مقايسه پاسخ‌هاي كنترل بهينه با كنترلر فازي و PD در ارتعاشات يك ساختمان 5 طبقه در تحريك و ارتعاش زلزله

Comparison of Optimal Control Responses with Fuzzy Controller and PD Controller in Vibration of the Five Floors Building

زلزله يكي از بلايا و فجايع طبيعي است كه مي‌تواند خسارات سنگيني را در پي داشته باشد. كشور ايران بر روي گسل‌هاي مختلفي از زلزله قرار گرفته است. راه هاي كاهش تلفات در زلزله‌هاي طبيعي، در مقاوم سازي ساختمان‌ها در برابر تحريك‌هاي ارتعاشي زمين متصور مي‌باشد. يكي از راه‌هاي اصلي مقاوم‌سازي، استفاده از كنترلر ارتعاشات در ساختمان است كه مي‌تواند تا مقدار قابل توجهي ارتعاشات را خنثي كرده، دامنه آن را كم كند. كنترلر، يك دستگاه كنترل فعال يا غيرفعال است كه براي يك سازه با چند درجه آزادي در برابر زلزله در نظر گرفته مي‌شود تا بتواند اثرات مخرب ناشي از ارتعاشات ساختمان را كاهش دهد. در اين مقاله در گام اول، ارتعاشات يك ساختمان 5 طبقه تحت تحريك زلزله بدون كنترلر و با كنترلر غيرفعال PD (passive) بررسي شده و در گام بعد، با يك كنترلر فعال فازي تحليل مي گردد. در نهايت با كنترل بهينه (طراحي عملكرد كنترلر بهينه) ارتعاشات ساختمان كنترل شده و با پاسخ هاي قبل مقايسه مي گردد. دامنه و اندازه تحريك، به‌صورت تحليلي در سيستم‌سازه مورد نظر، در يك ارتعاشات سينوسي زلزله (در جهت افقي) در مدت حدود 20 ثانيه شبيه‌سازي شده است. اين نتايج نشان مي‌دهد كه كنترلر فازي، نسبت به PD داراي جواب‌هاي قابل قبول‌تري بوده، دامنه ارتعاشات بهبود مي‌يابد. كنترل بهينه نسبت به كنترلر فازي، داراي پاسخ هاي بهتري مي‌باشد. نمودارها و پاسخ‌هاي سازه نشان مي‌دهد كه مزيت اصلي رويكرد كنترل بهينه و فازي، نيرومندي و توانايي آنها در مهار كردن رفتارهاي غيرخطي سيستم مي‌باشد.

Earthquake is one of the natural disasters with the potential of catastrophic damages. One of the best reinforcement solutions in building is the usage of vibration controller that reduces the vibration and its displacement magnitude significantly. Controller could be an active or passive system that which is used in multi degree of freedom structures subjected to earthquake in order to control and reduce the vibrations. To investigate the behavior of the structure, a PD controller designed for a passive control. Also fuzzy and optimal controllers are designed for an active control device. The advantage of the optimal controller approach is its robustness and ability to handle the non-linear behavior of the system. The results showed that the optimal controller has better performance in comparison with fuzzy and PD controllers.