منابع مقاله درباره دینامیکی، مدل دینامیکی، نیروهای خارجی، کنترل بهینه

مکانیزمهای بینهایت کوچک فعال میشوند، سختی افزایش پیدا میکند. برای مثال Motro و همکارانش [۷۴]، Oppenheim و
Williams[67, 86] نشان دادند که جابهجایی مربوط به گرهها، با نیروهای اعمال شده متناسب نیست.
Motro و همکارانش [۷۵]، Oppenheim و Williams [67] همچنین نشان دادند که سختی در یک سازهی کشبستی، زمانی افزایش پیدا میکند که مقدار پیشتنش در اعضا افزایش یابد و این بدان معناست که جابهجایی مربوط به گرهها با افزایش پیشتنش در اعضا، کاهش مییابد.
۳-۳-۲- کنترل شکل۷۱ سازههای کشبستی
کنترل شکل یک سازهی کشبستی، معمولاً توسط فرآیند طراحی مسیر۷۲ انجام میشود و یک مسیر عملی۷۳ بین دو نقطه را پیدا میکند که در هر یک از فضاهای واقعی یا پارامتری، ممکن است وجود داشته باشد یا به دلیل شرایط داخلی یا محیطی وجود نداشته باشد. همهی بافتارهای عملی ممکن از یک سازهی کشبستی در یک زیرفضای ابعادی پایینتر از فضای پارامتری قرار داده شده است.
راهکارهای اولیه برای کنترل شکل سازههای کشبستی، عمدتاً بر روی آرایش سازههای کشبستی ساده و با تقارن زیاد از قبیل تیرها و صفحات کشبستی متمرکز شده بود. این راهکارها با اطلاع قبلی از توپولوژی سازه و روشهای تحلیلی به کار برده شدند. یک راهکار احتمالی که به آرایش غیرفعال۷۴ موسوم است، نیازمند اعمال نیروهای خارجی به منظور تغییر شکل سازه میباشد.
برای مثال Stern [87] و Duffy و همکارانش [۸۸] بر روی یک گروه از منشورهای n دستکی که در آن کابلهای عمودی، توسط کشهای ارتجاعی جایگذاری شده بودند، مطالعه کردند. در این روش، زمانی که نیروهای خارجی به سازه اعمال میشدند، حجم بافتار بهطور قابل ملاحظهای کاهش
مییافت. سپس با استفاده از اصل حداقل انرژی پتانسیل و واکنش کشهای الاستیک، زمانی که نیروهای خارجی حذف میشدند، سازه به بافتار متعادل اولیه خود برمیگشت.
Smailli و Motro [89] به طور کلی یک روش متفاوت برای آرایش غیرفعال سازههای کشبستی بر اساس ایجاد مکانیزمهای بینهایت کوچک پیشنهاد کردند. آنها دو روش را برای ایجاد مکانیزمهای بینهایت کوچک معرفی کردند:
فعالسازی مکانیزمهای بینهایت کوچک با استفاده از حذف خودتنش
فعالسازی مکانیزمهای بینهایت کوچک مستقل از خودتنش. در این حالت خودتنش همچنان وحود دارد، در حالی که مکانیزم فعال میباشد.
روش دیگر آرایش دادن یک سازهی کشبستی، فعال کردن برخی یا همهی اعضای سازه میباشد که به آن آرایش فعال۷۵ گفته میشود. Motro [13] سه روش مختلف برای تا خوردن فعال و تا نخوردن سازهی کشبستی را مورد مطالعه قرار داد: دستک فعال، کابل فعال و همچنین ترکیبی از این دو حالت که هم کابلها و هم دستکها فعال میشوند. در این حالت از آرایش فعال، یک سازهی
کشبستی متقارن ممکن است تنها با تعداد کمی از متغیرها پارامترسازی شود.
Sultan و همکارانش [۹۰]، Maic و Skelton [91] بر روی حرکات متقارن سازههای کشبستی مطالعه کردند و مشاهده نمودند که در یک بافتار متعادل، اعضای فعال رفتار یکسانی را از خود نشان میدهند.
اخیراً روشهای تکراری که مسیر اصلی را در داخل محدودهی عملی جستجو میکنند، گسترش یافته است. این روشها کار خود را از یک مسیر اولیه شروع میکنند. برای مثال، Sultan و Skelton [92] مسیر اولیه در فضای پارامتری را به عنوان یک چندجملهای از درجهی مشخص s فرمولبندی کردند. سپس ضرایب چندجملهای را به گونهای تنظیم کردند که مسیر مطلوب بهطور کامل در داخل ناحیهی عملی قرار بگیرد. هر چند به دلیل غیرمحتمل بودن پیدا کردن این مسیر در یک زمان پیوسته، آنها از این فاصلهی زمانی نمونهبرداری کردند و به طور همزمان محدودیتهایی از مسئلهی بهینه شده را تنها بر روی این نقاط نمونهگیری شده اعمال کردند. همچنین با توجه به درجهی چندجملهای و نقاط نمونهگیری شده مسیر اصلی بیشتر یا کمتر به ناحیهی عملی نزدیک خواهد بود. یک طرح شماتیکی از این روش در شکل ۳-۱۶ نشان داده شده است.
روش پیشنهاد شده توسط Sultan و Skelton [92] از تقارن سازه استفاده کرده و تنها از یک
محدوده عملی بهره میبرد و این در حالی است که روش تکراری یک حالت کلی را ارائه مینماید.
Pinaud و همکارانش [۹۳] مسیر مطلوب را برای نقاط مرکز جرم سازهها، Van de Wijdeven وDe Jager [94] برای گرههای سازه در فضای عملی تعریف کردهاند. و به منظور یافتن موقعیت گرههای p_i و تنشهای اعضای کابلی ω_i آن را به یک سری قطعات کوچک n_c تقسیمبندی نموده و برای هر نقطه، یک مسئلهی بهینهسازی غیرخطی، حل کردهاند تا سازه را در یک بافتار متعادل حفظ کنند. در نتیجه، تعداد و مکان عملگرها بدست میآید. طرحی از این روش در شکل ۳-۱۷ نشان داده شده است.
همهی روشهای طراحی مسیر ارائه شده چه فعال و چه غیرفعال، از کابلها به عنوان یک وسیلهی اصلی برای تغییر شکل سازههای کشبستی، در حالی که طول میلهها به طور ثابت حفظ میشود، استفاده میکنند.
شکل ۳-۱۶: ناحیهی عملی فرض شده به رنگ مشکی و مسیر محاسبه شده به رنگ خاکستری میباشد [۶۸]
شکل ۳-۱۷: مسیر مستقیم اولیه بین موقعیت اولیه و نهایی (خطچین خاکستری رنگ) و مسیر درست متعلق به
ناحیهی عملی (خط خاکستری رنگ) برآورد خطی شده از مسیر نهایی (خط مشکی رنگ) [۶۸]
۳-۳-۳- کنترل سازههای کشبستی
کنترل سازههای کشبستی به مدل دینامیکی آنها و احتمالا نوسانات خارجی اعمال شده به سازه وابسته است. در این حالت، شکل و ویژگیهای محدودهی عملی به طور مستقیم بر عملکرد سازه تأثیرگذار نخواهد بود، چرا که مجموعه نقاط مطلوب بایستی قبلا با استفاده از طراحی فرمیابی (حالت استاتیکی) یا روش طراحی مسیر (حالت دینامیکی) پیدا شده باشد.
به دلیل خطاهای موجود در مدل دینامیکی سازه و یا فقدان یک مدل کامل از سازه و نیز اختلالات خارجی ناشناخته، عملکرد سازه افت خواهد کرد. به منظور حذف یا به حداقل رساندن این اثرات نامطلوب ضروری است تا از انواع برخی از روشهای کنترلی استفاده کنیم.
برای کنترل این سازهها دو روش فعال و غیر فعال ارائه شده است. روش غیرفعال از دانش مرتبط با دینامیک سازهها و ویژگیهای مواد استفاده میکند، در حالی که روش فعال از جایگذاری سنسورها و محرکهای متصل شده از طریق یک کنترل بازخوردی استفاده میکند [۹۵].
کارهای خیلی کمی در ارتباط با کنترل غیرفعال سازههای کشبستی وجود دارد. تنها Skelton و همکارانش استفاده از این نوع روشها را پیشنهاد دادهاند [۷۰]. از طرف دیگر، کنترل فعال سازههای کشبستی، در سالهای اخیر روند رو به رشدی داشته است. Skelton و همکارانش [۹۶] نتیجه گرفتند از آنجایی که تنها مقدار کمی از انرژی برای تغییر شکل سازههای کشبستی نیاز است کنترل فعال روشی سودمند برای این سازهها میباشد.
اکثر روشهای پیشنهاد شده برای کنترل فعال سازههای کشبستی از حداقلسازی ارتعاشات
به عنوان معیار اندازهگیری عملکرد استفاده میکنند؛ هر چند که روشهای کنترلی برای رسیدن به هدف با یکدیگر کاملا متفاوت هستند. برای مثال، Djouadi و همکارانش [۹۷] یک روش برای کنترل بهینهی لحظهای برای سازههای که تحت تغییرشکلهای بزرگ قرار دارند پیشنهاد دادهاند و از یک مدل دینامیکی خطی در هر تکرار استفاده میکنند. ملاحظه شده است که نیروهای اعضای
معرفیشده توسط عملگرها (محرکها) منجر به میرایی اضافی و اثرات سختی میشود که وجود خطا در این تخمین به دلیل استفاده از مدل دینامیکی خطی سازی شده میباشد.
Aversengو Crosnier [98]، Averseng و همکارانش [۹۹] راهکار کنترلی فعال دیگری برای شبکههای مسطح کشبستی ارائه کردند. آنها قوانین کنترلی را به دو بخش زیر تقسیمبندی نمودند:
کنترل استاتیکی: جابهجاییهای مربوط به فرکانسهای بالا را به دلیل ارتعاش سازه فیلتر میکند و برای این کار از یک کنترلر ساده PI استفاده میکند.
کنترل دینامیکی: در این روش از یک تابع کنترلی قوی H_∞ که تابع انتقال میان نوسانات داخلی w(s) و خروجی y(s) را حداقل میکند، استفاده میشود.
هر دو روش کنترل استاتیکی و دینامیکی به طور همزمان در رفتار کلی سازه مشارکت میکنند. روشهای عددی متعددی برای شبیهسازی کنترل سازههای کشبستی ارائه شده است. اما تنها Chan و همکارانش [۹۵]، Averseng و همکارانش [۹۹] به طور واقعی، الگوریتمهای پیشنهادی خود را در سازههای واقعی آزمایش کردهاند.
در برخی از روشها به جای بازخورد اطلاعات از سنسورها به منظور اجرای یک کنترل فعال مناسب، یک جستجو برای بهترین عملگر (محرک) در میان همهی عملگرهای موجود انجام میشود تا اختلاف میان بافتار کنونی و مطلوب از یک سازه را به ما بدهد. از اینرو، مسئلهی اصلی پیدا کردن ترکیبی از بهترین عملگرها برای کاهش خطاها میباشد. زمانی که تعداد سنسورها و محرکها
افزایش یابد، امکان جستجوی فراگیر به دلیل ازدیاد ترکیبات در عمل ممکن نمیباشد.
تحقیقات گستردهای با توجه به مسیر جریان کنترلی در سازههای کشبستی با در نظر گرفتن قوانین کنترلی مربوط به حلقههای باز و بسته ارائه شده است. تمامی این روشها، بر روی سازههای کشبستی با تقارن بالا اعمال شدهاند تا بتوانند یک فرم بسته از معادلات برای اعضای فعالشده را پیدا کنند و تنها هدف قانون کنترلی حلقه باز، حفظ سازه در یک محدودهی عملی میباشد.
Sultan و همکارانش [۹۰]، Sultan و Skelton [92] و Aldrich و Skelton [100] از قوانین مربوط به حلقههای باز برای کنترل سازههای کشبستی با جایگذاری فرم بستهی معادلات تعادلی برای طولهای اعضا فعال شده در مدل دینامیکی استفاده کردند.
روش مختلف دیگر برای کنترل باز سازههای کشبستی توسط Kanchanasaratool و Williamson [101] ارائه شده است. از آنجایی که مدل دینامیکی یک سازهی کشبستی، معکوسپذیر نیست و حتی اگر معکوس آن موجود باشد، پیدا کردن فرم بستهای از معادلات غیرمحتمل خواهد بود، آنها از شبکهی عصبی، برای تخمین آن استفاده کردند و به منظور پیش رفتن در مسیر شبکهی عصبی آنها از چندین ورودی (وضعیت مناسب برای مرکز جرم) و خروجی (طول لازم برای اعضای فعال شده) ثابت برای شبیهسازی استفاده کردند.
۳-۳-۴- اثر گسیختگی یک کابل در یک سازهی کشبستی
Ben kahla و Moussa [102] بر روی اثر گسیختگی کابل در سازههای کشبستی مطالعه کردند. آنها بررسیهای خود را بر روی یک تیر کشبستی که از ۵ مدول هشتوجهی که هر مدول از ۲۴ کابل و ۶ دستک تشکیل شده بود، انجام دادند (۳-۱۸ (الف و ب)). آنها گسیختگی کابلها را به اعضای کابلی مدول میانی محدود کرده و به نتایج زیر دست یافتند:
(الف)
(ب)
شکل ۳-۱۸: الف- مدول کشبستی هشتوجهی، ب- تیر کشبستی شامل ۵ مدول هشتوجهی [۱۰۲]
۱- فرکانسهای مربوط به مدهای نوسانی سازه در حالتی که یک کابل از سازه دچار گسیختگی ناگهانی میشود، نسبت به فرکانسهای سازه در حالت طبیعی، کمتر است (یعنی

مطلب مشابه :  منابع مقاله دربارهتحلیل مسیر، دینامیکی

دیدگاهتان را بنویسید