الگوریتم رقابت استعماری

دانلود پایان نامه

این روش یک روش ریاضی جهت شناسایی و کنترل سیستمها است و به راحتی میتواند یک مدل دقیق ریاضی را به منظور کنترل سیستم سازهای طراحی نماید.
کنترل فازی با وجود عدم قطعیتهای موجود در دادههای ورودی نظیر باد، تحریک زلزله و دادههای بدست آمده از سنسورهای نصب شده در سازه، بسیار پایدار و مطمئن عمل مینماید.
کنترل کننده فازی توانایی کنترل رفتار غیرخطی سازهها را که توسط تغییر شکلهای بزرگ، مصالح غیرخطی و یا تخریب صورت میگیرد را داراست.
کنترل کننده فازی را میتوان با تغییر در قواعد و توابع عضویتش اصلاح نمود و حتی با تکنیکهای آن را آموزش پذیر کرد.
ساختار پایان نامه
در این نوشتار ابتدا در فصل دوم، مقدمهای بر مفاهیم پایهای کنترل ارائه گشته و شکل فضای حالت سیستمهای دینامیکی فرمول بندی میگردد. سپس در فصل سوم به بررسی میراگرهای جرمی تنظیم شونده و میراگرهای تنظیم پذیر مغناطیسی پرداخته میشود همچنین در این فصل مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه کاربرد دو میراگر مذکور در زمینه کنترل ارتعاشات سازهها ارائه شده است. در فصل چهارم سیستمهای فازی، عصبی و عصبی-فازی، و در فصل پنجم به اختصار الگوریتم رقابت استعماری توضیح داده میشوند. در فصل ششم به کاربرد میراگرهای جرمی تنظیم شونده در کنترل ارتعاشات سازهها اختصاص داده شده است. ابتدا در این فصل، بهینه یابی محلهای میراگر جرمی مورد بررسی قرار گرفته و سپس بهینه سازی پارامترهای این میراگر ارائه میگردد. از آنجا که شرایط لازم و کافی جهت طراحی بهینه میراگر جرمی یک سری معادلات همزمان غیرخطی است بنابراین با استفاده از روشهای عددی و بکارگیری الگوریتم رقابت استعماری به طراحی پارامترهای میراگر جرمی در جهت حداقل کردن پاسخهای مختلف سازه پرداخته میشود. همچنین در این فصل، طراحی بهینه میراگر جرمی چندگانه نیز مورد ارزیابی قرار میگیرد. فصل هفتم به کنترل نیمه فعال سازهها با استفاده از میراگر تنظیم پذیر مغناطیسی اختصاص یافته است. در این فصل ابتدا تأثیر محلهای تعبیه میراگر مغناطیسی مورد مطالعه قرار گرفته و راهکاری جهت یافتن محلهای بهینه ارائه گشته است. از آنجا که مقدار نیروی تولید شده توسط میراگر به ولتاژ ورودی، و آن نیز به استراتژی کنترل وابسته است، از روشهای کنترل هوشمند فازی- عصبی و فازی- بهینه به منظور افزایش کارایی طرح کنترل استفاده میشود. و در نهایت، فصل هشتم به خلاصهای از کارهای انجام شده، نتایج و ارائه پیشنهادات جهت ادامه کار اختصاص یافته است.
مقدمهای بر کنترل
پیشگفتار
در سالهای اخیر، مطالعات و پژوهشهای فراوانی توسط محققین بر روی سیستم های کنترل سازهها انجام گرفته است. این روشها بر حسب میزان انرژی مورد نیاز و نحوه عملکردشان تقسیم بندی می شوند. از سوی دیگر مبحث کنترل که از زمان پیدایش با اولین کار برجسته در مورد کنترل سرعت ماشینهای بخار در قرن هجدهم تا به امروز در پیشرفت علوم مهندسی نقشی حیاتی داشته، با کمک به توسعه ایدهها و سیستمهای پیشنهادی کنترل سازه توسط محققین، بخش مهم و ناگسستنی از فرایندهای مربوط به سیستمهای کنترل سازه شده است.
برای شروع بحث راجع به سیستم های کنترل، ارائه تعریف برخی اصطلاحات پایهای ضروری است لذا در این بخش به توضیح مبانی کنترل خواهیم پرداخت [].
مبانی کنترل
برخی از مفاهیم پایهای کنترل به شرح زیرند.
فرایند: عملی طبیعی و تدریجی یا یک رشته تغییر تدریجی که به صورت معین یکی پس از دیگری انجام شده و به هدفی مشخص می انجامد، فرایند نامیده می شود.
اغتشاش: سیگنالی است که در جهت تأثیر منفی روی خروجی یک سیستم عمل میکند.
سیستم: به ترکیبی از اجزاء که با هم و برای انجام عملی مشخص کار میکنند، سیستم می گویند.
کنترل با فیدبک: سیستمی که برای کنترل از مقایسه خروجی و ورودی و تفاضل آنها استفاده میکند، سیستم کنترل فیدبک دار نامیده میشود. مانند سیستم کنترل دمای اتاق.
سیستم کنترل حلقه باز: سیستمهایی که خروجی بر عمل کنترل هیچ تأثیری ندارند، سیستم کنترل حلقه باز نامیده می شوند، به عبارت دیگر خروجی یک سیستم کنترل حلقه باز برای مقایسه با ورودی سیستم، اندازه گیری نشده و فیدبک نمی شود و دقت سیستم تنها به تنظیم و کالیبراسیون آن وابسته است و در صورت بروز اغتشاش قادر به انجام وظیفه خود نیستند.
سیستمهای کنترل حلقه بسته: سیستمی که برای ایجاد یک ارتباط مطلوب بین خروجی و ورودی سیستم از مقایسه و تفاضل آنها استفاده می کند، سیستم کنترل حلقه بسته نامیده می شود که در عمل مانند سیستم های کنترل با فیدبک می باشند. در واقع فیدبک برای کاهش خطای سیستم و رساندن خروجی سیستم به مقدار مطلوب است ضمن آن که سیگنال فیدبک شده می تواند خود خروجی یا تابعی از آن و یا مشتق و انتگرال آن باشد [3].
کنترل کلاسیک و کنترل مدرن
تمام تحقیقات بر روی نظریه کنترل انجام شده توسط محققین مختلف از جمله مینورسکی و نایکوئیست و دیگران تا اوایل دهه 1950 محدود به سیستم های یک ورودی – یک خروجی بوده اند. علاوه بر آن هرچند سیستمهای مذکور خواستههای عملکردی را به طور کم و بیش مطلوبی به انجام می رساندند اما در حالت کلی بهینه نبودند. به این محدوده از موضوع کنترل، کنترل کلاسیک گفته میشد. روابط به دست آمده در کنترل کلاسیک توانایی کافی برای تحلیل سیستمهای چند ورودی و چند خروجی را در آن زمان نداشتند. به همین دلیل و دلایل دیگر و برای پاسخگویی به برخی نیازها، نظریه کنترل مدرن که در حوزه زمان و با استفاده از متغیرهای فضای حالت سیستمها را مدل ریاضی میکرد، پایه گذاری شد. هرچند نظریه کنترل کلاسیک که بر اساس مدل سازی سیستمها در حوزه لاپلاس ارائه شده بود، توسط محققان برای پاسخگویی به نیازهای مطرح شده توسعه داده شد [3].
برای انجام هر نوع عملیات طراحی یا تحلیل و ارائهی یک سیستم کنترلی، ابتدا میبایست مدل ریاضی سیستم استخراج گردد. از آنجا که معادله ریاضی سیستمها اغلب معادلات دیفرانسیل خطی و یا قابل خطی سازی هستند می توان از تبدیل لاپلاس برای حل آنها بهره برد. در نظریه کنترل کلاسیک برای بررسی روابط بین ورودی و خروجی عناصر مختلف، از توابعی موسوم به توابع تبدیل استفاده میگردد. طبق تعریف، تابع تبدیل عبارتست از نسبت تبدیل لاپلاس خروجی به تبدیل لاپلاس ورودی به شرط صفر بودن تمام شرایط اولیه.
در نظریه کنترل کلاسیک به سیستم یک ورودی و یک خروجی اصطلاحاً SISO گفته میشود. پس از دسترسی محققین به رایانه و نیز مطرح شدن سیستم های پیچیده تر کنترلی، تحلیل سیستم های چند ورودی و چند خروجی یا اصطلاحاً MIMO آغاز گردید. سیستمهای چند ورودی-چند خروجی امروزی روز به روز پیچیده تر میشوند و توصیف آنها با تعداد زیادی معادله انجام میشود و از طرفی نظریهی کنترل کلاسیک که تنها به سیستمهای یک ورودی-یک خروجی اختصاص دارد، برای تحلیل این سیستمهای چند ورودی- چند خروجی توانایی کافی ندارد. از اواسط دهه 1960 با در دسترس قرار گرفتن رایانههای دیجیتال، تحلیل سیستمهای پیچیده در حوزه زمان امکان پذیر شده و نظریه جدید کنترل بر اساس تحلیل و طراحی در حوزه زمان، با استفاده از متغیرهای حالت شکل گرفته است [3].

مطلب مشابه :  قانون آیین دادرسی کیفری