تعیین آنلاین ماتریس‌ وزنی کنترلر LQR با استفاده از ناظر فازی تحت رکوردهای زمین‌لرزه مصنوعی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

3 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

doi
10.48303/bese.2021.246374
چکیده

یکی از مسائل اساسی در استفاده از کنترل بهینه خطی مرتبه دوم (LQR)، تنظیم مقادیر ماتریس‌های وزنی آن می‌باشد که بر اساس سعی و خطا و استفاده از الگوریتم‌های بهینه‌یابی فراکاوشی تعیین می‌گردند. در صورت وجود عدم قطعیت پارامتری و نویز در حس‌گرها عملکرد این کنترلر دچار اختلال می‌شود. در این مطالعه به‌منظور حل این مشکل یک کنترلر ترکیبی Fuzzy-LQR پیشنهاد شده که در آن از یک ناظر فازی برای تعیین آنلاین ماتریس وزن LQR استفاده شده است. برای ارزیابی عملکرد کنترلر پیشنهادی از دو سازه 3 و 8 طبقه استفاده شده که تمام طبقات آنها مجهز به عملگر کابل فعال است. این سازه‌ها تحت ارتعاش دو زمین‌لرزه مصنوعی با سطح خطر 10  و 2 درصد در 50 سال قرار گرفته و پاسخ‌های مختلفی از سازه اعم از حداکثر مقدار پاسخ‌ها و ریشه میانگین مربعات آنها مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه با مقایسه نتایج حاصل از کنترلر پیشنهادی و کنترلر LQR مبتنی بر الگوریتم‌های فراکاوشی مختلف می‌توان به توانایی بالای کنترلر Fuzzy-LQR اشاره کرد که حتی در حضور عدم قطعیت پارامتری و نویز در حس‌گرها نیز می‌تواند تا90 درصد منجر به کاهش پاسخ گردد. در نهایت می‌توان نتیجه گرفت که کنترلر پیشنهادی دارای رفتاری مقاوم و پایدار در برابر تحریک‌های گوناگون و عدم قطعیت‌های سیستم می‌باشد.