كنترل غيرمتمركز سازه هاي ساختماني برشي بلند در برابر گسيختگي هاي سنسور ها و عدم قطعيت در تحريكات زلزله

Decentralized Control of Tall Shear Building Structures against the sensor faults under the uncertain earthquake excitatins

اين مقاله از كنترلر مقاوم H∞ با فيدبك استاتيكي خروجي و تيوري نامساوي هاي ماتريسي خطي(LMI) و نيز تعدادي تغييرات در متغير هاي LMI براي مقاوم سازي سازه هاي ساختماني برشي در مقابل انواع عدم قطعيت ها و نيز نيرو هاي ديناميكي زلزله و باد استفاده مي كند. براي جلوگيري از از بين رفتن عملكرد كل سيستم در اثر از كار افتادن كنترلر مركزي، جلوگيري از جابه جايي حجم زيادي از داده ها بين سنسور ها و كنترلر و نيز مسايل اقتصادي، بحث جايگزيني روش كنترل متمركز با كنترل غير متمركز درانواع مختلف شامل كنترل كاملا غيرمتمركز و كنترل غيرمتمركزجزيي درگير و غيردرگير مورد مطالعه قرار مي گيرد و سپس ميزان مقاومت روش مذكور هم در كنترل متمركز و هم در كنترل هاي غيرمتمركز در برابر نيرو هاي ديناميكي مانند زلزله، عدم قطعيت در تحريكات زلزله و شكست سنسورها ارزيابي مي شود و با يكديگر مقايسه مي شود. در نهايت پاسخ هاي حاصل از الگوريتم كنترلي مورد استفاده با نتايج حاصل از كنترل رگولاتور درجه دوم خطي (LQR) مقايسه مي شود. براي اين ارزيابي دو مثال عددي حل شده است. يك سازه ي برشي 5 طبقه و يك سازه ي برشي بنچ مارك 20 طبقه. بر اساس نتايج، الگوريتم مذكور كاملا در برابر گسيختگي سنسورها مقاوم است، همچنين كنترلرهاي غيرمتمركز نتايج بسيار نزديكي به كنترلر متمركز دارند. عدم قطعيت تحريكات زلزله تغييراتي در پاسخ ها ايجاد مي كند ولي باز هم پاسخ هاي كنترل شده به طور قابل توجهي كمتر از پاسخ هاي كنترل نشده هستند. لازم به ذكر است كه روش مورد استفاده پاسخ ها را به صورت قابل ملاحظه اي كمتر از روش كنترلي LQR كاهش مي دهد.

This work uses the H_∞ static output-feedback controller with linear matrix inequality (LMI) theory and some variations in LMI variables for retrofitting the shear structures against a variety of uncertainties as well as the dynamic forces of the earthquake and wind. To prevent the system from losing control due to the failure of the central controller, preventing the large amount of data transfer between sensors and controller, as well as economic issues, the discussion of the replacement of a centralized control with decentralized control in various types, including fully decentralized controller, partial coupled and uncoupled decentralized controllers is studied. Then the robustness of the method is evaluated both in centralized control and in decentralized control against dynamic forces such as earthquakes, uncertainty in earthquake excitations and failure of sensors, and are compared with each other. Finally, the responses obtained from the control algorithm used are compared with the results of the linear quadratic regulator control (LQR). Two numerical examples are solved for this assessment. A 5-story shear building structure and a 20-story bench mark structure. Based on the results, the algorithm is completely resistant to the failure of the sensors, as well as decentralized controllers have very close results to the central controller. The uncertainty of earthquake provokes changes in responses, but the controlled responses are significantly less than uncontrolled responses. It should be noted that the method used reduces the responses considerably less than the LQR control method.