طراحی و پیاده سازی کنترل کننده یک میز شبیه ساز زلزله

زلزله یکی از حوادث طبیعی به شمار می رود که گاه باعث به وجود آمدن فاجعه می شود. از این رو ایمن سازی سازه ها در برابر زلزله در نواحی لرزه خیزی مانند ایران اهمیت اساسی دارد. یکی از الزامات طراحی ایمن سازه ها پیش بینی رفتار آن ها در برابر تحریکات خارجی چون زمین لرزه است. این امر می تواند از طریق اندازه گیری پاسخ سازه به ازای تحریکات خارجی محقق شود. مسلماً در خصوص سازه های ساختمانی امکان سعی و خطا و انجام آزمایش بر روی سازه واقعی در شرایط واقعی وقوع زمین لرزه وجود ندارد. بنابراین، راه-حل منطقی، شبیه سازی شرایط وقوع زمین لرزه برای سازه واقعی یا مدلی برگرفته از سازه اصلی است. البته اینکه پس از ساخت یک ساختمان در مقیاس واقعی به بررسی پاسخ آن در برابر ورودی هایی مانند باد یا زلزله پرداخته شود مستلزم هزینه های بالا است و مقرون به صرفه نیست. از این رو بهتر آن است که پیش از ساخت چنین سازه هایی یک مدل از آن ساخته شود و در سطح آزمایشگاهی به بررسی آن پرداخت. میز لرزه یکی از ابزارهای مفید و موثر در مطالعات مربوط به سازه ها می باشد. میزهای لرزه با قابلیت شبیه سازی ورودی های زلزله این امکان را در اختیار مهندسین قرار می دهند تا پیش از ساخت سازه ی مورد نظر خود در مقیاس واقعی، مدل مربوطه را ساخته و با آزمایش آن بر روی میز لرزه به بررسی پاسخ آن تحت ورودی زلزله بپردازند. این میزها بر اساس اندازه ی آن ها، درجات آزادی و نیز بر اساس نوع محرکه ی به کار رفته در آن تقسیم بندی می شوند. اما چیزی که در همه ی این موارد مشترک است میزان انطباق جابجایی، سرعت و شتاب شبیه سازی شده با جابجایی، سرعت و شتاب زمین لرزه واقعی می باشد. در این پایان نامه به طراحی و پیاده سازی کنترل کننده فازی یک میز یک درجه آزادی شبیه ساز لرزه پرداخته می شود. برای این منظور ابتدا یک میز الکترومکانیکی شبیه ساز زلزله توسعه داده شده است. سیستم نیروی محرکه میز مذکور از یک موتور الکتریکی جریان متناوب سرو به همراه ball-screw تشکیل شده است. برای کنترل موتور الکتریکی از یک سیستم درایو الکتریکی استفاده شده است. همچنین ارتباط میز با مدار کنترلی از طریق یک کارت اخذ اطلاعات و یک میکروکنترلر می باشد. برای کنترل میز لرزه از دو کنترل کننده ی مستقل تناسبی-انتگرال گیر (pi) و کنترل کننده تناسبی-انتگرال گیر با کنترل کننده ناظر فازی استفاده شده است. مدارات کنترلی نیز در محیط نرم افزار labview پیاده سازی شده اند. سپس عملکرد کنترل کننده ها با استفاده از آزمایش ارزیابی می شود. نتایج آزمایش حاکی از موفقیت قابل توجه کنترل کننده فازی تناسبی-انتگرال گیر در کاهش قابل ملاحظه خطای ردیابی نگاشت زلزله می باشد.