كنترل نيرو در شبيه سازي هيبريد زمان واقعي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده در اين پژوهش، يك سيستم كنترل نيرو براي شبيه‌سازي هيبريد زمان واقعي طراحي و اجرا شده است. اين روش، تركيبي از مدل‌سازي عددي و آزمايش‌هاي فيزيكي است كه به ‌عنوان يك روش قدرتمند براي تحليل رفتار سيستم‌هاي ديناميكي تحت بارگذاري واقعي به كار مي‌رود. در اين پژوهش، با استفاده از شبيه‌سازي هيبريد زمان واقعي، يك ساختمان سه‌طبقه مورد مطالعه قرار گرفته است. طبقه اول و سوم توسط كامپيوتر به صورت عددي و طبقه دوم به‌صورت فيزيكي در شبيه‌سازي قرار گرفته است. چالش اصلي در اين تحقيق، دقت كنترل نيرو و كاهش اثرات تأخير زماني در فرايند شبيه‌سازي بوده است. در اين مطالعه، سيستم مورد بررسي شامل اجزاي فيزيكي نظير عملگر الكتريكي، سنسور لودسل، ميز لرزان و يك مدل عددي شبيه‌سازي شده است كه در تعامل مستقيم با يكديگر قرار دارند. هدف اين پژوهش كنترل نيرو در حالت نيرو ثابت (پله‌اي)، نيرو متناوب و نيرو ناشي از رفتار يك ساختمان سه‌ طبقه در مقابله زلزله است. كنترل نيرو در اين سيستم از طريق كنترل‌كننده PID انجام شده است كه امكان تنظيم ضرايب مختلف را براي بهينه‌سازي عملكرد سيستم فراهم مي‌آورد. ضرايب كنترل‌كننده PID به‌گونه‌اي تنظيم شده‌اند كه خطاي نيرو كاهش‌ يافته و پايداري سيستم به حداكثر برسد. انجام تست‌هاي تجربي روي اين سيستم، امكان ارزيابي دقت مدل‌سازي و عملكرد كنترل‌كننده را فراهم كرده و نتايج حاصل با خروجي‌هاي عددي مقايسه شده‌اند. يافته‌هاي اين تحقيق نشان دادند كه كنترل‌كنندهPID توانسته است عملكرد كنترل نيرو را بهبود بخشد. مشخص شد كه افزايش ضريب انتگرال‌گير به كاهش خطاي پايدار كمك كرده، درحالي‌كه ضريب مشتق‌گير تأثير مستقيمي بر كاهش نوسانات سيستم داشته است. علاوه بر اين، آزمايش‌ها نشان دادند كه در شرايط بارگذاري متناوب، تنظيم مناسب پارامترهاي PID باعث كاهش ارتعاشات ناخواسته و افزايش همگرايي نيرو با مقدار مطلوب شده است. مقايسه بين نتايج شبيه‌سازي عددي و تست‌هاي فيزيكي نشان داد كه روش شبيه‌سازي هيبريد زمان واقعي مي‌تواند رفتار سيستم را با دقت بالايي پيش‌بيني كند و به‌ عنوان يك جايگزين مناسب براي آزمايش‌هاي پرهزينه و پرخطر مورد استفاده قرار گيرد. اين نتايج نشان مي‌دهد كه سيستم شبيه‌سازي هيبريد زمان واقعي قابليت كاربرد در حوزه‌هاي مختلفي نظير مهندسي زلزله، آزمايش‌هاي كنترل ارتعاش سازه‌ها و توسعه سيستم‌هاي كنترل پيشرفته را دارد. در نهايت، نتايج اين پژوهش نشان داد كه كنترل‌كننده‌هاي PID در تركيب با تكنيك‌هاي جبران تأخير زماني، مي‌تواند دقت و پايداري سيستم‌هاي شبيه‌سازي هيبريد زمان واقعي را بهبود دهد.

233311

طراحي كاربردي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان