Çok serbestlik dereceli bir yapının titreşimlerinin bulanık mantıkla kontrolü
Fuzzy logic control of vibrations of multi-degrees-of-freedom structure
Yazar: HAKAN YAZICI
Danışman: DOÇ. DR. RAHMİ GÜÇLÜ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Teorisi ve Dinamiği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
17 Ağustos 1999 tarihinde Kocaeli'de meydana gelen depremin binalarda sebep olduğu hasar,binalarda depreme karşı titreşim kontrolünü bir kez daha gündeme getirmiştir. Yapılardakititreşimler; yerdeğiştirmelere, gerilmelere ve pek çok önemli hasara neden olabilir. Yakıngeçmişte yapısal titreşim kontrolü üzerine bir takım çalışmalar yapılmış ve pratikuygulamaları gerçekleştirilmiştir. Sismik koruma sistemleri genel olarak Aktif KorumaSistemleri ve Pasif Koruma Sistemleri olmak üzere iki kısımdan ibarettir.Bu çalışmada, depreme karşı çok serbestlik dereceli bir yapının aktif kontrolü için, BulanıkMantık Kontrolcü ve PID Kontrolcü tasarımı yapılmıştır. Yıllar boyu PID kontrolcüler basityapıları ve dizayn kolaylığı ile endüstride en çok kullanılan kontrolcü yapıları olmuştur.Ancak, klasik PID kontrolcüler doğrusal olmayan sistemler için fazla uygun değildir. Bulanıkyapılı kontrolörler bu eksikliği gidermeye adaydır. Bulanık mantık 1965 yılında Zadehtarafından tanımlandıktan sonra pek çok alanda uygulamaları gerçekleşmiştir. Kontroluygulamalarında, özellikle matematiksel olarak tanımlanması zor olan sistemleri dilselterimlerle kolayca tanımlama imkanı sunduğundan dolayı kendine önemli bir yer bulmuştur.Bulanık mantık yaklaşımının avantajı, sağlamlığı ve doğrusal olmayan sistemlerdekibaşarımıdır. Bu çalışmada simüle edilen sistem 15 serbestlik derecesine sahiptir. Yapısalsistem, 17 Ağustos 1999 yılında meydana gelen ve 20.000'den fazla insanın ölümüne nedenolan yıkıcı Kocaeli depreminin (Mw=7.4) yer hareketine karşı simüle edilmiştir. Çalışmadaaktif izolatör olarak bir lineer motor kullanılmıştır. Çalışmanın sonunda, katyerdeğiştirmelerinin ve ivmelerinin zaman cevapları ile katların frekans cevapları, hemkontrolcülü hem de kontrolcüsüz olarak sunulmuş ve sonuçlar tartışılmıştır. Tasarlananbulanık mantık kontrolcü, PID kontrolcüye göre daha iyi aktif kontrol performansıgöstermiştir. Rezonans değerlerindeki gelişme ve titreşim genliklerindeki azalma bu sonucudesteklemektedir.Anahtar Kelimeler: Deprem kaynaklı titreşim, çok serbestlik dereceli yapı, sismik izolasyon,PID kontrol, bulanık mantık kontrol.

Abstract:
The damage on buildings caused by the earthquake on August 17th, 1999 at Kocaeli has madevibration control of buildings against earthquakes popular again. Vibration in structures caninduce added displacement, stress and many results in significant damage. A number ofstudies on structural vibration control have recently been done and practical applications havebeen realized. Seismic protective systems, in general, consist of two categories, namelyPassive Control Systems and Active Control Systems.In this study, a fuzzy logic based controller and PID controller are designed for an activecontrol device considering a multi-degree-of-freedom structure against earthquakes. PIDcontrollers are most widely used in industry for years, due to their simple structure and easyof design. However classic PID controllers are not well suited to nonlinear systems. Fuzzytype controllers are candidates to be used in this area. After fuzzy logic was defined by Zadehin 1965, it has been applied for many areas. It finds an important place in control applicationssince it gives the opportunity of describing the systems especially, which are difficult todescribe mathematically, linguistically. The advantage of this approach is its robustness andability to handle non-lineer behavior of the system. The simulated system has fifteen degreesof freedom. Structural system was simulated against the ground motion of the destructiveKocaeli earthquake (Mw=7.4), which resulted in more than 20.000 deaths in Turkey on 17August, 1999. In this study a lineer motor is used as the active isolator. At the end of thestudy, the time history of the storey displacements, accelerations and frequency response ofboth the uncontrolled and controlled analytical structures are presented and the results arediscussed. It was shown that a designed fuzzy logic controller brought better active controlperformance than a PID controller. The improvement in resonance values and decrease invibration amplitudes support this result.Keywords: Earthquake induced vibration, multi-degree-of-freedom structure, seismicisolation, PID control, fuzzy logic control.