14508

آشنايي با ابزارهاي كنترل نيمه فعال و روش هاي مدلسازي آن‌ها

1400

دكتر پدرام قادري

-

در اين پژوهش، ابزارهاي كنترل نيمه‌فعال و روش‌هاي مدل‌سازي آن‌ها مورد بررسي قرار گرفته است. كنترل سازه يكي از حوزه‌هاي كليدي در مهندسي عمران است كه با هدف كاهش ارتعاشات و بهبود ايمني ساختمان‌ها و پل‌ها در برابر بارهاي ديناميكي مانند زلزله و باد توسعه يافته است. روش‌هاي كنترل سازه به چهار دسته كنترل غيرفعال ، نيمه‌فعال ، فعال و تركيبي تقسيم مي‌شوند. در اين ميان، كنترل نيمه‌فعال تركيبي از دو روش فعال و غيرفعال بوده و با بهره‌گيري از ابزارهايي مانند دمپرهاي مغناطيسي-رئولوژيكي ، دمپرهاي الكترورئولوژيكي ، و دستگاه‌هاي تغيير سختي و جرم تنظيم‌شونده، امكان كاهش مؤثر ارتعاشات را با حداقل مصرف انرژي و هزينه اجرايي نسبت به سيستم‌هاي فعال را فراهم مي‌كند. در اين مطالعه، ابتدا ابزارهاي كنترل نيمه‌فعال و استراتژي‌هاي مختلف آن‌ها مرور شده و ويژگي‌هاي عملكردي، مزايا و معايب آن‌ها نسبت به روش‌هاي ديگر كنترل سازه بررسي گرديده است. سپس، روش‌هاي مدل‌سازي اين ابزارها شامل مدل‌هاي پارامتريك مانند مدل هيسترزيس بوك-ون اصلاح‌شده و مدل‌هاي غيرپارامتريك مبتني بر شبكه‌هاي عصبي و سيستم‌هاي يادگيري ماشين تحليل شده‌اند. در ادامه، به‌عنوان يك مطالعه موردي، دمپر MR در يك سيستم يك درجه آزاد تحت زلزله El Centro در نرم افزار MATLAB/Simulink مدل‌سازي و شبيه‌سازي شده و تأثير آن در كاهش ارتعاشات تحليل گرديده است. نتايج نشان مي‌دهند كه اين نوع دمپرها، با تنظيم جريان الكتريكي، قابليت كنترل مؤثر ارتعاشات را داشته و مي‌توانند جابه‌جايي سازه را كاهش دهند. تحليل نتايج نشان مي‌دهد كه كنترل نيمه‌فعال، به دليل انعطاف‌پذيري بالا، مصرف انرژي كم، و عملكرد مناسب در برابر بارهاي ديناميكي، گزينه‌اي كارآمد براي بهبود ايمني سازه‌ها محسوب مي‌شود. با اين حال، چالش‌هايي نظير پيچيدگي طراحي، نياز به الگوريتم‌هاي كنترلي پيشرفته، و هزينه‌هاي اجرايي اوليه همچنان مطرح هستند. در تحقيقات آينده، توسعه روش‌هاي كنترل هوشمند، بهينه‌سازي عملكرد سيستم‌هاي نيمه‌فعال، و تركيب آن‌ها با روش‌هاي كنترل هيبريدي مي‌تواند به گسترش كاربرد اين فناوري در مهندسي سازه و كاهش ريسك ناشي از زلزله و باد كمك كند. در اين پژوهش، ابزارهاي كنترل نيمه‌فعال و روش‌هاي مدل‌سازي آن‌ها مورد بررسي قرار گرفته است. كنترل سازه يكي از حوزه‌هاي كليدي در مهندسي عمران است كه با هدف كاهش ارتعاشات و بهبود ايمني ساختمان‌ها و پل‌ها در برابر بارهاي ديناميكي مانند زلزله و باد توسعه يافته است. روش‌هاي كنترل سازه به چهار دسته كنترل غيرفعال ، نيمه‌فعال ، فعال و تركيبي تقسيم مي‌شوند. در اين ميان، كنترل نيمه‌فعال تركيبي از دو روش فعال و غيرفعال بوده و با بهره‌گيري از ابزارهايي مانند دمپرهاي مغناطيسي-رئولوژيكي ، دمپرهاي الكترورئولوژيكي ، و دستگاه‌هاي تغيير سختي و جرم تنظيم‌شونده، امكان كاهش مؤثر ارتعاشات را با حداقل مصرف انرژي و هزينه اجرايي نسبت به سيستم‌هاي فعال را فراهم مي‌كند. در اين مطالعه، ابتدا ابزارهاي كنترل نيمه‌فعال و استراتژي‌هاي مختلف آن‌ها مرور شده و ويژگي‌هاي عملكردي، مزايا و معايب آن‌ها نسبت به روش‌هاي ديگر كنترل سازه بررسي گرديده است. سپس، روش‌هاي مدل‌سازي اين ابزارها شامل مدل‌هاي پارامتريك مانند مدل هيسترزيس بوك-ون اصلاح‌شده و مدل‌هاي غيرپارامتريك مبتني بر شبكه‌هاي عصبي و سيستم‌هاي يادگيري ماشين تحليل شده‌اند. در ادامه، به‌عنوان يك مطالعه موردي، دمپر MR در يك سيستم يك درجه آزاد تحت زلزله El Centro در نرم افزار MATLAB/Simulink مدل‌سازي و شبيه‌سازي شده و تأثير آن در كاهش ارتعاشات تحليل گرديده است. نتايج نشان مي‌دهند كه اين نوع دمپرها، با تنظيم جريان الكتريكي، قابليت كنترل مؤثر ارتعاشات را داشته و مي‌توانند جابه‌جايي سازه را كاهش دهند. تحليل نتايج نشان مي‌دهد كه كنترل نيمه‌فعال، به دليل انعطاف‌پذيري بالا، مصرف انرژي كم، و عملكرد مناسب در برابر بارهاي ديناميكي، گزينه‌اي كارآمد براي بهبود ايمني سازه‌ها محسوب مي‌شود. با اين حال، چالش‌هايي نظير پيچيدگي طراحي، نياز به الگوريتم‌هاي كنترلي پيشرفته، و هزينه‌هاي اجرايي اوليه همچنان مطرح هستند. در تحقيقات آينده، توسعه روش‌هاي كنترل هوشمند، بهينه‌سازي عملكرد سيستم‌هاي نيمه‌فعال، و تركيب آن‌ها با روش‌هاي كنترل هيبريدي مي‌تواند به گسترش كاربرد اين فناوري در مهندسي سازه و كاهش ريسك ناشي از زلزله و باد كمك كند.

11/21/2022 12:00:00 AM

85885

1403/12/02

Survey on semi-active control tools and their modeling methods

كنترل سازه , كنترل نيمه‌فعال , ميراگر مغناطيسي-رئولوژيكي , مدل‌سازي ديناميكي

Structural control , semi-active control , Magneto-rheological damper , Dynamic modeling