بخشی از مقاله
چکیده
روشهای کنترلی مختلفی برای تعدیل بار زلزله وارد بر ساختمان معرفی شده است. نقطه مشترک تمامی این الگوریتمها این است که یک مرکز فرمان دهنده به تمامی کنترل کننده ها فرمان می دهد، که به آن، کنترل متمرکز - - Centralized control می گویند.
در مقابل آن روش دیگری وجود دارد که به ویژه در سیستمهای بزرگ مقیاس - مانند ساختمانهای فضایی - - Space structures ، سیستمهای قدرت و غیره - کاربرد دارد. در این روش، یک سیستم به چند زیرسیستم تقسیم شده و هر یک توسط یک فرمان دهنده کنترل میشود. به این الگوریتم، روش کنترل غیرمتمرکز - Decentralized control - می گویند.
استفاده از کنترل غیر متمرکز سبب کاسته شدن از مجموع فاصله انتقال اطلاعات و افزایش ضریب اطمینان سیستم میشود. در این مقاله یک روش کنترل غیرمتمرکز برای کنترل رفتار ساختمانهای بلند ارائه شده است. در این روش مدل سازه ای به چندین زیر سازه تقسیم میشود که در هر یک، از الگوریتم کنترل جداگانه ای استفاده می گردد. پایداری و کارایی این روش در مقاله مورد بحث قرار گرفته و یک مثال برای مقایسه کارایی این روش با حالت کنترل متمرکز ، ارائه شده است.
١- مقدمه
روش کنترل غیرمتمرکز در سیستمهای مختلفی چون شبکه های انتقال نیرو، شبکه های ارتباطات دیجیتال، سیستم های اقتصادی و سیستم های دینامیکی سازه ای مورد استفاده قرار گرفته است.در این خصوص تحقیقات گسترده ای نیز انجام شده است که در ادامه بطور خلاصه به آنها اشاره می گردد
.فلاچی [1] پایدارسازی غیرمتمرکز سیستمهای بزرگ مقیاس مرتبط بهم را بررسی کرده است.
یانگ و دیویسون [2] مسئله یک سیستم خطی مستقل اززمان را بوسیله کنترل کننده های محلی بررسی کرده اند . یک روش طراحی متعین برای کنترل غیر متمرکز توسط چن [3] ارائه شده است.
سیلجاک [4] مروری را از فعالیتهای گذشته و کنونی در حوزه کنترل غیر متمرکز ارائه کرده است.
سیلجاک و وکویچ [5] مسائل تخمین، پایداری و مجزاسازی - - Decentralization را در سیستمهای بزرگ مقیاس بررسی کرده اند. سیلجاک و ساواستوک [6] یک روش کنترل غیرمتمرکز بهینه را با استفاده از روش کلاسیک لاگرانژ بیان کرده اند.
ریاسیوتاکی-بوسالیس [7] یک قانون کنترلی غیرمتمرکز را بر اساس تئوری تطبیقی با مرجع مدلی برای کاهش ارتعاش در سازه های دینامیکی انعطاف پذیر بزرگ- مقیاس ارائه کرده است. روش کنترل تطبیقی ساده غیر متمرکز و روش کنترل مقاوم تطبیقی ساده غیر متمرکز بوسیله هینو و همکاران 9 ] و [8 مورد بحث قرار گرفته است.
خرمی و همکاران [10] یک مجموعه نرم افزاری را بنام DOLORES برای ساخت و طراحی کنترل کننده های پس خور - Feedback - جهت سیستمهای متمرکز و غیرمتمرکز ارائه کرده اند. این مجموعه نرم افزاری شامل: روش پایدارسازی خروجی - - Output Stabilization Feedback ، پس خورخروجی بهینه استاتیک - Static Optimal Output Feedback - ، پس خورخروجی بهینه دینامیک و دو روش طراحی جبرانساز - - و شکل دادن فرکانسی - Frequency Shaping - می باشد. تمامی این استراتژی ها بر اساس روش کنترل بهینه خطی است.
کنترل ساختمانهای چند طبقه مسائل خاص خود را دارد. در این ساختمانها می توان از سیستمهای گوناگونی مانند AVS ، AVD ، عضو فعال و غیره استفاده کرد . در این مورد فرمان دادن به تمامی این محرکه ها - Actuators - و تامین کارایی و پایداری کل سیستم ، از موارد مهمی هستند که باید به آنها پرداخته شود.
محرکه ها در تمامی طول سازه گسترده شده اند و احتمال خرابی یکی از اجزا می تواند پایداری کل سیستم را به خطر اندازد. به دلیل همین مسائل است که ساخت و طراحی یک ساختمان چند طبقه که در آن کنترل کننده هایی مانند AVS و AVD در تمامی سازه گسترده شده اند، چندان جذاب به نظر نمی رسد. در روش کنترل غیرمتمرکز به نحوی سعی شده است که بر این مشکلات غلبه گردد.
این روش شامل چندین مرکز کنترلی است که هر یک بخشی از سازه را کنترل می کند. بعبارت دیگر در این روش سازه به چندین زیر سازه تقسیم شده - که هر یک شامل چند طبقه است - و هر یک از این زیر سازه ها به صورت جداگانه تنها با استفاده از اطلاعات همان زیر سازه کنترل می شود. در این مقاله یک الگوریتم کنترل بهینه لحظه ای غیر متمرکز ارائه شده است و در ادامه خواص این الگوریتم و پایداری آن مورد بررسی قرار می گیرد.
٢- الگوریتم کنترل
یک ساختمان چند طبقه با محرکه های گسترده در کل ارتفاع سازه - Fully Controlled - در نظر گرفته شده است. معادله دینامیکی سیستم تحت بار زلزله و نیروی کنترل U به صورت زیر در می آید :
