Asimetrik yapısal bir sistemin gecikmeye bağlı optimal titreşim kontrolü
Delay dependent optimal vibration control of an asymmetric structural system
Yazar: MERVE TÜRKOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HAKAN YAZICI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Teorisi ve Kontrol Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu zamana kadar yapılan deneysel ve teorik çalışmalar, aktif kontrol metodlarının yapısal sistemlerdeki dinamik etkilerini azalttığını göstermektedir. Fakat bu çalışmaların çoğunda simetrik yapıda binaların incelendiği görülmüştür. Gerçekte inşaat aşamasındaki hatalar ya da ilave büyük kütleler sebebiyle binalar simetrik karakterlerini kaybetmektedir. Bu sistemler literatürde Asimetrik Yapısal Sistemler (AYS) olarak tanımlanmaktadır ve bu tarz yapılara herhangi bir yönde etki eden bozucu zemin hareketi yanal titreşimlerin yanısıra burulma titreşimlerine de neden olmaktadır.
Aktif yapısal kontrol çalışmalarında genellikle gözardı edilen en önemli problemlerden biri zaman gecikmesidir. Kontrol sisteminin kararlılık ve performans kayıplarına neden olan gecikme problemi, uzun mesafelerde bulunan sensörler sebebiyle veri ve sinyallerin iletilmesi ve/veya kontrol kuvvetinin yapıya iletimi sırasında oluşabilecek bir problemdir.
Bu yüksek lisans tezinde, sismik zorlanma altındaki, kontrol girişinde zaman gecikmeli asimetrik yapısal sistemler için durum geri-beslemeli gecikmeye-bağlı optimal kontrolörlerin tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bozucu girişler olarak 1906 San Francisco ve 1940 El Centro depremlerinin zamana bağlı ivme değişimleri kullanılmıştır. İlk olarak Doğrusal Matris Eşitsizliği (DME) tabanlı durum geri beslemeli optimal kontrolör tasarımı gerçekleştirilmiş, daha sonra kontrol giriş sinyalinde zaman gecikmesinin oluşması durumunda sistem cevabının kararsızlaştığı gösterilmiştir. Gecikmeye bağlı kontrolör tasarımında gerekli kararlılık ve performans koşulları matris eşitsizlikleri formunda elde edilmiştir. Çalışmada geliştirilen kontrol algoritması ile sistemin gecikme zamanının kabul edilebilir üst sınırına ve bozucu bastırma seviyesine eş zamanlı olarak erişilmiştir. Yapılan simülasyon çalışmaları, önerilen gecikmeye-bağlı optimal kontrolörün kapalı çevrim sisteminin asimptotik kararlılığını garanti ettiğini ve yüksek sönüm performansına sahip olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Theoretical and experimental research works until this time show that active control methods can reduce the response of building structure against dynamic excitations. However, in large part of these works, buildings in symmetric forms are studied. In reality, because of the failures in construction phase and additional huge masses, buildings lose their symmetric characters. These systems are called Asymetric Structural Systems (A.S.S) in literature and ground motion disturbances affected in any way to these buildings create torsional vibration as well as lateral vibration.
In active structural control research works, one of the most important problem is time delay that usually underestimated. The time delay phenomenon, that caused loss of stability and performance, is kinda problem occurred by during transmitting data and signals to actuator and/or the control forces to structural system because of long distance sensors at different location.
In this Msc Thesis, the design of state feedback delay-dependent optimal controllers for an asymmetric structural systems with input delay are presented. 1906 San Francisco and 1940 El Centro earthquakes time-dependent of acceleration are used as a disturbance inputs. First, LMIs based state feedback optimal controller design is performed, then the response of system become unstable is illustrated in case of occurring time delay in input signal. The required stability and performance constraints in design of delay dependent controller are obtained in terms of matrix inequalities. Using the improved control algorithm in this study, maximum allowable delay bound and disturbance attenuation level can be attained simultaneously. Simulation results show that the proposed method, delay-dependent optimal controller, guarentees the asymptotic stability of closed-loop system and has effective damping performances.