بررسی تأثیر ضرایب وزنی تابع هدف بر کارایی الگوریتم ژنتیک در کنترل فعال سازه‌ها

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 1، دوره 36، شماره 4 - شماره پیاپی 44، زمستان 1402، صفحه 1-20   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jfcei.2023.77364.1159

نویسندگان

علی بنایی؛ جواد علامتیان^* ؛ رضا ضیاتوحیدی

گروه عمران، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران.

چکیده

در سال‌های اخیر، استفاده از روش­های جستجوی عددی هوشمند در کنترل فعال سازه مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. الگوریتم ژنتیک یکی از این شیوه‌ها است که بر پایه الگوهای فرگشت طبیعی می­باشد. در اینجا، از الگوریتم ژنتیک برای کمینه­ کردن تابع هدف مقید سازه و تعیین نیروهای کنترلی مناسب استفاده می­گردد. با متصل کردن حسگر به درجه­های آزادی سازه، مقدار جابه­جایی گره­ها در هر گام زمانی پایش می‌شوند و الگوریتم ژنتیک با بهره­گیری از تابع هدف مقید و حل معادله دینامیکی سازه، مقدار نیروهای کنترلی مناسب را تعیین می­کند. انتخاب تابع هدف مقید متناسب با شرایط سازه، اثر زیادی بر کارایی کنترل فعال دارد. این تابع از ترکیب محدودیت‌های سازه و ضرایب وزنی پنداشته شده برای هر محدودیت، به ­دست می‌آید. سپس، ضرایب وزنی از شیوه‌های بهینه­سازی محاسبه می­شوند. چنین فرایندی به یک شیوه نوین برای کنترل فعال با استفاده از الگوریتم ژنتیک منجر می­شود. کارایی و دقت الگوریتم پیشنهادی با کنترل نوسان‌های چندین سازه بررسی می­گردد. نتایج حاصل از مدل‌سازی خطی نشان می­دهند استفاده از روش کنترل فعال پیشنهادی با استفاده از الگوریتم ژنتیک با ضرایب وزنی متغیر قادر است تا جابه­جایی­های سازه را در مقابل بار زلزله به میزان مناسبی کاهش دهد. جابه­جایی‌های سازه با استفاده از این شیوه نسبت به حالت بدون کنترل حدود 79 درصد و نسبت به روش الگوریتم ژنتیک با ضرایب وزنی ثابت حدود 36 درصد در حالت خطی کاهش دارد. همچنین نتایج در مدل‌سازی غیرخطی سازه، بهبودی را به میزان 45 درصد به‌صورت میانگین نشان می­دهد.

کلیدواژه‌ها

الگوریتم ژنتیک؛ تحلیل عددی؛ ضرایب وزنی؛ کنترل فعال

مراجع