کنترلر ترکیبی بهینه مبتنی بر شتاب زمین برای سازه مجهز به میراگرهای مغناطیسی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استاد دانشکده عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشکده عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 دانشکده عمران دانشگاه تبریز-تبریز-ایران

10.24200/j30.2025.65523.3381

چکیده

میراگرهای مغناطیسی به‌عنوان یکی از سیستم‌های کنترل نیمه‌فعال با قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی، رفتار هوشمندی از خود نشان می‌دهند و با تغییر اندازه میدان مغناطیسی، کنترل سازه انجام می‌شود. جهت پیاده‌سازی این سیستم‌های کنترلی، الگوریتم‌ها و قوانین کنترل مختلفی مانند قوانین کنترل اسکای‌هوک و گروندهوک ارائه شده است. به‌منظور بهبود قوانین کنترل مذکور، ترکیبی از آن‌ها می‌تواند به دو روش دوحالته و پیوسته مورد استفاده قرار گیرد. تعیین سهم هرکدام از قوانین کنترل اسکای‌هوک و گروندهوک در قانون کنترل ترکیبی یک چالش می‌باشد. هدف این پژوهش، استفاده از الگوریتم جستجوی الگو به منظور بهینه‌سازی قانون کنترل ترکیبی است. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهند که اگر در محاسبه تابع هزینه وزن جابه‌جایی از نیرو بیشتر در نظر گرفته شود، سهم بهینه قانون کنترل اسکای‌هوک در قانون کنترل ترکیبی حدوداً 95% بدست می‌آید. همچنین با مقایسه قانون کنترل ترکیبی دوحالته و پیوسته مشخص می‌شود که کاهش پاسخ‌های جابه‌جایی، سرعت و شتاب در هر دو روش تقریباً یکسان است، اما نیروی کنترلی موردنیاز در قانون کنترل ترکیبی پیوسته کمتر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The optimal hybrid controller based on ground acceleration for a structure equipped with MR dampers

نویسندگان [English]

  • Hosein Ghaffarzadeh 1
  • Samira Safikhanlou 2
  • Alireza Aran 3
1 Faculty of Civil Engineering- University of Tabriz-Tabriz-Iran
2 Faculty of Civil Engineering- University of Tabriz-Tabriz-Iran
3 Faculty of Civil Engineering- University of Tabriz-Tabriz-Iran
چکیده [English]

Magnetorheological (MR) dampers demonstrate intelligent behavior when subjected to a magnetic field, with their structural response controlled by adjusting the magnetic field's intensity. Various control algorithms and laws have been proposed to implement these control systems. Among the fundamental control laws for semi-active systems, the Skyhook and Groundhook control laws are particularly notable. A hybrid approach combining both of them can be employed to enhance the performance of these control laws. However, determining the optimal contribution of each control law—Skyhook and Groundhook—within the hybrid control law presents a significant challenge. In this study, an eight-story structure equipped with MR dampers is analyzed under the excitation of three earthquakes, Bam, Loma-Prieta, and Northridge, to evaluate the effectiveness of the proposed hybrid control law. The objective is to optimize the hybrid control law using the pattern search algorithm. The hybrid control law for structures with MR dampers can be implemented in two ways: on-off and continuous. In the on-off method, the voltage applied to the MR dampers is restricted to two extreme values, whereas the continuous method allows for voltage adjustment across the entire range between these boundaries. Through an analysis of both on-off and continuous hybrid control laws, it is evident that their performance in reducing the structure's displacement, velocity, and acceleration responses is nearly identical. However, the continuous hybrid control law achieves comparable efficiency with significantly lower control forces. As a result, the continuous optimal hybrid control law emerges as a simple yet highly effective solution. Furthermore, by assuming the same weight of force and displacement in the cost function, it is shown that the participation percentage of the Skyhook control law in the hybrid control law is much higher than that of the Groundhook control law. The optimal participation rate of the Skyhook law is obtained to be approximately 0.95.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Semi-active control
  • MR damper
  • skyhook
  • groundhook
  • pattern search algorithm