Xem mẫu
- m« pháng sè ®iÒu khiÓn kÕt cÊu håi tiÕp chñ ®éng
mét sè hÖ c¬ häc b»ng kü thuËt nhËn d¹ng kÝch ®éng
NguyÔn §«ng Anh1 - Ninh Quang H¶i2
1- ViÖn C¬ Häc, 264 §éi CÊn Hµnéi
2- Tr−êng §¹i Häc KiÕn Tróc Hµ néi
Tãm t¾t. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ®· xuÊt hiÖn nhiÒu ph−¬ng ph¸p, kh¸i niÖm ®iÒu khiÓn míi rÊt hÊp dÉn
ch¼ng h¹n nh− ®iÒu khiÓn dùa trªn ®é tin cËy cña Spencer vµ c¸c ®ång sù, ®iÒu khiÓn tr¹ng th¸i h¹n ®Þnh cña
Lee and Kozin, Del Grosso vµ Zucchini, ®iÒu khiÓn tham sè vµ dù ®o¸n cu¶ Lai vµ Wang, Rodellar vµ c¸c
céng sù, ®iÒu khiÓn dùa trªn c¸c thiÕt bÞ th«ng minh sö dông fuzzy logic... cña Casciati, Faravelli vµ Torelli,
Faravelli vµ Venini, Fu, Widrow vµ Lehr. Bµi b¸o nªu tãm t¾t kü thuËt ®iÒu khiÓn håi tiÕp chñ ®éng dùa trªn
sù nhËn d¹ng kÝch ®éng bªn ngoµi míi ®−îc ®Ò xuÊt gÇn ®©y. Ph−¬ng ph¸p dùa trªn sù kÕt hîp gi÷a viÖc thu
thËp th«ng tin tõ c¸c thiÕt bÞ ®o víi viÖc sö lý cña m¸y tÝnh d· ®−îc trang bÞ thuËt to¸n ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c
actuator s¶n sinh ra lùc thÝch hîp nh»m gi¶m thiÓu c¸c dao ®éng cã h¹i ®èi víi hÖ ®éng lùc. §Ó minh ho¹,
nh÷ng m« pháng sè ph©n tÝch mét vµi hÖ c¬ kü thuËt còng ®−îc tr×nh bµy cho ta thÊy hiÖu qu¶ cña ph−¬ng
ph¸p trong viÖc ®iÒu khiÓn dao ®éng.
1. Giíi thiÖu
Dao ®éng nÕu qu¸ møc nhÊt ®Þnh th−êng g©y nªn nhiÒu t¸c h¹i nghiªm träng cho c¸c hÖ c¬
kü thuËt. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y nhê sù ph¸t triÓn cña m¸y tÝnh ®iÖn tö, cña c¸c thiÕt bÞ
®o còng nh− cña c¸c c¬ cÊu t¹o lùc (actuator)... nhiÒu kü thuËt ®· ®−îc ®Ò xuÊt nh»m gi¶m
thiÓu, khèng chÕ, ®iÒu khiÓn c¸c dao ®éng lo¹i nµy. Trong bµi b¸o nµy, ph−¬ng ph¸p ®iÒu
khiÓn dao ®éng chñ ®éng håi tiÕp sö dông th«ng tin ph¶n håi cña chuyÓn vÞ cña hÖ ®éng lùc
®o ®−îc nhê c¸c bé c¶m biÕn. Mét siªu m¸y tÝnh ®· ®−îc gµi ®Æt mét thuËt to¸n ®iÒu khiÓn
sÏ ra lÖnh cho c¸c actuators t¹o ra lùc thÝch hîp ®Ó lo¹i bá mét phÇn hoÆc c©n b»ng nhiÔu
lùc bªn ngoµi. Nhê ®ã, dao ®éng cña hÖ c¬ häc sÏ ®−îc kiÒm chÕ. Ngoµi viÖc tr×nh bµy c¬
së cña thuËt to¸n ®iÒu khiÓn dùa trªn sù nhËn d¹ng kÝch ®éng bªn ngoµi, bµi b¸o cßn minh
ho¹ b»ng nh÷ng m« pháng sè ph−¬ng ph¸p nµy trªn mét vµi hÖ dao ®éng cô thÓ. KÕt qu¶
cho thÊy tÝnh hiÖu qu¶ cña kü thuËt ®Ò xuÊt.
2. L−îc ®å ®iÒu khiÓn dao ®éng håi tiÕp chñ ®éng
siªu m¸y tÝnh,
thuËt to¸n ®iÒu khiÓn
c¸c ®Çu ®o
actuator
ngo¹i kÝch
®éng hÖ ®éng lùc ®¸p øng
H×nh 1. L−îc ®å ®iÒu khiÓn dao ®éng håi tiÕp chñ ®éng
- Mét siªu m¸y tÝnh víi thuËt ®iÒu khiÓn ®−îc l¾p vµo hÖ ®éng lùc, nã sö lý c¸c th«ng tin, d÷
liÖu thu thËp ®−îc tõ nh÷ng m¸y ®o vµ ®iÒu khiÓn hÖ ®éng lùc tr−íc nh÷ng t¸c ®éng cña
m«i tr−êng. L−îc ®å tæng qu¸t cña ®iÒu khiÓn dao ®éng håi tiÕp chñ ®éng ®−îc tr×nh bµy
trong H×nh 1.
3. m« h×nh to¸n häc cña hÖ dao ®éng cã ®iÒu khiÓn
Gi¶ sö r»ng hÖ ®éng lùc cã ®iÒu khiÓn håi tiÕp chñ ®éng ®−îc m« h×nh ho¸ bëi hÖ nhiÒu
bËc tù do cã ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng ®−îc m« t¶ bëi ph−¬ng tr×nh vi ph©n phi tuyÕn
M&&( t ) + G (z( t ), z( t )) = u ( t ) + f ( t )
z & (1)
trong ®ã M lµ ma trËn n×n, z(t)=(z1(t), z2(t),...,zn(t)) lµ vÐc t¬ chuyÓn vÞ n×1, G lµ vÐc t¬
hµm phi tuyÕn cña c¸c thµnh phÇn chuyÓn vÞ vµ vËn tèc, f(t) = (f1(t), f2(t),...,fn(t)) lµ vÐc t¬
n×1 biÓu diÔn kÝch ®éng ngoµi. V× ë ®©y ta xÐt ®iÒu khiÓn håi tiÕp chñ ®éng nªn vÐc t¬ n×1
lùc ®iÒu khiÓn u(t) ®−îc t¹o ra bëi c¸c actuator ®−îc chän nh− hµm cña ®¸p øng tr¹ng th¸i.
Tr−íc hÕt ta xÐt dao ®éng kh«ng chÞu kÝch ®éng ngoµi còng nh− lùc ®iÒu khiÓn
M&&( t ) + G (z( t ), z( t )) = 0
z & (2)
Theo thuËt ng÷ cña lý thuyÕt æn ®Þnh ta gi¶ thiÕt r»ng vÞ trÝ c©n b»ng z = 0, z = 0 cña hÖ (2)
&
lµ æn ®Þnh theo nghÜa Lyapunov. Víi gi¶ thiÕt nµy bµi to¸n ®iÒu khiÓn hÖ (1) lµ ®i t×m lùc
®iÒu khiÓn chñ ®éng u(t) cÇn thiÕt ®Ó gi÷ chuÈn chuyÓn vÞ nhá h¬n gi¸ trÞ ®· cho ®èi víi
mäi nhiÔu ®éng nhá h¬n gi¸ trÞ nµo ®ã mét khi c¸c gi¸ trÞ ban ®Çu cña c¸c chuÈn chuyÓn vÞ
vµ vËn tèc ®ñ nhá. VÒ ph−¬ng diÖn to¸n häc ®iÒu nµy cã nghÜa lµ
t×m u ( t ) = u (z( t ), z( t ), &&( t )) sao cho z( t ) < δ nÕu z( t 0 ) < ε , z( t 0 ) < ε1 vµ f ( t ) < ε 2
& z & (3)
ë ®©y . lµ chuÈn, δ, ε, ε1 vµ ε2 lµ c¸c sè d−¬ng nhá. V× mäi actuator ®Òu cã c«ng suÊt
giíi h¹n u ( t ) ≤ u 0 . V× hÖ dao ®éng kh«ng bÞ nhiÔu lµ æn ®Þnh nªn râ rµng r»ng luËt ®iÒu
khiÓn tèt ë ®©y lµ
u(t) = - µf(t) víi 0 < µ ≤1 (4)
trong ®ã µ ®−îc chän tõ ®iÒu kiÖn
µ f (t) ≤ u 0 (5)
Thùc vËy, víi luËt ®iÒu khiÓn (4) th× kÝch ®éng ngoµi ®−îc lo¹i bá mét phÇn (µ
- f(t)+u(t) = f(t) - µf(t-∆) (7)
D−êng nh− lµ nÕu ∆ ®ñ nhá vµ µ gÇn 1 th× lùc tæng hîp t¸c dông lªn hÖ dao ®éng còng sÏ
rÊt nhá.
4. LuËt ®iÒu khiÓn
LuËt ®iÒu khiÓn ®−îc x©y dùng ®Ó chØ ra c¸ch nhËn d¹ng lÞch sö ngo¹i kÝch ®éng víi thêi
gian trÔ (NguyÔn ®«ng Anh [1]). §Ó thuËn tiÖn ta cho M trong ph−¬ng tr×nh (1) lµ ma trËn
®¬n vÞ. Gi¶ sö T lµ thêi gian ngo¹i lùc t¸c ®éng. H¬n thÕ, gi¶ thiÕt r»ng ta cã thÓ ®o ®−îc
mäi thµnh phÇn cña vÐc t¬ chuyÓn vÞ cña hÖ dao ®éng còng nh− tÝnh ®−îc mäi thµnh phÇn
cña vÐc t¬ vËn tèc vµ gia tèc t−¬ng øng nh− c¸c ®¹o hµm bËc nhÊt vµ bËc hai cña vÐc t¬
chuyÓn vÞ. Mét c¸ch kh¸c, nÕu ®o ®−îc vÐc t¬ gia tèc th× ta còng tÝnh ®−îc vÐc t¬ vËn tèc
vµ vÐc t¬ chuyÓn vÞ t−¬ng øng. Ta chia thêi kho¶ng [0,T] thµnh q kho¶ng nhá b»ng nhau
víi chiÒu dµi ∆ víi ∆ lµ sè d−¬ng nhá mµ gi¸ trÞ cña nã sÏ ®−îc ®Ò cËp ë ®o¹n sau. Do vËy
T = q∆ (8)
§èi víi vÐc t¬ hµm m(t) ®· cho bÊt kú ta ®−a ra ký hiÖu sau
m( t ) (k − 1)∆ ≤ t ≤ k∆
m k (t ) = k = 1,2,...,q (9)
0 tr−êng hîp kh¸c
Lùc ®iÒu khiÓn u(t) sÏ ®−îc x©y dùng trªn tõng ®o¹n nhá Tk = [(k − 1)∆ ≤ t ≤ k∆] nh− sau.
Trong T1 = [0 ≤ t ≤ ∆ ] ta cho
u1(t) = 0 (10)
§¸p øng cña hÖ dao ®éng khi ®ã ®−îc m« t¶ bëi ph−¬ng tr×nh sau
&&1 ( t ) + G (z 1 ( t ), z 1 ( t )) = f 1 ( t )
z & (11)
Trong kho¶ng nhá T1 ta ®o vÐc t¬ chuyÓn vÞ råi tÝnh c¸c vÐc t¬ vËn tèc vµ gia tèc, vµ nhê
®ã, tõ (11) ta x¸c ®Þnh ®−îc ngo¹i kÝch ®éng
f 1 ( t ) = &&1 ( t ) + G (z 1 ( t ), z 1 ( t ))
z & (12)
Trong T2 = [∆ ≤ t ≤ 2∆ ] ta cho
u 2 ( t ) = −µf 1 ( t − ∆) ≡ −µ{&&1 ( t − ∆ ) + G (z1 ( t − ∆ ), z1 ( t − ∆ ))}
z & (13)
§¸p øng cña hÖ ®éng lùc ®−îc m« t¶ bëi ph−¬ng tr×nh
&& 2 ( t ) + G (z 2 ( t ), z 2 ( t )) = u 2 ( t ) + f 2 ( t )
z & (14)
Trong kho¶ng nhá T2 ta l¹i ®o vÐc t¬ chuyÓn vÞ vµ tÝnh to¸n c¸c vÐc t¬ vËn tèc vµ gia tèc.
Lùc ®iÒu khiÓn ®−îc cho bëi (13). V× vËy, ta cã thÓ tÝnh ®−îc ngo¹i lùc kÝch ®éng tõ (14)
f 2 ( t ) = && 2 ( t ) + G (z 2 ( t ), z 2 ( t )) − u 2 ( t )
z & (15)
hoÆc
- f 2 ( t ) = && 2 ( t ) + &&1 ( t − ∆ ) + G (z 2 ( t ), z 2 ( t )) + G (z1 ( t − ∆ ), z1 ( t − ∆))
z z & & (16)
Trong Tk = [(k − 1)∆ ≤ t ≤ k∆ ] ta cho
u k ( t ) = −µf k −1 ( t − ∆ )
k −1 (17)
≡ −µ∑ {&&s (t − (k − s)∆ ) + G (z s ( t − (k − s)∆), z s ( t − (k − s)∆ ) )}
z &
s =1
§¸p øng cña hÖ dao ®éng d−îc m« t¶ bëi ph−¬ng tr×nh
&& k ( t ) + G (z k ( t ), z k ( t )) = u k ( t ) + f k ( t )
z & (18)
Trong kho¶ng nhá Tk ta ®o vÐc t¬ chuyÓn vÞ råi tÝnh to¸n vÐc t¬ vËn tèc vµ gia tèc. Lùc ®iÒu
khiÓn ®−îc cho bëi (17). Do vËy, tõ (18) ta cã thÓ tÝnh ®−îc ngo¹i lùc kÝch ®éng
f k ( t ) = && k ( t ) + G (z k ( t ), z k ( t )) − u k ( t )
z & (19)
hoÆc
k
f k ( t ) = ∑ {&&s (t − (k − s)∆ ) + G (z s ( t − (k − s)∆), z s ( t − (k − s)∆ ) )}
z & (20)
s =1
ThuËt to¸n ®iÒu khiÓn sÏ chÊm døt sau thêi kho¶ng nhá cuèi cïng Tq.
5. m« pháng sè trªn mét sè hÖ dao ®éng
5.1. HÖ dao ®éng cã trÔ mét bËc tù do
Sö dông m« h×nh Bouc-Wen (xem Faravelli vµ Venini [5]), ta xÐt hÖ mét bËc tù do sau
m&& + cy + αky + (1 − α)kz = − mf ( t ) + u ( t )
y &
z = y − (β y z + γy z )
(21)
& & & &
ë ®©y m = 0.01, c = 0.001, α = 0.1, k = 0.5, β = 0.01, γ = 0.01, f(t) = sint+3sin3t+sin5t.
Thêi gian t¸c dông cña ngo¹i lùc lµ T=[0,10]. ¸p dông thuËt to¸n ®iÒu khiÓn cho hÖ (21).
Thêi kho¶ng trÔ do nhËn d¹ng kÝch ®éng t−¬ng øng ®−îc lÊy víi ∆ = 0.1 (10% thêi gian
ngo¹i lùc kÝch ®éng T). C¸c kÕt qu¶ ®−îc tr×nh bµy trªn c¸c h×nh 2 vµ 3. C¸c ®å thÞ dao
®éng trong h×nh 4 vµ 5 nhËn ®−îc khi lÊy thêi kho¶ng trÔ lµ ∆ = 0.01 (1% cña T).
-3
x 10
8 0.05
controlled vibration controlled vibration
uncontrolled vibration 0.04 uncontrolled vibration
6
0.03
4
0.02
2
) ) 0.01
z
( t
t d
/
n 0 z
e d
( 0
m y
c t
i
a
l c
p o -0.01
s
i -2 l
d e
v
-0.02
-4
-0.03
-6
-0.04
-8
0 1 2 3 4 5 6 -0.05
0 1 2 3 4 5 6
time (t)
time (t)
H×nh 2. ChuyÓn vÞ cña hÖ trÔ mét bËc tù do (∆ = 0.1) Hinh 3. VËn tèc cña hÖ trÔ mét bËc tù do (∆ = 0.1)
- 0.15 0.8
controlled vibration controlled vibration
uncontrolled vibration uncontrolled vibration
0.1 0.6
)
y
( )
t
d
/
m y 0.4
e
t 0.05 d
(
s
y
s m
e
t 0.2
c
i s
t y
e
r 0 s
e
t c
i
s
y t 0
e
r
h e
e t
h -0.05 s
y
t h
f -0.2
o e
t h
t
n f
e -0.1 o
m y -0.4
e t
i
c c
a
l o
p l
s
i -0.15 e
D V -0.6
-0.2 -0.8
0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12
time (t) time (t)
H×nh 4. ChuyÓn vÞ cña hÖ trÔ mét bËc tù do (∆ = 0.01) Hinh 5. VËn tèc cña hÖ trÔ mét bËc tù do (∆ = 0.01)
5.2. HÖ kÕt cÊu trÔ 3 bËc tù do chÞu kÝch ®éng ®−íi nÒn
M« h×nh trÔ cña Bouc-Wen m« pháng sù trÔ cña lùc phôc håi gi÷a c¸c tÇng cña hÖ kÕt cÊu
dÇm - mÆt ph¼ng tr−ît trong H×nh 6. Cho lùc phôc håi thø i lµ Fsi (xem Faravelli, Venini [5])
Fsi = α i k i x i + (1 − α i )k i D yi v i (22)
ë ®©y αi lµ gi¸ trÞ sau cña tØ sè ®é cøng tr−íc biÕn d¹ng, ki lµ ®é cøng ®µn håi tuyÕn tÝnh
tr−íc biÕn d¹ng, xi lµ biÕn d¹ng gi÷a c¸c tÇng, D yi lµ chuyÓn vÞ ®µn håi. BiÕn phô trÔ vi vµ
biÕn d¹ng xi quan hÖ víi nhau qua ph−¬ng tr×nh vi ph©n phi tuyÕn
& yi {
v i = D −1 A i x i − β i x i v i
& &
n i −1
vi − γ i x i vi
&
ni
} (23)
trong ®ã Ai, βi vµ γi bÞ chi phèi bëi vßng trÔ, vµ ni x¸c ®Þnh bËc phi tuyÕn. M« h×nh trÔ Bouc-
Wen hoµn toµn ®−îc x¸c ®Þnh bëi c¸c ph−¬ng tr×nh (22) vµ (23) vµ ®−îc ghÐp cÆp víi
x
ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng. Cho && G lµ gia tèc cña nÒn vµ u(t) lµ vÐc t¬ lùc ®iÒu khiÓn.
m4
Fs 4 C4
m3
Fs3 C3
m2
Fs 2 C2
nÒn c¸ch ly
m1
Fs1
C1
H×nh 6. M« h×nh hÖ kÕt cÊu nhiÒu bËc tù do cã ®iÒu khiÓn
- Ph−¬ng tr×nh tæng qu¸t cña chuyÓn ®éng sÏ lµ
M&&( t ) + Cx ( t ) + K e x ( t ) + K h v( t ) = u ( t ) + Γ&& G ( t )
x & x (24)
ë ®©y M lµ ma trËn khèi l−îng, C lµ ma trËn c¶n kinh ®iÓn, Ke vµ Kh t−¬ng øng lµ c¸c ma
trËn ®µn håi tuyÕn tÝnh vµ ma trËn ®é cøng cã trÔ. x(t) lµ vÐc t¬ chuyÓn vÞ n chiÒu trong to¹
®é ®Þa ph−¬ng. VÐc t¬ lùc ®iÒu khiÓn u(t) ®−îc ph©n bè theo c¸c bËc tù do cña hÖ, ë ®©y Γ
lµ vÐc t¬ c¸c hÖ sè ¶nh h−ëng cña chuyÓn ®éng mÆt ®Êt.
Trong bµi b¸o nµy, ta xÐt kÕt cÊu 3 tÇng cã nÒn c« lËp ®−îc cho trªn H×nh 6, trong ®ã
ph−¬ng tr×nh (24) víi u(t) = 0 cã d¹ng sau ®©y
m1 (&&1 + && G ) + c1 x 1 − c 2 x 2 + Fs1 − Fs 2 = 0
x y & &
m 2 (&& 2 + &&1 + && G ) + c 2 x 2 − c 3 x 3 + Fs 2 − Fs3 = 0
x x y & &
(25)
m 3 (&& 3 + && 2 + &&1 + && G ) + c 3 x 3 − c 4 x 4 + Fs3 − Fs 4 = 0
x x x y & &
m (&& + && + && + && + && ) + c x + F = 0
4 x 4 x 3 x 2 x1 y G &
4 4 s4
B¶ng 1 vµ 2 cho c¸c ®Æc tr−ng kÕt cÊu cña hÖ vµ c¸c tham sè Bouc-Wen ®−îc sö dông ®Ó
m« h×nh ho¸ c¸c lùc phôc håi phi tuyÕn (Faravelli, Venini [5]).
Thêi gian t¸c ®éng cña ngo¹i lùc lµ T= [0,100]. Kho¶ng trÔ ®−îc lÊy víi ∆ = 0.5 (0.5% cña
T). C¸c kÕt qu¶ t−¬ng øng víi µ = 0.3, µ = 0.7 vµ µ = 1 ®−îc tr×nh bµy trong H×nh 7, 8 vµ 9.
C¸c chuyÓn vÞ cùc ®¹i kh«ng ®iÒu khiÓn vµ cã ®iÒu khiÓn ®−îc so s¸nh trong c¸c B¶ng 3, 4
vµ 5 t−¬ng øng víi µ = 0.3, 0.7 vµ 1.
displacement of the base -3 displacement of the first floor
x 10
0.25 7
controlled vibration controlled vibration
uncontrolled vibration 6 uncontrolled vibration
0.2
5
0.15
4
0.1 3
z
2
1
y
0.05
1
0 0
-1
-0.05
-2
-0.1
0 20 40 60 80 100 120 -3
time (t)
0 20 40 60 80 100 120
time (t)
-3 displacement of the second floor -3
x 10 x 10 displacement of the third floor
5 3.5
controlled vibration controlled vibration
uncontrolled vibration 3 uncontrolled vibration
4
2.5
3
2
2
1.5
1 1
2
y 3
y
0 0.5
0
-1
-0.5
-2
-1
-3
0 20 40 60 80 100 120 -1.5
0 20 40 60 80 100 120
time (t)
time (t)
H×nh 7. ChuyÓn vÞ cña c¸c tÇng trong kÕt cÊu thuéc H×nh 6 víi µ = 0.3
- -3 displacement of the first floor
displacement of the base x 10
0.25 7
controlled vibration controlled vibration
uncontrolled vibration 6 uncontrolled vibration
0.2
5
0.15 4
3
0.1
2
z 1
y
0.05
1
0 0
-1
-0.05
-2
-0.1 -3
0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 120
time (t) time (t)
-3 displacement of the second floor -3
x 10 x 10 displacement of the third floor
5 3.5
controlled vibration controlled vibration
uncontrolled vibration 3 uncontrolled vibration
4
2.5
3
2
2
1.5
1 1
2
y 3
y
0 0.5
0
-1
-0.5
-2
-1
-3 -1.5
0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 120
time (t) time (t)
H×nh 8. ChuyÓn vÞ cña c¸c tÇng thuéc kÕt cÊu trong H×nh 6 víi µ = 0.7
displacement of the base -3 displacement of the first floor
x 10
0.25 7
controlled vibration controlled vibration
uncontrolled vibration 6 uncontrolled vibration
0.2
5
0.15
4
3
0.1
2
z 1
y
0.05
1
0 0
-1
-0.05
-2
-0.1 -3
0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 120
time (t) time (t)
-3 displacement of the second floor -3
x 10 x 10 displacement of the third floor
5 3.5
controlled vibration controlled vibration
uncontrolled vibration 3 uncontrolled vibration
4
2.5
3
2
2
1.5
1 1
2
y 3
y
0 0.5
0
-1
-0.5
-2
-1
-3 -1.5
0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 120
time (t) time (t)
H×nh 9. ChuyÓn vÞ cña c¸c tÇng thuéc kÕt cÊu trong H×nh 6 víi µ = 1
- B¶ng 1. C¸c ®Æc tr−ng cña hÖ
BËc hÖ sè cøng chuyÓn vÞ khèi l−îng c¶n ®é cøng
tù do αi [.] biÕn d¹ng [m] [tÊn] [KN-s/m] [KN/m]
1 0.50 0.045 450 50 20.000
2 0.10 0.024 345 490 300.000
3 0.10 0.020 345 390 250.000
4 0.10 0.016 345 290 200.000
Ta lÊy kÝch ®éng t¸c ®éng lªn nÒn d−íi d¹ng hµm sin (xem Soong [14])
&& G ≡ f ( t ) = 0.01[sint+3sin3t+sin5t]
x (27)
B¶ng 2. C¸c tham sè cña m« h×nh Bouc-Wen model
BËc tù do A β γ n
4 1 0.5 0.5 3
B¶ng 3. §¸p øng cùc ®¹i víi µ = 0.3
chuyÓn vÞ kh«ng ®iÒu khiÓn chuyÓn vÞ cã ®iÒu khiÓn
nÒn 0.1859 0.1268
tÇng 1 0.0060 0.0044
tÇng 2 0.0049 0.0036
tÇng 3 0.0033 0.0025
B¶ng 4. §¸p øng cùc ®¹i víi µ = 0.7
chuyÓn vÞ kh«ng ®iÒu khiÓn chuyÓn vÞ cã ®iÒu khiÓn
nÒn 0.1859 0.0549
tÇng 1 0.0060 0.0024
tÇng 2 0.0049 0.0018
tÇng 3 0.0033 0.0013
B¶ng 5. §¸p øng cùc ®¹i víi µ = 1
chuyÓn vÞ kh«ng ®iÒu khiÓn chuyÓn vÞ cã ®iÒu khiÓn
nÒn 0.1859 0.0187
tÇng 1 0.0060 9.4693 E-004
tÇng 2 0.0049 7.7589 E-004
tÇng 3 0.0033 5.2958 E-004
6. kÕt luËn
Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, nhê sù ph¸t triÓn cña c¬ häc, ®iÖn tö, tin häc, c¸c ngµnh kü
thuËt kh¸c..., ®iÒu khiÓn dao ®éng ®· ®−a ra nhiÒu kh¸i niÖm míi, thuËt to¸n míi còng nh−
®· ®¹t ®−îc nhiÒu thµnh tùu trong viÖc khèng chÕ c¸c dao ®éng qu¸ møc cña hÖ c¬ häc g©y
ra do c¸c t¸c ®éng bªn ngoµi.
- Sö dông th«ng tin ph¶n håi nhê c¸c bé c¶m biÕn, mét siªu m¸y tÝnh víi thuËt to¸n ®iÒu
khiÓn chñ ®éng s½n cã sÏ nhËn d¹ng kÝch ®éng víi thßi gian trÔ. Nhê sù ®iÒu khiÓn cña siªu
m¸y tÝnh, c¸c actuators sÏ t¹o ra lùc ®Ó lo¹i trõ mét phÇn hoÆc c©n b»ng hoµn toµn nhiÔu
lùc. C¸c kÕt qu¶ sè trªn mét sè hÖ dao ®éng cô thÓ cho thÊy hiÖu qu¶ cña thuËt to¸n ®iÒu
khiÓn. Tuy nhiªn m« pháng sè nªn ®−îc ¸p dông cho c¸c d¹ng kÝch ®éng kh¸c cña m«i
tr−êng.
tham kh¶o
1. Anh N. D., An identification algorithm for feedback active control, presented at the 3rd
International Workshop on Structural Control, Champ-Sur-Marne, July 6-8, 2000.
2. Casciati F., Maceri F., Singh M. P., Spanos P. (Eds.), Civil Infrastructure Systems:
Intelligent Renewal, World Scientific, Singapore, (1998).
3. Casciati F., Faravelli L., Torelli G., A fuzzy chip controlled for nonlinear vibration
approach, Nonlinear Dynamics, 20, (1999), 85-98.
4. Del Grosso A., Zucchini A., Bounded state active control of structures: a set-theoretic
approach, Smart Material and Structures, vol. 4, (1995), pp. A15-A24.
5. Faravelli L., Venini P., Active structural control by neural networks, J. of Structural
control, vol. 1,N 1-2, (1994), 79-102.
6. Fu K.S., Learning control systems and intelligent control systems: an intersection of
artificial intelligence and automatic control, IEEE Trans. on Automatic Control, 16,
(1971), 70-72.
7. Housner G. W., Bergman L. A., Caughey T. K., Chassiakos A. G.., Claus R. O., Masri
S. F., Skelton R. E., Soong T. T., Spencer B. F., and Yao J. T. P., Structural Control: Past,
Present and Future, ASCE, J. Engrg. Mech., 123(9), (1997), 897-958.
8. Kobori T., Future direction on research and development of seismic-response-controlled
structure, Proc., First World Conf. on Struct. Control, (1994), 19-31.
9. Lee S. K., Kozin F., Bounded state control of structures with uncertain parameters,
ASCE, Dynamic Response of Structures, (1986), 788-794.
10. Lai J.S., Wang K.W., Parametric Control of Structural Vibration via Adaptive Stiffness.
J. of Vibration and Acoustics, 118, (1996), 41-47.
11.Papadimitriou C., Katafygiotis L. S. and Siu-Kui Au, Effects of Structural Uncertainties
on TMD Design: A Reliability-Based Approach. Journal of Structural Control, Vol. 4
N. 1 June 1997, pp. 65-87.
12. Rodellar J., Barbat A. H., and Martin-Sanchez D. K., Predictive control of structures,
ASCE, J. Engrg. Mech., 113, (1986), 797-817.
13. Soong T. T., Dargush G. F., Passive Energy Dissipation Systems in Structural
Engineering, John Wiley & Sons, Inc, New York, N. Y., (1997).
14. Soong T. T., Active Structural Control: Theory and Practice, John Wiley and Sons,
Inc., New York, (1990).
15. Spencer B. F., Jr. Kaspari D.C. and Sain M. K., Structural control design: a reliability-
based approach, Proc. Am. Control Conf., (1994), 1062-1066.
16. Widrow B., and Lehr M. a., Thirty years of adaptive neural network: perceptron,
madaline and backpropagation. Proc. IEEE, vol. 78, 9, (1990), 1415-1441.
17. Yao J. T. P., Concepts of Structural Control, ASCE 98, J. Struct. Div., (1972), 1567-
1574.
nguon tai.lieu . vn
