الگوریتم ژنتیک

الگوریتم ژنتیک

الگوریتم ژنتیک

مروری بر تحقیقات گذشته
طرح اولیه میراگر جرمی در سال 1909 که ترکیبی از المانهای جرم و سختی بود توسط فرام پیشنهاد شد []. از زمانی که دن هارتوک اولین بار تئوری طراحی بهینه میراگر جرمی برای یک سازه یک درجه آزادی غیر میرا را پیشنهاد کرد [] روشهای طراحی بهینه بسیاری برای کنترل سازه مرتعش با استفاده از میراگرهای جرمی تنظیم شونده پیشنهاد شدهاند. کراندل و مارک جهت طراحی پارامترهای میراگر جرمی برای یک سازه یک درجه آزادی از ارتعاش پایه با تابع وایت نویز استفاده کردند []. واربتون و آیوریند نشان دادند که جهت طراحی بهینه پارامترهای میراگر جرمی در مورد سیستمهای چند درجه آزادی، مسئله میتواند به عنوان سیستم یک درجه آزادی معادل در نظر گرفته شود []. واربرتون فرمولهای طراحی بهینه میرا گر جرمی تحت بارهای مختلف نظیر بارهای هارمونیک، باد و زمین لرزه پیشنهاد کرد [ و ].
در سال 1997 سادک و همکاران با در نظر گرفتن جرم مشخصی برای میراگر جرمی پارامترهای سختی و میرایی آن را طوری محاسبه کردند که میرایی موجود در دو مود اول سازه حداکثر شود. و روابطی را جهت انتخاب پارامترهای میراگر جرمی در مورد سازههای یک و چند درجه آزادی پیشنهاد نمودند. آنها در شبیه سازیهای خود از این روش در کنترل پاسخ چندین سازه یک درجه آزادی و چند درجه آزادی تحت تحریک زمین لرزه های مختلف استفاده کرده و گزارش کردهاند که این روش توانسته است به طور موثری پاسخهای جابجایی و شتاب طبقات را کاهش دهد [].
روش بهینه سازی عددی جهت طراحی پارامترهای میراگرهای جرمی به منظور کنترل مود مشخصی از سازه توسط رانا و سونگ بکار گرفته شد. همچنین آنها امکان کنترل چند مود سازه را با استفاده از میراگر جرمی چندگانه مورد بررسی قرار دادند [].
هادی و آرفیادی در سال 1998 پروسه بهینه سازی پارامترهای میراگر جرمی غیر فعال را بر اساس سازه چند درجه آزادی انجام دادند. آنها برای بهینه سازی پارامترهای میراگر جرمی از الگوریتم ژنتیک استفاده کردند و برای اثبات کارایی روش مورد نظرشان، 3 سازه 10 طبقه را تحت تحریک زمین لرزه قرار داده و نتایج بدست آمده را با نتایج حاصل از رویکردهای دن هارتوگ و واربتون و سادک مقایسه کردند. آنها گزارش کردهاند که پاسخ بدست آمده از این روش نسبت به روشهای دن هارتوک، واربتون و سادک به طور متوسط 15در صد کاهش داشته است [].
بهینه سازی پارامترهای میراگر جرمی چندگانه در مورد سیستمهای یک درجه آزادی بدون میرایی توسط جنگید مورد مطالعه قرار گرفت. وی در این تحقیق تغییر مکان ماکزیمم حالت پایدار سیستم، زمانی که تحت ارتعاش پایه هارمونیک قرار دارد را به عنوان تابع هدف برگزید و سپس فرمولهای را بر اساس تکنیک برازش منحنی جهت انتخاب پارامترهای میراگر جرمی چندگانه ارائه نمود. وی در انتها گزارش نموده است که افزایش تعداد میراگرها، سبب کاهش نسبت میرایی بهینه و افزایش فرکانس بهینه خواهد شد [].
محل بهینه قرارگیری میراگرهای جرمی چندگانه توسط چن و همکاران در سال 2001 مورد بررسی قرار گرفت. آنها اثرات میراگر جرمی تنظیم شونده را روی پاسخهای مودی سازه 6 طبقه مورد مطالعه قرار دادند. چندین محل بهینه با استدلال شهودی معرفی کرده و سپس پروسهای برای طراحی عملی و محل قرارگیری میراگرها در سازه مرتعش بر اساس کاهش حداکثر شتاب در سازه مورد نظر، تحت بارگذاری تصادفی و 13 زمین لرزه ثبت شده دنبال کردند. نتایج نشان میدهند که کاهش پاسخ شتاب سازه توسط میراگرهای جرمی چندگانه نسبت به حالت کنترل نشده 10 تا 25 درصد بیشتر از میراگرهای جرمی منفرد میباشد. آنها با آنالیز تاریخچه زمانی نشان دادند میراگر جرمی چندگانه با جرم 3 درصد از جرم کل سازه شتاب طبقه را بیش از40 درصد کاهش میدهد [].
کنترل ارتعاشات یک سازه 76 طبقه در ملبورن استرالیا تحت تحریک نیروی باد توسط سمالی و همکاران در سال 2004 مورد بررسی قرار گرفت. آنها پاسخ سازه در دو حالت کنترل شده با میراگر جرمی تنظیم شونده غیر فعال و فعال را با یکدیگر مقایسه کردند. در سیستم کنترل میراگر جرمی تنظیم شونده غیر فعال، از یک جرم 500 تنی استفاده شد و فرکانس این میراگر برابر با فرکانس مد اول سازه و 6/0 هرتز در نظر گرفته شد. جرم و سختی میراگر جرمی تنظیم شونده فعال همانند سیستم غیر فعال در نظر گرفته شد. آنها همچنین جهت فرمان به جک هیدرولیکی به منظور تولید نیروی مطلوب از کنترل فازی استفاده کردند. در این بررسی آنها نشان دادند که حداکثر جابجایی و حداکثر شتاب در طبقه آخر ساختمان در حالت کنترل فعال نسبت به حالت کنترل نشده به ترتیب 30 و50 درصد کاهش و نیز حداکثر جابجایی و حداکثر شتاب در طبقه آخر ساختمان در حالت کنترل غیر فعال نسبت به حالت کنترل نشده به ترتیب 21 و 34 درصد کاهش داشته است [].
قابلیت اتلاف و انتقال انرژی در سازههای مرتعش کنترل شده با میراگر جرمی توسط وانگ و چی مورد بررسی قرار گرفت. آنها گزارش کردهاند که سازههایی که پریود پایه آنها از 3/1 ثانیه کوچک تر هستند میراگرهای جرمی در کاهش پاسخ های انرژی سازه تأثیر زیادی ندارند و در سازههایی که پریود اصلی آنها از 2 ثانیه بیشتر است موثر میباشند و نشان دادند که در مورد سازههایی که پریود کوچک تری دارند انرژی میرا شده در سازه بزرگ تر و انرژی تلف شده در میراگر کوچک تر است [].
بهینه سازی پارامترهای میراگر جرمی چندگانه برای کنترل ارتعاشات یک سازه یک درجه آزادی با استفاده ارتعاش پایه تابع وایت نویز توسط نایفه و ژو انجام گرفت. آنها م
عیار بهینه سازی را به صورت ریشه میانگین مربعات مربوط به تغییر مکان، سرعت و شتاب در نظر گرفتند [].
میراندا یک مدل تئوریک تقریبی برای سیستم مکانیکی دو درجه آزادی بر اساس انرژی های جنبشی و کرنشی فرمول بندی نمود. وی این مدل را برای ماکزیمم کردن میرایی مودی مورد استفاده قرار داد و گزارش نمود که مدل ارائه شده توانایی تطبیق بسیار خوب با نتایج عددی قبلی بدست آمده توسط سادک را دارد [].
در سال 2007 پورزینلی و همکاران به منظور کنترل یک سازه 11 طبقه از میراگر جرمی تنظیم شونده فعال با استراتژی کنترل فازی بهینه شده با استفاده از الگوریتم ژنتیک استفاده کردند. در این تحقیق سرعت و تغییر مکان طبقه فوقانی به عنوان ورودی سیستم کنترل با توابع عضویت مثلثی، و نیروی کنترل فعال به عنوان خروجی با توابع عضویت ذوزنقهای در نظر گرفته شده است. متغیرهای مربوط به توابع عضویت، ضرایب مقیاس و وزن قوانین متغیرهای طراحی محسوب میشوند که باید با استفاده از الگوریتم ژنتیک، تابع هدف تغییر مکان طبقه فوقانی سازه مرتعش را مینیمم سازند. در این تحقیق به دلیل تقارن تنها نیمی از متغیرهای مربوط به ضرایب قوانین و توابع عضویت بهینه شدهاند. همچنین مقایسهای بین نتایج مربوط به پاسخهای سازه کنترل شده با استفاده از روش فازی بهینه فوق با الگوریتم کنترل LQR و حالت غیر فعال انجام شده است. گزارش شده است که به طور میانگین نسبت تغییر مکان ماکزیمم طبقات سازه کنترل شده به سازه کنترل نشده، برای حالت غیرفعال، LQR و کنترل کننده فازی به ترتیب در زمین لرزه السنترو 65% ، 48% و 38% ، در زمین لرزه هاچینوحه 87% ، 76.5% و 55% ، در زمین لرزه نوردریج 93.5% ، 81.5% و 68% و در زمین لرزه کوبه 84% ، 80% و 76% بوده که حاکی از برتری کنترل کننده فازی نسبت به دو کنترل کننده دیگر است [].
باکر و جنگید از تکنیک جست و جوی عددی جهت بهینه سازی پارامترهای میراگر جرمی در مورد سازههای یک درجه آزادی میرا که تحت ارتعاش ورودی وایت نویز قرار دارند استفاده کردند. آنها در این تحقیق توابع هدف مختلفی از پاسخهای سازه مرتعش نظیر میانگین مجذور پاسخ های جابجایی نسبی، سرعت و نیروی منتقل شده به تکیهگاه در نظر گرفتند و سپس با استفاده از تکنیک برازش منحنی فرمولهایی را پیشنهاد کردند. آنها گزارش کردهاند که با افزایش جرم میراگر، سختی بهینه کاهش و نسبت میرایی بهینه افزایش یافته است [].
لیونگ و همکاران پارامترهای میراگر جرمی را در یک سازه یک درجه آزادی که تحت ارتعاش پایه شتاب نگاشتهای مختلف قرار دارد بهینه سازی نمودند. آنها از 3 شتاب نگاشت السنترو 1934 شمال-جنوب، السنترو 1934 شرق-غرب و نیگاتا 1964 که با استفاده از سیستم کانای تاجیمی فیلتر شده، جهت بهینه سازی پارامترهای میراگر جرمی استفاده کردند. توابع هدف بکار گرفته شده میانگین مجذور پاسخ هایی نظیر جابجایی، شتاب سازه و نیز ترکیب آنها میباشند [].
شایقی و ایمانی بهینه سازی پارامترهای میراگر جرمی تعبیه شده در یک سازه چند درجه آزادی مرتعش تحت تحریک تابع تصادفی با تابع هدفی که به صورت مجموع انتگرال زمانی قدر مطلق تغییر مکان نسبی طبقات تعریف میشود مورد بررسی قرار دادند. آنها گزارش کردهاند که به طور میانگین تغییر مکانها و شتاب طبقات یک سازه 11 طبقه تحت زمین لرزه های السنترو، کوبه و طبس به ترتیب 5/25 درصد و 5/24 درصد کاهش یافته است [].
اسگوبا و مارانو از الگوریتم ژنتیک جهت بهینهسازی پارامترهای میراگر جرمی خطی در مورد یک سازه یک درجه آزادی غیر خطی مرتعش تحت ورودی وایت نویز استفاده کردهاند. توابع هدف بکار گرفته شده تغییر مکان ماکزیمم، میانگین انرژی اتلافی هیسترسیس و تابع خسارت که دو شاخص مذکور را در بر میگیرد میباشند. آنها گزارش کردهاند که معیار انرژی مقادیر خیلی کوچک تر در ضریب میرایی و مقادیر بزرگ تر در نسبت فرکانسی، و معیار تغییر مکان مقادیر کوچک تر در نسبت فرکانسی و مقادیر بزرگ تر در ضریب میرایی ارائه میدهند [].
بهینه سازی پارامترهای جذب کنندههای ارتعاشات دینامیکی غیر معمول توسط چنگ و وونگ انجام گرفت. شکل (3-6).
شکل ‏36- دو نمونه از جذب کنندههای ارتعاشات دینامیکی غیر معمول
در این تحقیق تابع هدف به صورت انتگرال مجذور پاسخ فرکانسی سیستم اولیه که تحت ارتعاش نیروی وایت نویز قرار دارد در نظر گرفته شده است. آنها گزارش کردهاند که این میراگرهای غیر معمول در مقایسه با میراگرهای معمول قادرند تا شاخص عملکردی مذکور را به طور مؤثرتری کاهش دهند [].
بهینه سازی پارامترهای میراگر جرمی بر اساس توابع هدف مینیمم کردن انرژی جنبشی در سازه اصلی و ماکزیمم کردن قدرت اتلاف انرژی در میراگر به ازای نیروی تصادفی با چگالی طیف انرژی یکنواخت توسط زیلتی و همکاران مورد مطالعه قرار گرفت. در این تحقیق نشان داده شده است که در مورد سازههای میرا ، نسبت فرکانسی و نسبت میرایی که انرژی تلف شده در میراگر جرمی را ماکزیمم مینماید مشابه پارامترهایی است که انرژی جنبشی را در سازه اصلی مینیمم میسازد و لذا تأثیر ماکزیمم کردن انرژی اتلافی در میراگر، مینیمم ساختن انرژی جنبشی در سازه اصلی است [].
تیگلی بهینه سازی پارامترهای میراگر جرمی در مورد سیستمهایی یک درجه آزادی که تحت تحریک نیروی وایت نویز قرار دارند مورد مطالعه قرار داد. در این تحقیق تغییر مکان، سرعت و شتاب سازه اصلی به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شدند. نشان داده شده است که همه پارامترهای پاسخ جهت بهینه سازی مطلوب میباشند و معیار سرعت بهترین عم
لکرد با کمترین پیچیدگی در معادلات را دارد. در این تحقیق فرمولهای مربوط به معیار سرعت بدون تقریب برای اولین بار بدست آمدهاند و گزارش شده است که فرمولهای مربوط به توابع هدف تغییر مکان و شتاب سازه اصلی، با پیچیدگی یکسان در مقایسه با مراجع موجود، دارای دقت بالاتری هستند [].
میراگرهای تنظیمپذیر مغناطیسی

 

مدیر

داغ ترین ها

No description. Please update your profile.

~~||~~Comments Are Closed~~||~~