Depreme dayanıklı yapı tasarımında düzeltilmiş bang-bang kontrol algoritmasının uygulanması

Özet

Depreme dayanıklı yapı tasarımı için geliştirilen birçok kontrol sisteminde kararlılık ve gürbüzlük özelliğinden dolayı, yıllarca LQR (Lineer Quadratik Regülatör) kullanılmıştır. Ancak, yapılan simulasyon. laboratuvar deneyleri ve tam-ölçekli uygulamalarda; titreşim genliklerinin zaman düzlemindeki tepelerin düşürülmesi, lineer geri-beslemeli kontrol kanunları ile zor olduğu görülmüştür. Ayrıca, bu tür kontrol tasarımında kontrol değişkenleri üzerindeki sınırlamalar genellikle dikkate alınmazlar. Diğer taraftan, birçok alanda başarı ile uygulanan ve bang-bang kontrol kanunu olarak adlandırılan bir başka optimum kontrol kanunu, depreme dayanıklı yapı tasarımında yeterince yerini alamamıştır. Bu çalışmanın amacı, yapıların aktif kontrolü için optimum bang-bang kontrol prensibine dayanan uygulanabilir bir kontrol kanunu sunmaktır. Sayısal uygulama için 1999 Düzce-Bolu depreminin Düzce kaydının doğu-batı ivme bileşeni dinamik etki olarak kullanılmıştır. LQR ve düzeltilmiş bang-bang kontrol kanunu uygulanan yapının cevapları grafiksel olarak sunulmuş ve birbirleri ile karşılaştırılmıştır.

Abstract

LQR Control Algorithm was used for earthquake-resistant structural design in many years, because of good stability properties. However, His seen from simulations, lab-experiment and full-scale applications that it is difficult to decrease amplitude peaks of vibrations in the time-domain by using linear-feedback control laws. In addition, limitations on control sates are not considered in these types of controllers. On the other hand, one of the optimal control law so called bang-bang control, which is successively applied in many areas, is not sufficiently considered on the earthquake-resistant structural design. The aim of this study, an applicable control law based on the optimal bang-bang control principle is developed for the active control of structures. For numerical applications, the east and west acceleration component of Düzce record of 1999 Düzce-Bolu earthquake has been used as a dynamic effect. The responses of the applied control laws are presented in the graphical form and their effectiveness are compared with each other.