16629

16629

بهبود عملكرد كنترل غيرمتمركز سازه‌ها با استفاده از تخمينگر مقاوم و درنظرگرفتن عدم قطعيت‌ها

دكتري

سازه

آبان ماه 1395

دكتر فريدون اميني

دكتر بيژن معاوني

عمران

چكيده تعدد حسگرها در كنترل سيستم‌هاي مقياس بزرگ، منجر به ترافيك انتقال اطلاعات و متعاقباً تأخير زماني در سيستم‌هاي كنترل متمركز مي‌گردد. از طرف ديگر براساس مطالعات صورت گرفته، رويكرد غيرمتمركز به عنوان جايگزيني بر كنترل متمركز متداول، دستيابي به پاسخ‌هاي كنترل شده‌ي زيربهينه را به دنبال خواهد داشت. در اين رساله براي نخستين بار رؤيتگر ليونبرگر در بحث مهندسي سازه وارد شده و از تطابق عملكردي اين تخمينگر با كنترل لرزه‌اي سازه، رويكردي نوين در راستاي بهبود عملكرد كنترل غيرمتمركز سازه‌ها و جبران نقيصه‌ي فوق ارائه مي‌گردد. در اين روش هر زيرسازه به يك رؤيتگر ليونبرگر مجهز مي‌شود كه تمامي مقادير حالات سازه‌اي شامل مقادير غيرقابل دسترس را براساس مقادير اندازه‌گيري شده تخمين خواهد زد. پيغام مناسب محرك‌ها نيز براساس حالات تخميني، بطور محلي محاسبه مي‌گردد. در راستاي ارزيابي رويكرد پيشنهادي و به تصوير كشيدن قابليت اعمال رؤيتگر مذكور به مسائل كنترل سازه، در ابتدا بهبود كنترل غيرمتمركز مدل قاب برشي سه طبقه و نيز كنترل نيمه-متمركز مدل بيست طبقه با استفاده از رويكرد ارائه شده، مورد بررسي قرار مي‌گيرد. نتايج مشخصاً بهبود پاسخ كنترل شده از يك‌سو، و كاهش تعداد حسگر مورد نياز و متعاقباً كاهش هزينه‌ي سيستم كنترلي را از سوي ديگر به نمايش مي‌گذارد. در ادامه نيز عملكرد رويكرد پيشنهادي در مقايسه با رويكرد مبتني بر فيلتر كالمن به عنوان يكي از توسعه يافته ترين روش‌ها، تحت بررسي قرار گرفته، كارآيي روش در شرايط ايده‌آل، شرايط عدم قطعيت سازه‌اي، شرايط وجود اغتشاش و نيز با درنظر گرفتن تأخير زماني مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. واژه‌هاي كليدي: كنترل غيرمتمركز، رؤيتگر ليونبرگر، فيلتر كالمن، عدم قطعيت، تخمين حالت.

1395/11/25

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Multiplicity of the required sensors in the centralized control of large-scale structures, leads to excessive data transmission an​d the resulted system lags. On the other hand, decentralized control, as an alternative approach, offers sub-optimal responses. In this thesis, to compensate for the mentioned deficiency, an innovative estimation procedure is presented. In this method, any substructure is equipped with an embedded Luenberger observer, which estimates the whole states of the structure based on the available ones. Then, the actuator commands are locally calculated by the estimated states. To eva​luate the proposed method, fully decentralized control of a 3-story frame structure an​d semi-decentralized control of a 20-story one are firstly investigated. Furthermore, a comprehensive comparison is made between the proposed method an​d the alternative approach based on the useful Kalman filter. The performance of the presented method is also eva​luated considering the structural uncertainties, the noisy signals, an​d the probable time-delay. Keywords: decentralized control, Luenberger observer, Kalman filter, uncertainty, state estimation