view in publisher's site

Decentralized Networked Control of Building Structures

Abstract The article presents a new method for the design of decentralized networked switched controllers to mitigate the response of building structures under earthquakes. It consists of two phases. The first phase generates low‐order gain matrices based on the linear quadratic Gaussian (LQG) control design. It includes a substructural approach when the equations of motion of substructures are extracted from the equation of motion of the overall structures described by a finite element in‐plane (2‐D) model. Appropriate model reduction procedures, determination of damping as well as the selection of sensor and actuators locations and models are applied to each substructure. The sensors and actuators are implemented into the design model. Both resulting reduced‐order state space models of substructures are used for the proper LQG control design. The obtained local controllers are implemented into the overall structure to evaluate the performance of the closed‐loop system. Displacement, drift, acceleration, maximal actuator forces as well as dynamic responses on selected locations are checked. The computational originality is the method derived under the subsequent second phase, where the gain matrices computed in the first phase serve as a tool for the design of decentralized networked switched controller. The switching is realized periodically between two switched modes. Each mode corresponds with only one active local feedback loop for a certain period of time. The network parameter is the time interval of activity of each mode determined by a given protocol. Robustness of performance against packet dropouts and sensor faults is tested. A numerical example of the decentralized networked switched controller design applied on the 20‐story high‐fidelity building benchmark model is supplied. The simulation tests show the proposed method exhibits acceptable performance.

Decentralized کنترل شبکه‌ای ساختارهای ساختمان

چکیده در این مقاله یک روش جدید برای طراحی کنترل‌کننده ساختار شبکه برای کاهش پاسخ سازه‌های ساختمانی تحت زلزله ارایه شده‌است. آن شامل دو مرحله است. فاز اول، ماتریس‌های بهره پایین مبتنی بر طراحی کنترل Gaussian خطی درجه‌دوم (LQG)تولید می‌کند. این شامل یک روش substructural است که معادلات حرکت of از معادله حرکت ساختارهای کلی شرح‌داده‌شده توسط یک مدل آلمان محدود (۲ - D)استخراج می‌شوند. روش‌های مناسب برای کاهش مدل، تعیین میرایی و همچنین انتخاب مکان سنسور و عملگرها و مدل‌ها برای هر یک از سازه‌ها اعمال می‌شوند. حسگرها و محرک‌ها وارد مدل طراحی می‌شوند. هر دو مدل فضای حالت کاهش‌یافته حاصل از زیرسازه ها برای طراحی مناسب کنترل LQG مورد استفاده قرار می‌گیرند. کنترل‌کننده‌های محلی بدست‌آمده برای ارزیابی عملکرد سیستم حلقه بسته به ساختار کلی پیاده‌سازی می‌شوند. جابجایی، رانش، شتاب، حداکثر نیروی محرک و همچنین پاسخ‌های دینامیکی در مکان‌های منتخب بررسی شده‌است. اصالت محاسباتی روشی است که تحت مرحله دوم بعدی بدست می‌آید، که در آن ماتریس‌های بهره محاسبه‌شده در فاز اول به عنوان ابزاری برای طراحی کنترل‌کننده تغییر شبکه شبکه‌ای غیر متمرکز عمل می‌کنند. تغییر به صورت دوره‌ای بین دو حالت تغییر یافته تشخیص داده می‌شود. هر حالت متناظر با یک حلقه بازخورد موضعی فعال برای یک دوره زمانی مشخص است. پارامتر شبکه زمان فعالیت هر مد تعیین‌شده توسط یک پروتکل مشخص است. قوی بودن عملکرد در برابر dropouts بسته و خطاهای حسگر تست شده‌است. یک مثال عددی از طراحی کنترل‌کننده ساختار شبکه‌ای غیر متمرکز بر روی مدل ساختمان با وفاداری بالا طبقه ۲۰ مورد استفاده قرار می‌گیرد. تست‌های شبیه‌سازی نشان می‌دهند که روش پیشنهادی عملکرد قابل قبولی را نشان می‌دهد.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.