition, Mc, Grawhill
Feliachi, A., “Decentralized stabilization of interconnected systems”, Int. J. Control, 44(6), 1499-1505,
Fiedler, M., Ptak, V„ “• On Matrices with Nonpositive Off-Diagonal Elements and Principle Minors”, Czechoslovakian Mathematical Journal, 12, 382-400,
Firdause E. Udwadia and Phailaung Phohomsiri. Active control of structures using time delayed positive feedback proporsional control designes. Structural control and health monitoring; 2006; 13: 536-
Indrawan, B., Kobori, T., Sakamoto, M., KosHika, N., Ohrui, S., “Experimental verification of bounded-force control method”, Earthq. Engrg. Struct. Dyn., 25, 179-193,
Jangid, R.S.. Computational numerical models for seismic response of structures isolated by sliding systems. Structural control and health monitoring. 2005; 12: 117-
Jean-Jacques E.Slotine, weiping Li, applied nonlinear control
Joghataie, A., Ghaboussi, J., “Neural-networks and fuzzy logic in structural control”, Proc. of World Conference on Structuial Control, WP 1-3,
Kawamura, H., Yao, J.T.P., “Application of fuzzy, logic to structural control motion of civil engineering structures”, Proc. of NAFIPS, 67-70,
Lee, J. L., “On the Decentralized Stabilization of Interconnected Variable Structure Systems Using Output Feedback”, The Franklin Institute, 16-32,
Matheu, E.E., Singh, M.P., Beathe, C., “Output-feedback sliding-mode control with generalized sliding surface for civil structures under earthquake excitation”, Earthq. Engrg. Stnict. Dyn. 27, 259-282,
Naeim, F., “The seismic design handbook, van nostrand reinhold, new york,
Narasimhun, S., Nagarajaiah, S.,. “Smart base isolated building with variable friction systems: H controller and SAIVF device. Earthquake Eng. And struatural Dyn. 2006; 35: 921-
Phailaung phohomsiri; Firdaus E. udwadia; and Hubertus F. von Bremen. Time-Delayed positive velocity feedback control design for active control of structures. J Engineering mechanics © ASCE. 2006; June: 690-
Ribakov, Y. and Dancygie,r A.N. “Optimal control of MODF structures with controlled stiffness dampers. The structural design of tall and special buildings; 2003; 12: 351-
Rofooei, F.R., Tadjbakhsh, L. G.,”Optimal control of structures with acceleration, velocity and displacement feedback, J. Eng. Mech., ASCE,. 119(10), Oct., 1993-
Soong, T.T. & Bargush, G.F. “Passive Energy Dissipation system in structural engineering
Soong, T.T., “Active structural control: theory and practice”, Longman Scientific & Technical, England,
Wang, Q., Hu, C., Chen, X., “Decentralized Variable-Structure Control and its Application to Flexible Structures”, Space Technology, 16(516), 349-353,
Wang, S. H., Davison, E. J.,”On the stabilization of decentralized control systems”, IEEE Trans. Antom. Control, 18,
Xu, Y.L., and Tng, J. “Optimum design of active/passive control devices for tall building under earthquake excitation. The structural design of tall buildings. 2002; 11: 109-
Yamaguchi, H., Adhikari, R., “Sliding Mode Control of Building with ATMD”, Earthquake Engineering and Structural Dynamic, 26, 409-422,
Yang, J.N., Long, F.X., and Wong, D., “Optimal control of nonlinear Structures”, J. Appl. Mech., 55, Dec., 931-
Yang, J.N., Li, Z., Liu, S.C. “Stable Controllers For Instantaneous Optimal Control”. J. Enginering Mechanics, Vol, 118. No, 8. 1912-
Yang, M.S., Hung, H.L., Lu, H.C., “Design of decentralized stabilizing variable structure controller for perturbed large-scale systems”, IEEE’99, Bled, Slovania,
Zhendong X., Shengli X., Yongqing L., “Decentralized Sliding Mode Controller for Interconnected Distributed Parameter System with Time Delays”, UKACC International Conference on Control ’98, 1-4 Sep.,
سازه‌های بلند، دکتر حجت‌اله عادلی
ارتعاشات راندم (پیشا)، نویسنده: پروفسور محسن غفوری آشتیانی
مبانی دینامیک سازه‌ها، نویسنده: گلن وی برگ. ترجمه دکتر فیاض رحیم‌زاده رفویی
گفتار نخست: کلیات
1-1) مقدمه
تامین پایداری سازه‌های عمرانی در برابر بارهای وارده بر آنها هدف اصلی طراحان و مهندسان عمران می‌باشد. هنوز هم ساختما‌ن‌ها، پل‌ها و دیگر سازه‌های ساخت بشر به عنوان سازه‌هایی غیرفعال به لحاظ پایداری تابع جرم و صلبیت خود در برابر بارهای خارجی بوده و توانایی مشخصی برای اینگونه بارها دارند. در چند دهه اخیر به دلایلی چون نرمی زیاد و اجتناب‌ناپذیر سازه‌های بلند، وجود محدودیت‌هایی در خصوص میزان لرزش حداکثر به لحاظ آسایش ساکنین، نیاز به ترازهای بالاتر ایمنی در سازه‌هایی با کاربردهای پراهمیت و همینطور ارزش بالای وسایل و تجهیزات داخلی و نصب شده در این سازه‌ها سبب شده‌اند که در نظر گرفتن ملاحظاتی ویژه برای سازه‌ها و محدود کردن دامنه لرزش آنها ضرورت یابد. بدین لحاظ روشهای گوناگونی برای محدود کردن پاسخ سازه‌ها به تحریکات خارجی در قالب سیستم‌های کنترل غیرفعال (Passive Control) و کنترل نیمه فعال (Semi-Active Control) و کنترل فعال (Active Control) در چند دهه اخیر ابداع و ارائه شده و برخی از آنها عملاً مورد استفاده قرار گرفته‌اند
در حوزه سیستم‌های کنترل غیرفعال روش‌هایی نظیر جدایش لرزه‌ای پی سازه (Base Isolated)، میراگرهای جرمی[1] (TMD)، میراگرهای مایع[2] (TLD) برای نیروی باد و میراگرهایی نظیر میراگرهای اصطکاکی، میراگرهای ویسکوالاستیک[3] (FVD, SVD) و انواع گوناگون دیگر به کار گرفته شده‌اند
در حوزه سیستم‌های فعال می‌توان به میراگرهای جرمی فعال[4] (AMD)، سیستم کابل‌های فعال[5] (AT)، القا کننده‌های پالسی[6] (PIC)، سیستم‌های با سختی متغیر فعال و ;. اشاره نمود که با استفاده از انرژی خارجی قابل بهره‌برداری می‌باشند
1-2) بیان موضوع و اهمیت آن
با توجه به محدود بودن میزان عملکرد سیستم‌های کنترل غیرفعال در سال‌های اخیر، کنترل فعال سازه‌ها به صورت شاخص‌تری نمود پیدا کرده و مورد توجه پژوهشگران و حتی طراحان قرار گرفته است. ایده کنترل و الگوریتمهای مورد استفاده در آن پیش از آنکه در مهندسی عمران کاربردی شوند در سایر رشته‌های مهندسی نظیر برق، مکانیک، هوافضا و الکترونیک کاربرد گسترده‌ای داشته و دارند. هرچند در این رشته‌ها سیستم‌های موردنظر جهت کنترل مشابه موارد موجود در زمینه مهندسی عمران حجیم و با تعداد درجات آزادی بالا نبوده است
کنترل فعال سازه‌های عمرانی، به طور کلی شامل دو بخش مکانیزم‌های اعمال نیرو و نیز الگوریتمهای مورد نیاز جهت تعیین مقدار نیروی کنترل می‌باشند. در این راستا، از الگوریتمهای کنترل نسبت به تعیین نیروهای مورد نیاز اقدام و سپس به کنترل‌کننده‌ها (Actuators) فرمان اعمال نیرو را میدهد. در کنترل فعال، از الگوریتمهای گوناگونی که دارای دیدگاه‌های کنترلی متفاوتی می‌باشند، استفاده میشود. الگوریتم‌هایی نظیر کنترل بهینه، کنترل بهینه لحظه‌ای (Instantaneous Optimal Control)، جاگذاری قطبی (Pole Assignment)، کنترل فضای مودی[7] (IMSC)، پالس کنترل و الگوریتمهای مقاوم (Robust) مانند ، ، کنترل مود لغزش (Sliding Mode Control) و غیره از جمله الگوریتمهای به کار رفته در کنترل سازه می‌باشند. هدف نهایی کلیه این روش، کاهش نیروی اعمال شده به سیستم با هدف حفظ عملکرد سیستم کنترل شده است
با توجه به تعریف‌هایی که از کنترل فعال توسط آقای یائو (Yao) و سایر پژوهشگران [1] شده است یک سیستم کنترل فعال شامل بخش‌های زیر می‌باشد (شکل 1-1)
شکل (1-1): الگوریتم کلی کنترل فعال سازه
هنگامی که نیروهای کنترل صرفاً بر اساس پاسخ سازه‌ای محاسبه می‌شوند (حلقه 2) سیستم کنترل، حلقه بسته (Closed–Loop) و هنگامی که نیروهای کنترل صرفاً بر اساس انگیختگی بیرونی محاسبه شود (حلقه 1) سیستم کنترل حلقه باز (Open-Loop) نامیده شده و اگر هر دو حلقه محاسبه نیروهای کنترل به کار گرفته شوند سیستم کنترل حلقه بسته ـ باز (Closed–Open–Loop) نامیده میشود
از نظر بزرگی، سیستم‌های کنترل را می‌توان در دو دسته سیستم‌های معمولی و سیستم‌های بزرگ مقیاس (Large Scale Systems) در نظر گرفت. در سیستم‌های معمولی، کنترل سازه به صورت متمرکز مناسب بوده و نیازی به تقسیم سیستم به سیستم‌های ریزتر نمی‌باشد ولی در سیستم‌های بزرگ مقیاس نظیر ساختمانهای بلند و حجیم، اندازه سیستم کنترلی و حجم آن در انتقال و جابجایی اطلاعات و فرمانها، به ویژه با توجه به اینکه نیروهای لرزه‌ای در مدت زمان کوتاهی (کمتر از دقیقه) بر سازه وارد می‌شوند، مشکل ایجاد کرده و تأخیر زمانی قابل توجهی در صدور فرمانها به وجود می‌آورد. بر این اساس تلاش میشود تا هر بخش از سیستم به صورت مستقل کنترل شود. به هر بخش زیرسیستم گفته شده و یک سیستم متشکل از تعدادمعینی زیرسیستم (Subsystem) خواهد بود
شیوه ریز کردن یک سیستم به چند زیر سیستم بستگی به طرح سیستم از نظر سازه‌ای، درجات آزادی آن و میزان گستردگی فیزیکی آن دارد. در ادامه در خصوص شیوه‌های ریز کردن و الگوریتمهای مورد استفاده جهت کنترل هر زیرسیستم بیشتر توضیح داده خواهد شد
1-3) چارچوب پژوهش
سازه‌های بلند یکی از انواع سیستم‌های سازه‌ای حجیم می‌باشد که موضوع کنترل نامتمرکز در آن قابل بررسی می‌باشد. پژوهش حاضر پیرامون امکان نامتمرکز کردن نحوه عمل سیستم کنترل در این نوع سازه‌ها و بررسی پایداری سیستم سازه‌ای و نیز کارایی روش کنترل مورد استفاده تحت اثر تحریک‌های مختلف وارده بر سازه بوده و با حالت کنترل متمرکز مقایسه میشود
1-4) موضوعات بررسی شده در هر گفتار
پیشنهاد رساله دکترای حاضر،شامل پنج گفتار می‌باشد. در گفتار دوم، الگوریتمهای کنترل متمرکز سازه‌ها و کارهای انجام شده در این زمینه بررسی و مرور می‌گردند. گفتار سوم نیز بررسی الگوریتمهای کنترل نامتمرکز سازه‌ها و کارهای انجام شده تا کنون را شامل میشود. روشهای ریز کردن سیستم‌های سازه‌ای بلند با توجه به نوع سیستم سازه‌ای باربر آنها قابل تعریف بوده و نمی‌توان بدون توجه به سیستم‌های انتقال بار گرانشی و جانبی طرح کنترل نامتمرکز را پیشنهاد داد. در انتهای این گفتار نیز به بررسی کارهای پژوهشگران در این زمینه پرداخته خواهد شد
گفتار چهارم به پژوهش پیشنهادی و زمینه‌های کاری مورد نظر در این رساله می‌پردازد در این پژوهش الگوریتم پیشنهادی جهت نامتمرکز کردن کنترل سازه‌های بلند در حالت سه بعدی، به همراه حل یک نمونه مدل سه بعدی دو طبقه ارائه گردیده است. در این گفتار برنامه زمانبندی پژوهش نیز ارائه شده است. گفتار پنجم نیز شامل مراجع و پیوست‌‌ها می‌باشد
گفتار دوم: کنترل متمرکز سازه‌ها
2-1) مقدمه
در روش کنترل متمرکز سازه‌ها که شامل دو حالت کنترل فعال (Active) و کنترل نیمه‌فعال (Semi-Active) می‌باشد از یک مغز برنامه‌ریز و دستور دهنده که شامل پردازنده مرکزی و الگوریتم حاکم بر تعیین نیروهای کنترل است و مجموعه‌ای از ابزارهای اعمال نیرو در کلیه طبقات سازه یا برخی و حتی در مواقعی صرفاً در پایه (Base) تشکیل میشود. سیستم‌های کنترل و الگوریتمهای حاکم بر آنها از مفاهیم پایه‌ای در مهندسی برق، کنترل، مکانیک و هوافضا می‌باشد. در مهندسی عمران، ایده استفاده از کنترل فعال جهت کنترل ارتعاشات لرزه‌ای در سازه‌ها، نخستین بار توسط Yao در سال 1972 مطرح شد. پس از آن پژوهشگران زیادی در این زمینه پژوهیده و پژوهشگرانی مانند yang، Ghabousi، Soong، Jabbari، Rofooei و Tadjbakhsh آن را گسترش داده‌اند. استفاده از الگوریتم‌هایی مانند کنترل بهینه و کنترل بهینه لحظه‌ای (LQR) کنترل فضای مودی (IMSC)، کنترل تطبیقی (Hybrid)، کنترل فازی (Fuzzy)، شبکه‌های عصبی (Neural Network) و کنترل‌های مقاوم (Robust Control) نظیر کنترل ، و کنترل مود لغزشی (Sliding Mode) تاکنون مطرح شده‌اند که هر یک از این الگوریتم‌ها قابلیت‌های مشخصی جهت کنترل سازه دارند. البته در هر یک از این الگوریتم‌ها باید به خطاهای ناشی از سرریزشدگی و مدل‌سازی (Spillover & Modelling) تأخیر زمانی (Time delay)، اثر رفتار غیرخطی (Nonlinearity)، اثر سه بعدی سازه و ; توجه داشت. در ادامه به تشریح برخی از این الگوریتم‌ها پرداخته میشود
2-2) الگوریتمهای کنترل
2-2-1) کنترل بهینه و کنترل بهینه لحظه‌ای
یکی از نخستین الگوریتمهای کنترل می‌باشند. در این الگوریتم‌ها نسبت به تعریف یک شاخص عملکرد J اقدام شده و با توجه به کمینه شدن این شاخص، نیروهای کنترل که رابطه‌ای خطی با جابجایی سیستم سازه‌ای دارند، محاسبه می‌شوند. در این الگوریتم هدف محاسبه ماتریس بهره (Gain Matrix) می‌باشد. در روش (کنترل کلاسیک) به دلیل نیاز به حل معادله ریکاتی، داشتن تمامی تاریخچه زمانی زلزله از پیش الزامی می‌باشد که با توجه به نامشخص بودن بار لرزه‌ای این کار عملاً ناممکن است. برای برطرف کردن این کاستی روش کنترل بهینه لحظه‌ای (Instantaneous Optimal Control) توسط (Yang) برای سازه‌هایی با رفتار خطی و غیرخطی ارائه شد [2]. در این مورد تاجبخش و رفویی (Tadjbakhsh & Rofooei) با استفاده از پسخور (Feed back) شتاب، سرعت و تغییر مکان، نیروی کنترل را تعیین کردند [3]. در این مقاله با تعریف یک معیار عملکرد با بهره‌گیری از مشخصه‌های شتاب، سرعت و تغییر مکان و بهینه کردن آن، نیروی کنترل محاسبه شده است
یانگ و همکاران (Yang et al) نیز یک کنترل کننده چندجمله‌ای بهینه را برای کنترل سازه‌های غیرخطی یا هیسترتیک ارائه کردند [4]. در این مقاله، معیار عملکرد به صورت تابعی چندجمله‌ای از حالت‌های غیرخطی می‌باشد که با بهره‌گیری از معادله همیلتن ـ ژاکوبی ـ بلمن کمینه می‌گردد. این معیار، تمامی ویژگی‌های یک تابع لیاپانوف را ارضا می‌کند. کنترل کننده بهینه، مجموع چند جمله‌ای‌هایی غیرخطی از حالت‌ها می‌باشد. علاوه بر آن ماتریس‌های بهره (Gain Matrices) برای بخش‌های گوناگون کنترل کننده از حل معادلات ریکاتی و لیاپانوف بدست می‌آیند. در این روش نتایج مشابه‌سازی نشان می‌دهند که درصد کاهش بیشینه پاسخ سازه با افزایش شدت زلزله کم میشود که ویژگی مطلوبی می‌باشد
2-2-2) کنترل فضای مودی (IMSC)
در این روش معادلات حرکت سیستم n درجه آزاد می‌تواند به n سیستم تک درجه آزاد در مختصات مودی تبدیل شود. نیروهای کنترل مودی به بهره‌گیری از همه روشهای کنترل دیگر می‌تواند به دست آید برای نمونه، اگر کنترل بهینه مورد نظر باشد، این نیروها می‌توانند به وسیله کمینه کردن یک شاخص عملکرد J به دست آیند
در این روش با کاهش تعداد کنترلرها نسبت به تعداد درجه آزادی سیستم، تأثیر کنترل نیز کمرنگ میشود[1]
2-2-3) کنترل حالت مرزی (Bounded State Control)
هدف کنترل فعال سازه‌ها اصلاح مقادیر پاسخ سازه‌ای به گونه‌ای که در حد و مرزهای ایمنی سازه‌ای و راحتی و آسایش انسان قرار بگیرد می‌باشد. بر اساس ملاحظات ایمنی، جابجایی‌های نسبی در مکانهای خاصی از سازه‌ها باید محدود شده و برای آرامش انسان، نیز شتاب‌های مطلق باید از حد مشخصی افزایش نیابند. بنابراین الگوریتمهای کنترل فعالی که برای محدود کردن حالت متغیرها به مرزهای تعریف شده‌ای طراحی می‌شوند یا کنترل حالت‌های مرزی، هنگامی که در سازه‌های مهندسی عمران به کار می‌رود از اهمیت کاربردی برخوردار می‌باشند
در مجموع همه شیوه‌های کنترلی پالسی ارائه شده در پژوهش‌ها در این دسته قرار می‌گیرند. بحث کنترل پالسی که به وسیله مصری و همکارانش (Mesri et al)، اودودیا (Udwadia) و تابایی (Tabai) گسترش داده شده تکیه بر موضوع از بین بردن پاسخ‌های ارتعاشی بیشینه سازه‌ای دارد، به نوعی که ارتعاشاتی به وسیله پالس‌های با انرژی بالا و دامنه زمانی کوتاه حالت‌های بیشینه پاسخ را از بین می‌برد. در این الگوریتم، کنترل فقط هنگامی که مقادیر ارتعاشی سیستم از حدود مشخصی افزایش می‌یابند، فعال میشود[1]
2-2-4) روش کنترل پیش بین (Predictive Control Method)
در این کنترل، از الگوریتمهای پیش‌بینی گوناگون در پیش‌بینی پاسخ و شتابنگاشت زمین‌لرزه استفاده میشود. گلاک و همکاران (Gluck et al) از این روش در حالتی که میراگرهای ER در سازه وجود دارد بهره گرفتند[5]. در این روش کنترل از الگوریتم (Linear Auto-Regressive With Exogenous Input-LARX) برای پیش‌بینی سرعت‌ها و تغییر مکانهای سازه استفاده میشود، تا بدین وسیله بتوان بر مشکل تأخیر زمانی (Time Delay) غلبه کرد. در این مقاله تغییر مکان‌ها و سرعت‌های سازه‌ای در دو حالت با یکدیگر مقایسه شده‌اند. یکی در هنگامی که نیروهای کنترل بهینه از زلزله پیش‌بینی شده به دست می‌آید و دیگری هنگامی که شتابنگاشت زلزله از پیش تعیین شده است. این مقایسه، کارآیی روش ارائه شده را نشان میدهد
یامادا و تاکوجی (yamada & Takuji) برای سیستم سختی متغیر (AVS) این الگوریتم را به کار بردند[6]. آنها ابتدا دانسته‌های ارتعاش لرزه‌ای موجود را به عنوان مدل شناسایی به صورت یک مدل (Auto-Regressive) AR درآورده و سپس دانسته‌های آتی زلزله را با بهره‌گیری از مدل AR پیش‌بینی کردند و پاسخ‌های آینده بر اساس ارتعاش پیش‌بینی شده محاسبه شدند. در این مقاله، کلیدهای ON-OFF (خاموش ـ روشن) بکار گرفته شده و معیار کنترل حالتی است که انرژی ورودی به سیستم را کمینه می‌کند
مئی و همکاران (Mei et al) نیز یک فرمولاسیون عمومی از الگوریتم این کنترل (Model Predictive Control) پیشنهاد کردند [7]. آنها، یک رابطه پیش رو در زمان حقیقی را معرفی کردند تا به ویژگی‌های تطبیقی و پیش‌بینی شده اضافه شود که برای مدل کردن زمین‌لرزه با ویژگی‌های غیرعرف بکار می‌رود. حلقه پیش رو شامل یک مدل AR برای حرکت زلزله است که هر لحظه بر اساس مشاهده انجام شده به صورت همزمان اصلاح میشود. سپس مدل‌های سری‌های زمانی در فضای حالت بیان می‌شوند. نهایتاً معادلات حرکت سازه‌ای با مدل ارتعاشی ترکیب شده و برای معادلات جدید نیروی کنترل بهینه بدست می‌آیند
2-2-5) روش کنترل مود لغزشی (Sliding Mode Control)
در این روش یک سطح در فضای فاز طوری تعریف میشود که حرکت در روی آن پایدار و به سمت مبدأ باشد (شکل 2-1). این روش به ویژه در حالتی که عدم قطعیت در دینامیک سیستم وجود دارد به کار می‌رود. از این رو می‌توان آن را جزء روشهای کنترل مقاوم به حساب آورد. این روش توسط یانگ (Yang et al) برای کنترل سازه‌های خطی و غیرخطی به کار گرفته شده است[8]. برای این کار ضمن ارائه یک کنترل مود لغزشی پیوسته، پاسخ سازه در حالت Static-Output بررسی شده است در روش پیشنهادی، فرمان‌های کنترلی با بهره‌گیری از تعریف تابع لیاپانوف مشخص می‌شوند. آدهیکاری و همکاران (Adhikari et al) آنالیز مودی را در کنترل مود لغزشی به کار برده‌اند [9]. در حالت میرایی غیرکلاسیک این مودها به صورت اعداد مختلف هستند
ژائو و همکاران (Zhao et al) بکارگیری مود لغزشی را در ساختمانهای با سیستم کنترل ترکیبی (Hybrid) بررسی نمودند[10]. این مقاله روی روش قانون رسیدن (Reaching Law) متمرکز شده است و طی آن دو قانون مختلف با عنوان‌های قانون رسیدن توانی و قانون رسیدن با نرخ متناسب به علاوه ثابت بررسی شده است
2-2-6) روش کنترل
این روش اولین بار توسط اشمیتندروف و همکاران (Schmitendorf et al) ارائه شده یکی دیگر از روشهای کنترل مقاوم است [11]. در این روش، ضمن تعریف یک خروجی کنترل شده و با تعریف یک نرم درجه دو ویک نرم درجه بی‌نهایت، یک نرم بی‌نهایت از تابع تبدیل بین ارتعاشات وارده و خروجی کنترل شده را ارائه کردند. اساس روش کنترل در این است که نرم حاصل از مقدار کوچک معینی که به آن رواداری اغتشاش (Disturbance Attenuation) گفته میشود، کمتر باشد. در این مقاله در ادامه مساله دینامیک کنترل کننده و اعمال آن در دینامیک سیستم نیز بررسی شده است. در واقع در این روش پارامترهایی به صورت ضریب پارامترهای حالت درنظر گرفته شده که با اضافه کردن آن، کاهش بیشتری در ارتعاشات (پاسخ سازه) ایجاد شده و در عین حال نیروی کنترل لازم افزایش می‌یابد
جباری و همکاران (Jabbari et al) از روش کنترل با پسخور شتاب بهره گرفته که اساساً معتبرترین خروجی برای کنترل پاسخ سازه می‌باشد[12]. برای این کار با بهره‌گیری از معادله حالت سیستم، شتاب مطلق را به صورت مجموع ضریبداری از بردار حالت و نیروی کنترل بیان کرده‌اند. در جایی که مستقیماً کنترل کننده وجود نداشته باشد، شتاب مطلق تنها به صورت ضریبی از بردار حالت بیان میشود و این ضریب را در خروجی کنترل شده اعمال می‌کنند. یانگ و همکاران (Yang et al) کاربرد روش کنترل را به صورت تجربی و بر روی مدل آزمایشگاهی، بررسی کردند. آنها برای بهینه‌سازی پارامترهای طراحی کننده کنترل از نرم‌افزار Matlab استفاده نمودند[13]
محمود و همکاران (Mahmoud et al) از کنترل در یک سیستم با داشتن تأخیر زمان استفاده کردند [14]. آنها نتایج طراحی سیستم کنترلی را به صورت LMI (نامساوی ماتریس خطی) درآوردند تا کنترل سیستم سازه‌ای به آسانی قابل بررسی باشد. آنها روش کنترل را برای سه حالت پسخور حالت استاتیک پسخور دو حالتی (بدون تاخیر زمانی و با تاخیر زمانی) و پسخور خروجی استاتیک بررسی کردند
میوکارا و همکاران (Miyakura et al) از روش کنترل برای کنترل ارتعاش پیچشی و خمشی یک سازه انعطاف‌پذیر بهره بردند[15]. برای این کار آنها یک مدل سه بعدی را با بهره‌گیری از سه مود ارتعاشی به صورت یک سازه با سه درجه آزادی کاهش دادند و سپس کنترلی را بر اساس پسخور حالت استاتیک و با درنظر گرفتن عدم قطعیت ناشی از مودهای بالاتر طراحی کردند
2-2-7) روشهای کنترل هوشمند (Smart Control Methods)
[1]. Tuned Mass Damper
[2]. Tuned Liquid Damper
[3]. Solid Viscoelastic Damper, Fluid Viscoelastic Damper
[4]. Active Mass Damper
[5]. Active Tendons
[6]. Pulse Inducer Control
[7]. Independent Model Space Control