The effect of weighting matrices in designing and performance of active control systems on nonlinear structures

محبی, محتشم and شاکری, کاظم and مرادپور, سولماز (2013) The effect of weighting matrices in designing and performance of active control systems on nonlinear structures. University of Mohaghegh Ardabili, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
(فهرست مطالب) WEIGHTING MATRICES.pdf

Download (961kB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

In this research the effect of weighting matrices of performance index on the performance of active control system in reducing the seismic response of nonlinear frames has been studied. For active control of nonlinear frames, Newmark based nonlinear instantaneous optimal control algorithm has been used by considering full feedback of response and related weighting matrices in performance index. To reduce the maximum drift of structure to a specified value, the optimum value of weighting matrices parameters, have been determined based on defining an optimization problem and using Genetic Algorithm (GA) to solve it. For numerical analysis, an eight-story bilinear hysteretic frame subjected to a white noise excitation and for different arrangements of weighting matrices and feedback of response, active control system has been designed. Base on the results, it can be said that using GA to determine the optimum set of weighting matrices has been effective regarding its simplicity and convergence behavior. Also, it has been shown that the efficiency of applied active control algorithm in minimizing the maximum required control force to reduce the maximum drift to below an desired level under specific excitation, has not been affected by the type of weighting matrices while the location of actuator and response feedback arrangement have been more effective. In this case study, for all types of weighting matrices, for minimizing the maximum required control force to reduce the maximum drift to a desired level optimum case has been applying control force on top floor and using the full feedback of response in determining the control force.

Item Type: Other
Persian Title: بررسی اثر ماتریسهای وزنی در طراحی و عملکرد سیستمهای کنترل فعال بر روی سازه های غیرخطی
Persian Abstract: در این پژوهش به بررسی تاثیر ترکیبات مختلف ماتریسهای وزنی تابع عملکرد، در کارائی سیستم های کنترل فعال سازه ها در کاهش پاسخ سازه¬های غیرخطی تحت اثر ارتعاش زلزله پرداخته شده است. برای کنترل فعال سازه های با رفتار غیر خطی، الگوریتم کنترل بهینه آنی با ¬¬¬¬روش عددی نیومارک استفاده شده که تابع عملکرد آن شامل پسخورهای مختلف پاسخ سازه و ماتریسهای وزنی می باشد. برای تعیین مقادیر بهینه¬ی پارامترهای ماتریس های وزنی تابع عملکرد الگوریتم کنترل فعال جهت کاهش ماکزیمم تغییر مکان جانبی نسبی سازه غیرخطی تا یک حد مشخص، یک مسئله بهینه سازی تعریف شده که برای حل آن از الگوریتم ژنتیک استفاده گردیده است. برای آنالیز عددی، قاب برشی 8 طبقه غیرخطی از نوع دو خطی و هیسترسیس تحت اثر ارتعاش اغتشاش سفید قرار گرفته و برای ترکیبات مختلف ماتریسهای وزنی و پسخورهای مختلف پاسخ به طراحی سیستم کنترل فعال پرداخته شده است. بر اساس نتایج بدست آمده می توان گفت که استفاده از الگوریتم ژنتیک برای تعیین ماتریس¬های وزنی تابع عملکرد الگوریتم کنترل فعال دارای کارائی مناسبی به لحاظ دقت و سرعت در رسیدن به جواب نهائی می باشد. همچنین نتایج بیانگر این بوده که کارائی الگوریتم کنترل فعال مورد استفاده به لحاظ کمینه کردن ماکزیمم نیروی مورد نیاز جهت کاهش پاسخ سازه یک حد مشخص و تحت اثر یک زلزله معین، وابستگی زیادی به نوع ماتریس های وزنی نداشته ولی موقعیت کنترل گر و ترکیب پسخور پاسخ دارای اهمیت زیادی می باشد. در قاب برشی 8 طبقه¬ی مورد مطالعه، برای همه¬ حالتهای ماتریس های وزنی، جهت کاهش ماکزیمم تغییر مکان جانبی نسبی با حداقل نیروی کنترل، اعمال نیروی کنترل در طبقه آخر و استفاده از پسخور کامل پاسخها در تعیین نیروی کنترل می باشد.
Subjects: Research Projects
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Date Deposited: 22 Jun 2019 08:33
Last Modified: 22 Jun 2019 08:33
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/7916

Actions (login required)

View Item View Item