کنترل نیمه‌فعال فازی سازه نه طبقه غیرخطی با استفاده از ترکیب سری میراگر جرمی تنظیم‌شونده و میراگر سیال مغناطیسی

در این مطالعه برای بررسی اثربخشی میراگر جرمی‌تنظیم‌شونده نیمه‌فعال با الگوریتم‌ کنترلی فازی، سازه‌ معیار نه طبقه تحت تحریک زلزله قرار گرفته است. به همین منظور تحلیل دینامیکی فزاینده برای دو زلزله حوزه دور السنترو و هاچینوهه و دو زلزله حوزه نزدیک کوبه و نورثریج برای ارزیابی عملکرد سیستم مورد نظر در بیشینه شتاب‌های مختلف انجام شده است. میراگر سیال مغناطیسی موجود در میراگر جرمی تنظیم‌شونده دارای ظرفیت 1000 کیلونیوتون نیرو بوده و نیروی میرایی آن توسط الگوریتم فازی کنترل می‌شود. در این مطالعه برای یافتن مقادیر بهینه پارامترهای میراگر جرمی نصب‌شده بر روی سازه‌ غیرخطی از روش‌ جستجوی عددی با هدف کمینه‌کردن تغییرمکان طبقه نهم سازه استفاده شده است. مقادیر بهینه نسبت جرمی، میرایی و فرکانس به‌دست‌آمده برای سازه نه طبقه به ترتیب برابر 3.5، 10 درصد و 2 رادیان بر ثانیه می‌باشد. برای ارزیابی عملکرد سیستم کنترل نیمه‌فعال میراگر جرمی تنظیم‌شونده با الگوریتم فازی، نتایج به‌دست‌آمده، با سیستم کنترل غیرفعال مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج معیارهای ارزیابی نشان‌دهنده این است که میانگین درصد بهبود نتایج سیستم فازی برای معیار حداکثر جابه‌جایی طبقه نهم، حداکثر جابه‌جایی نسبی سازه و حداکثر برش پایه به ترتیب برابر 17.75، 15.88 و 16.85 درصد بوده و 3.62، 1.17 و 15.76 درصد بیشتر از حالت غیرفعال می‌باشد. این در حالی است که سیستم فازی مورد نظر عملکرد موثری در بهبود کاهش پاسخ شتاب طبقه نهم سازه نداشته است. همچنین سیستم کنترل فازی نسبت به سیستم کنترل غیرفعال عملکرد بهتری در کاهش حداکثر جابه‌جایی طبقات و همچنین جابه‌جایی پسماند سازه داشته است.

Semi-Active Fuzzy Control of Nine-Story Nonlinear Building With Series Combination of TMD And MR Damper

One of the challenges in the field of civil engineering is to mitigate the seismic vibration of structures induced by dynamic loads, such as earthquake and strong wind in order to prevent undesirable damages causing human discomfort and economic consequence. The vibration control systems can be categorized as passive, active and semiactive. In recent years, semiactive control systems demonstrate better control effects than both passive and active systems. Semiactive control devices can behave as passive devices in the event of a power loss, and are therefore more reliable and consume less power than the active systems. In this study, to evaluate the effectiveness of the semiactive tuned mass damper using MR damper and a fuzzy logic controller, the nonlinear model of the ninestory benchmark structure is subjected to earthquake excitation. The semiactive tuned mass damper consists of a 1000 kN magnetorheological damper and the damping force of the MR damper is controlled by the fuzzy logic controller.The Bouc -Wen model is utilized to model the dynamic behavior of the MR damper. For this purpose, the increment dynamic analysis (IDA) is conducted to consider the effectiveness of the maximum acceleration of two near and farfield acceleration records on the performance of the control systems. Two nearfield earthquake acceleration records including Kobe (1995) and Northridge (1994) and two farfield earthquake acceleration records including El Centro (1940) and Hachinohe (1968) are used in this study. To achieve the optimum parameters of tuned mass damper, a numerical search method is used to reduce the displacement of the last floor of the structure. The optimal mass ratio, damping and the frequency of the tuned mass damper of these analysis for this structure are 3.5 %, 10 % and 2 rad/s. Also, this benchmark structure is modeled in OpenSees and the fuzzy inference system was implemented in MATLAB. In order to implement the semiactive control system, it rsquo;s necessary to communicate between OpenSees and MATLAB. For this purpose TCPIP method is used. The displacement and velocity response of the ninth floor of structure equipped with tunned mass damper are considered as the input values for the fuzzy inference system. Furthermore, the required voltage of MR damper in this floor is defined as the output parameter of the fuzzy system. Moreover, the membership functions of fuzzy control are triangle and trapezoidal functions. The obtained results of the FLC are compared with the those of passive controlled structure. Therefore, absolute displacement and acceleration values of the last floor of the structure, the maximum relative displacement and the base shear values are investigate. The results showed that the FLC reduces the maximum last floor displacement, the maximum relative displacement and the maximum base shear by 17.75 %, 15.88 % and 16.85 % as compared to the uncontrolled structure, respectively and also, it reduces those responses by 3.62 %, 1.17 % and 15.76 % as compared to the passive response, respectively. Furtheremore, the fuzzy control system has effective performance than the passive system to decrease the maximum and residual displacement of the stories. On the other hand, the fuzzy control system has a low performance in reducing the maximum last floor acceleration.