بهبود عملکرد یک میز شبیه‌ساز زلزله با استفاده از فیلترینگ تطبیقی تکاملی و کنترل کننده PID

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه بیرجند

چکیده

میز شبیه‌ساز لرزه یکی از ابزارهای موثر برای تحلیل رفتار سازه‌ها در برابر ورودی زلزله است. مهمترین بخش این میز سیستم کنترلی آن است که پروفیل‌های جابجایی، سرعت و شتاب یک زلزله واقعی را با استفاده از داده‌های سنسورهای انکودر و شتاب‌سنج، ردیابی می‌کند. با وجود این، عدم قطعیت‌هایی مانند تغییر اینرسی میز به لحاظ نصب سازه‌های مختلف بر روی آن، دینامیک‌های مدل نشده و نویز سنسورهای میز باعث کاهش دقت سیستم کنترلی می‌شود. برای حل این مشکلات، در این مقاله، عملکرد میز لرزه با ترکیب خروجی سنسورها بوسیله فیلترهای تطبیقی تکاملی EKF و UKF و دو کنترلر PID سری بهبود داده شده است. در روش پیشنهادی، از فیلترهای تطبیقی تکاملی EKF و UKF برای کاهش عدم قطعیت‌‌ها، نویز سنسورها و تخمین پارامترهای میز استفاده شده است. کنترلر های PID سری از سرعت خطی تخمین زده شده توسط فیلترها به منظور پایدار سازی، ردیابی ورودی مرجع و حذف اغتشاشات بیرونی میز استفاده می‌کنند. عملکرد روش پیشنهادی در محیط شبیه‌سازی و تست آزمایشگاهی ارزیابی شده است. نتایج نشان دهنده موثر بودن روش پیشنهادی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Improvement the performance of a simulated earthquake table using evolutionary adaptive filtering and PID controller

نویسندگان [English]

  • Ramazan havangi
  • Nima rajabi
چکیده [English]

Shaking simulation table is one of effective tools for analysis of the structures' behavior against earthquake input. The most important part of this table is a control system that tracks displacement profile, velocity and acceleration of a real earthquake using encoder and accelerometer sensors. However, some uncertainties, such as changing inertia of the table regarding installation of different structures on it, the dynamics that are not modeled, and the table sensors' noise cause decrease in precision of the control system. To solve these problems, in this paper the performance of this simulated table is improved by combining the output of sensors using an evolutionary adaptive filters EKF and UKF and two series PID controllers. In the proposed method, evolutionary adaptive filters EKF and UKF is used to decrease uncertainties and sensors' noise and also for estimation of the table parameters. PID controllers use the linear velocity estimated by the filters to stabilize, track the reference input, and remove the external disturbances of the table. The performance of the proposed method is evaluated in a simulated environment and laboratory test. The result shows the effectiveness of the proposed method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Shaking simulation table
  • Kalman filter
  • evolutionary Adaptive Kalman filter
  • PID controller