ساختمان

ارزیابی عددی استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی MLP در کنترل فعال سازه‌ها

[ad_1]

ارزیابی عددی کاربرد شبکه های عصبی مصنوعی MLP در کنترل فعال سازه ها

سازه های با کارایی بالا به محیطی بدون لرزش و بدون تحریک نیاز دارند، بنابراین چنین سازه هایی نیازمند رویکرد طراحی جدید و الزامات طراحی هستند. این الزامات طراحی باعث ایجاد علاقه به استفاده از سیستم های کنترل فعال شده است. سیستم کنترل فعال وضعیت فعلی سازه را کنترل می کند، متناسب با وضعیت سازه تصمیم گیری می کند و اقدامات مناسب را برای سازه اعمال می کند. در این مقاله، ارزیابی عددی کنترل فعال سازه‌ها با شبکه عصبی مصنوعی از نوع پرسپترون چندلایه (MLP) مورد بررسی قرار گرفته است. در تحقیق حاضر کنترل فعال از نظر پاسخ سازه در یک حلقه بسته انجام می شود، برای این منظور سازه آزادی پنج درجه در نظر گرفته شده و آموزش شبکه از نظر زلزله های منجیل، طبس و بم انجام می شود و در نهایت کارایی کنترل فعال با شبکه عصبی مصنوعی با ساختارهای بدون کنترل و کنترل غیرفعال مقایسه و ارزیابی شده است که نشان دهنده کارایی کنترل فعال با شبکه های عصبی مصنوعی است.

سازه های مدرن نیازمند رویکرد ساخت و ساز جدید و الزامات طراحی هستند. مهندسان سازه تمایل به معرفی، توسعه و اجرای سازه های بلندتر با مقاطع نازک تر و تکیه گاه های بلندتر دارند. این رویکرد مشکلات ساختاری با بی ثباتی و آشفتگی جدی ایجاد می کند. سازه هایی مانند بیمارستان ها، کارگاه های ابزار دقیق، آزمایشگاه ها و … نیاز به محیطی بدون لرزش و بدون محرک دارند. ارضای این الزامات طراحی به ساختارهای با کارایی بالا نیاز دارد و علاقه به اجرای سیستم های کنترل فعال را ایجاد کرده است. این نوع سیستم کنترل وضعیت فعلی سازه را کنترل می کند، با وضعیت سازه تصمیم مناسب می گیرد و اقدام مناسب را بر روی سازه اعمال می کند. مکانیسم تصمیم گیری (کنترل کننده) می تواند بر اساس الگوریتم های تجویزی یا روش های غیرالگوریتمی مانند سیستم های فازی یا شبکه های عصبی مصنوعی باشد.

این مطلب را هم بخوانید  یک چهارم مدارس لرستان نیازمند بازسازی و بازسازی هستند

مطالعه حاضر عملکرد یک سیستم کنترل فعال را بررسی می کند که از یک شبکه عصبی مصنوعی به عنوان یک سیستم تصمیم گیری استفاده می کند. اولین مرحله از فرآیند کنترل شامل نظارت بر وضعیت سازه و محیط است. این اطلاعات به کنترل کننده منتقل می شود تا در صورت لزوم اقدام مناسب برای اصلاح وضعیت سازه تا درجه آزادی انجام دهد. اطلاعات جمع‌آوری‌شده در مرحله اول، کنترل‌کننده را قادر می‌سازد تا عملکرد خود را به‌ویژه با وضعیت‌های فعلی مختلف سازه تطبیق دهد..

الگوریتم-به روز رسانی-شبکه-عصبی-تاب آوری
الگوریتم-به روز رسانی-شبکه-عصبی-تاب آوری

شبکه های عصبی مصنوعی

. . . . . . د د د د د د شم شبکه عصبی مصنوعی که در واقع یکی از مهمترین زیرشاخههای هوش مصنوعی است، در واقع بر دادی سادهای از عص عصبی انسان است که در قالب یکل ریاضی یاضیر شده است است. شبکه‌هایی با ویژگی‌هایی وجود دارند که می‌توان آن را مشخص کرد. ………….. از. این ویژگی‌ها، عواملی هستند که می‌توانند از آن استفاده کنند. ………….

شبکه های پرسپترون چند لایه

در شبکه های چندلایه، لایه ها به گونه ای به هم متصل می شوند که خروجی های لایه اول، ورودی های لایه دوم و … تا انتها ادامه می یابد، جایی که خروجی های لایه آخر خروجی های اصلی و پاسخ واقعی را تشکیل می دهند. شبکه.

شبکه - عصبی - پرسپترون
شبکه – عصبی – پرسپترون

مدل سازی

اولین مرحله از مدل سازی، انتخاب پارامترهای سازه ای و نوع سیستم کنترلی مورد استفاده در مدل سازی است. با تحریک پویا، ساختار مرحله تحریک را درک می کند و به آن پاسخ می دهد. پاسخ سازه شامل (تغییر مکان، سرعت یا شتاب) درجه آزادی است که تجهیزات کمکی کمک کننده نیرو در آن نصب شده است. کنترلر که در اینجا یک بسته پردازشگر شبکه عصبی مصنوعی است، پاسخ ساختار را می خواند و نیروی فعال مربوطه را به سازه اعمال می کند و ساختار در یک مرحله تحت تحریک دینامیکی و نیروی فعال تجزیه و تحلیل می شود. این حلقه تا زمانی که تحریک دینامیکی به سازه اعمال شود ادامه می یابد. در شکل زیر مشخصات هندسی سازه آزادی 5 درجه مطالعه شده در این تحقیق را مشاهده می کنید.

این مطلب را هم بخوانید  لزوم حمایت همه جانبه شهرداری از احیای بافت فرسوده
مشخصات-ساختار-5-درجه آزادی
مشخصات-ساختار-5-درجه آزادی

اعتبار سنجی:

برای این منظور چارچوب یک طبقه زیرین انتخاب شده است. پارامترهای جرم، سختی و میرایی این قاب به ترتیب 1539 کیلوگرم بر ثانیه است.2/ سانتی متر، 20 کیلوگرم بر سانتی متر و 0.05. این سازه با گام های زمانی 01/0 تحت رکورد نقشه برداری شتاب زلزله بم ایستگاه بافت قرار گرفت. حل معادله دینامیکی معادله سازه فوق با استفاده از معادلات فضای حالت حل می شود. شکل (18) مقایسه ای از پاسخ جابجایی را نشان می دهد.

احراز هویت
احراز هویت

نتیجه

در شکل های زیر با مقایسه مقادیر حداکثر جابجایی دینامیکی می توان نتیجه گرفت که سیستم شبکه عصبی مصنوعی کارایی بالایی در تقریب نیروی اعمالی کنترلی به سازه دارد.

نتیجه گیری-جابجایی-تاب آوری-فعال-کنترل
نتیجه گیری-جابجایی-تاب آوری-فعال-کنترل

قاب 5 طبقه با مشخصات سازه های مذکور تحت تحریک نزدیک به 40 ثانیه زلزله بم، حداکثر جابجایی 493.70 میلی متر را تجربه کرده است. این سازه با ادغام یک سیستم کنترل غیرفعال، حداکثر جابجایی 329.90 میلی متر را تجربه کرده است. در مرحله پایانی با اعمال نیروی کنترل فعال بر خلاف جهت ارتعاش، مقدار جابجایی این سازه 156.70 میلی متر می باشد.

در زمین لرزه های منجیل و رودبار که مدت ارتعاش آنها در حدود 55 ثانیه است، قاب 5 طبقه بدون سیستم کنترل حداکثر جابجایی 157.1 میلی متر را تجربه کرده است. این سازه با اضافه شدن سیستم کنترل غیرفعال، حداکثر جابجایی 92.82 میلی متر را تحمل کرده است. در مرحله پایانی با اعمال نیروی کنترل فعال بر خلاف جهت ارتعاش، مقدار جابجایی این سازه 59.49 میلی متر می باشد.

تحت تحریک طبس به مدت حدود 64 ثانیه، قاب 5 طبقه با حداکثر کنترل، کنترل غیرفعال و کنترل فعال به ترتیب حداکثر جابجایی 419.40 میلی متر، 383.75 میلی متر و 159.98 میلی متر را تجربه کرده است.

این مطلب را هم بخوانید  تقویت سازه ها به روش نصب سطحی با الیاف پلیمری بادوام

این مقاله توسط آقای سید رضا الیاسی تهیه شده است. وحید شمسی و آقای پرویز احدی

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

دکمه بازگشت به بالا