کنترل فعال ارتعاشات تیر توسط لایه های پیزوالکتریک و کنترلر فازی

در سال های اخیر استفاده از کنترل فعال ارتعاشات به منظور رفع ارتعاشات ناخواسته در سازه های مهندسی بطور چشمگیری گسترش یافته است. ارتعاشات همواره فاکتور مهم و تعیین کننده ای در طراحی سیستم ها می باشد و همواره هدف از طراحی حذف و یا کاهش ارتعاشات و در نتیجه حداقل نمودن خسارات و افزایش عمر و کارکرد سازه می باشد. در این میان سازه های هوشمند پیزوالکتریک به علت مزایای متعدد کاربرد روزافزونی یافته اند. هدف اصلی این رساله بررسی مسئله کنترل فعال ارتعاشات در سازه های هوشمند می باشد. برای این منظور یک تیریکسرگیردار با سطح مقطع ثابت و متغیر همراه با سنسور و محرک پیزوالکتریک که روی سطوح فوقانی و تحتانی تیر نصب شده اند در نظر گرفته شده است. مدل اجزا محدود تیر همراه با لایه های پیزوالکتریک، بدست آمده و تحلیل مدال روی تیر برای یافتن فرکانسهای طبیعی و شکل مدهای تیر هوشمند انجام شده است. سپس پاسخ زمانی و پاسخ فرکانسی این مدل استخراج شده است. برای تکمیل حلقه کنترل فعال و به منظور افزایش میرایی و کاهش دامنه نوسانات تیر در حالت بدون تحریک وهمچنین در حضور اغتشاشات و تحریکات خارجی، در ابتدا کنترلر کلاسیک pidبرای سیستم طراحی شده است. سپس برای افزایش کارایی کنترل از کنترلر فازی برای کنترل ارتعاشات سیستم فوق استفاده شده است و کنترلر فازی مناسب طراحی گردیده است. در ادامه برای برطرف نمودن مشکل عدم قابلیت انطباق و قابلیت یادگیری کنترلرهای فازی از تلفیق شبکه های هوشمند فازی-عصبی به منظور آموزش کنترلر فازی استفاده شده است و کنترلر تطبیقی فازی-عصبی طراحی گردیده است، همچنین کنترلرتطبیقی فازی یادگیر مدل مبنا نیز برای سیستم طراحی شده است. بدین صورت کارایی کنترلر در حضور اغتشاشات ناخواسته و یا هرگونه نامعینی های سیستم تضمین شده است. علاوه بر این، مدل اجزامحدود تیر توسط نرم افزار ansys بدست آمده و پاسخ حالت گذرای سیستم به تحریکات خارجی و به شرایط اولیه اعمال شده بر آن در حالت حلقه بسته و حلقه باز بررسی گردیده است.