بهبود اندازه گیری شتاب بر روی میز لرزه با استفاده از ترکیب داده های سنسوری

مقدمه: امروزه در راستای مقاوم¬سازی ساختارهای بلند مرتبه که لقب آسمان خراش گرفته¬اند در مقابل حوادثی همچون زلزله و بررسی رفتار آنها در برابر باد کارهای جدی صورت گرفته است. لذا به لحاظ اهمیت این موضوع که با جان انسان¬ها در ارتباط است به ویژه در ایران که بر روی کمربند زلزله¬ای قرار دارد طرح¬ها و راهکارهای مختلفی توسط دانشمندان بررسی شده است. یکی از این راه¬ها برای پیاده-سازی یک زلزله واقعی، طراحی میز لرزه در مقیاس آزمایشگاهی می¬باشد. با انجام این کار فرصتی در اختیار مهندسان عمران قرار می¬گیرد تا بتوانند پیش از ساخت سازه ¬های خود در مقیاس واقعی مدل مربوطه را ساخته و بر روی میز لرزه تحت یک زلزله قرار داده و به بررسی پاسخ¬ سازه بپردازند. میزهای لرزه بر اساس اندازه، درجات آزادی و نوع محرکه¬ی¬¬¬ به¬ کار رفته در آن¬ها طبقه¬بندی می¬شوند. اما چیزی که در همه این موارد مشترک است میزان انطباق جابجایی، سرعت و شتاب شبیه سازی شده با جابجایی، سرعت و شتاب زمین لرزه واقعی می باشد که برای رسیدن به این هدف از کنترل¬کننده استفاده می¬شود. بنا بر این شتاب یکی از مولفه¬های اصلی یک زلزله در حالت شبیه¬سازی می¬باشد و باید اندازه¬گیری دقیقی از آن داشته باشیم، تحقق این امر با شتاب¬سنج¬های mems که حساسیت بالایی به لرزش دارند و بسیار نویز پذیر هستند امکان پذیر نیست. در این پایان نامه با پیاده¬سازی فیلتر کالمن از نوع فیلتر کالمن غیرخطی تعمیم یافته و فیلتر کالمن غیرخطی بهینه و بهره¬گیری از فن¬آوری ترکیب سنسوری به وسیله الگوریتم¬های ترکیب اطلاعات سنسورها برای دستیابی به قابلیت اطمینان و دقت بیشتر در اندازه¬گیری¬ها در یک میز شبیه¬ساز زلزله پرداخته می¬شود. ساختار و عملکرد: 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 سروو ¬به همراه ball-screw تشکیل شده است. برای کنترل موتور الکتریکی از یک سیستم محرکه الکتریکی استفاده شده است. همچنین ارتباط میز با مدار کنترلی از طریق یک کارت اخذ اطلاعات و یک میکروکنترلر می باشد. نتایج: عملکرد روش مذکور(استفاده از فیلتر کالمن در حلقه کنترلی) با آزمایش بر روی میز لرزه ارزیابی می¬شود. نتایج نشان می¬دهد که اندازه¬گیری شتاب تا مقدار قابل توجهی بهبود پیدا می¬کند.