Yapıların Optimal Kontrolu

Abstract

Bu çalışmada, depreme maruz yapıların kontrolünde yaygın olarak kullanılan lineer regülatör problemi optimalliğin yeterli koşulları kullanılarak çözülmüştür. Sismik etkiler altındaki yapılar için kesin optimal kapalı-açık çevrim kontrolü uygulanamadığından, kapalı-açık çevrim kontrolünün çözümü Kalman filtresi tekniği ile depremin yakın gelecek ivme değerleri tahmin edilerek yaklaşık olarak gerçekleştirilmiştir. Kapalı-açık çevrim kontrolü için önerilen algoritmanın sayısal sonuçları depremin bilindiği kabul edilen kapalı-açık çevrim kontrolü, kapalı çevrim konrolü ve ani optimal kontrol ile karşılaştırılmıştır. Lineer regülatör probleminin çözümü kararlılık kavramı dikkate alınarak incelenmiş ve kararlılık ile tahmin edilen deprem ivme değerleri arasındaki ilişki tartışılmıştır. Klasik aktif kontrol algoritmalarının eksikliğini gidermek için yeni bir çok noktalı, kuadratik, zamana bağlı performans indeksi önerilmiş ve önerilen algoritmanın etkinliği sayısal olarak gösterilmiştir. Pasif kontrol uygulaması olarak, bir açık deniz yapısı üzerine bir ayarlı pasif kütle sönümleyici yerleştirilmiş ve bu esnek deniz yapısına bir geminin yanaşma problemi incelenmiştir. Sönümleyicinin titreşim frekansı sistemin titreşim frekanslarına ayarlanarak sönümleyicinin sistem davranışına etkisi incelenmiş ve enerji dağılımı hesaplanmıştır.

In this study linear regulator problem applied widely to the control of earthquake-excited structures is solved by using the sufficient conditions of optimality. Since the exact optimal closed-open loop control is not achievable for the buildings under seismic excitations the solution of the closed-open loop control is carried out approximately based on the prediction of near-future earthquake excitation using Kalman filtering technique. Numerical results of the proposed algorithm for the closed-open loop control is compared with the closed-open loop control in which the earthquake excitation is known a priori, the closed-loop control and the instantaneous optimal control. The solution of the linear regulator problem is investigated by taking into account the concept of stability and the relation between stability and the number of the predicted earthquake excitation values is discussed. To overcome the deficiency of the classical active control algorithms, a new multipoint quadratic time dependent performance index is proposed and the effectiveness of the proposed algorithm is demonstrated numerically. As a passive control application, a passive tuned mass damper is placed on an offshore structure and the berthing problem of a ship to this flexible marine structure is investigated. Tuning the damper vibration frequency to the vibration frequencies of the system, the effect of the damper on the system behavior is studied and the energy distribution is calculated.