Điều khiển kết cấu chịu tải trọng động đất với hệ cản ma sát và hệ cản có độ cứng thay đổi kết hợp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - TRẦN VĂN BỀN ĐIỀU KHIỂN KẾT CẤU CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT VỚI HỆ CẢN MA SÁT VÀ HỆ CẢN CÓ ĐỘ CỨNG THAY ĐỔI KẾT HP Chuyên ngành: Xây Dựng Dân Dụng – Công Nghiệp Mã số ngành : 23.04.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2007 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán bộhư ớng dẫn khoa học: (Ghi rõhọ, tên, học hà m, học vịvàchư õký) Cán bộchấm nhận xét 1: (Ghi rõhọ, tên, học hà m, học vịvàchư õký) Cán bộchấm nhận xét 2: (Ghi rõhọ, tên, học hà m, học vịvàchư õký) Luận văn thạc sóđư ợc bảo vệtại: HỘI ĐỒ NG CHẤ M BẢO VỆLUẬN V Ă N THẠ C SĨ TRƯ Ơ ØNG ĐẠ I HỌ C BÁCH KHOA TP, HỒCHÍ MINH Ngà y tháng năm TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌ C CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TƯ ÏDO – HẠ NH PHÚC Tp HCM ngày 18 tháng 06 năm 2006 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họvàtên học viên: TRẦ N VĂ N BỀ N Ngà y sinh: 24/09/1975 Chuyên ngà nh: Xây Dư ïng Dân Dụng – Công Nghiệp Khóa: 15 Phái: NAM Nơi sinh: Hải Phò ng MSHV: 02104534 I.- TÊN ĐỀ TÀI: Điều khiển kết cấu chịu tải trọng động đất với hệcản ma sát vàhệcản có độcư ùng thay đổi kết hợp II.- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : Nghiên cư ùu chếlà m việc vàtình hình phát triển ma sát vàhệ cản có độcư ùng thay đổi kết hợp Xây dư ïng môhình tính toán cho kết cấu sư û dụng hệ cản ma sát vàhệ cản có độcư ùng thay đổi kết hợp đư ợc điều khiển bịđộng Điều khiển bán chủ động kết cấu sư û dụng hệcản kết hợp theo hai thuật toán chủ động: - Thuật toán điều khiển sử dụng liệu phản hồi chuyển vị vận tốc - Thuật toán điều khiển sử dụng liệu phản hồi vận tốc g ia tốc III.- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 18-06-2007 IV.- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 16– 12– 2007 V.- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PSG TS CHU QUỐC THẮNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đềcư ơng luận văn thạc só đãđư ợc Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngà y tháng năm 2007 TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH Lời cảm ơn Sau nhiều tháng tích cư ïc học tập vàthư ïc luận văn, đư ợc sư ïchỉ bảo, động viên, kích lệ thầy côvà bạn bèđểvư ợt qua õng khó khăn định, đãhoà n nh luận văn cao học theo định Phò ng Đà o Tạo Sau Đại Học trư ng Đại Học Bách Khoa Thà nh phốHồChí Minh Như ng đểcó đư ïc kiến thư ùc quý báu hôm trư ng, xin chân nh cảm ơn tất bạn bè , thầy côđãgiúp đỡtôi học tập thư ïc luận văn nà y, đặc biệt làthầy hư ớng dẫn PGS.TS CHU QUỐC THẮNG đãtận tình bảo vàtruyền đạt õng kiến thư ùc quý báu cho Tôi xin chân thành cảm ơn cảm ơn thầy cô thư viện trư ng ĐH Bách Khoa Thà nh phốHồ Chí Minh vàthư viện cao học EMMC đãtạo điều kiện cho tìm tà i liệu đểthư ïc luận văn Sau cùng, xin cảm ơn gia đình đãtạo điều kiện cho học tập vàđộng viên õng năm học vư ø a qua Tp HồChí Minh, tháng 12 năm 2007 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG - Họvàtên: Trần Văn Bền Ngà y, tháng, năm sinh: 24-09-2004 Nơi sinh: Hải Phò ng Địa liên lạc: 570 VõThịSáu Tp Long Xuyên An Giang Điện thoại: 0913 857 919 Email: ben_tvb@yahoo.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO - Tư ø1993 đến 1998: Trư ng Đại học Kiến trúc Tp HCM, khoa xây dư ïng dân dụng vàcông nghiệp - Tư ø2004 đến 2007: Trư ng Đại học Bách Khoa Tp.HCM, Cao học ngành Xây dư ïng Dân dụng vàcông nghiệp – K.15 QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC - 1998 – 2000: Công ty Kỹthuật Xây dư ïng vàVật liệu xây dư ïng COTEC , giám sát kỹthuật - 2000 – 2001: Trư ng Đại học An Giang, giám sát kỹthuật - 2001 – 2004: Ban Quản lý Dư ïán An Giang, giám sát kỹthuật - 2004 – 2008: Công ty COTEC, giám đốc xí nghiệp xây dư ïng, giám đốc dư ï án TĨM TẮT LUẬN VĂN Dựa vảo luận văn điều khiển kết cấu [6][7][8] có Ngành Xây dựng Dân Dụng Cơng Nghiệp – Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh phân công thầy hướng dẫn, luận văn tập trung vào việc nghiên cứu khả giảm chấn hệ cản ma sát hệ cản có độ cứng thay đổi kết hợp điều khiển bị động bán chủ động Các đặc điểm, tình hình phát triển giới hệ cản ma sát, hệ cản có độ cứng thay đổi, hệ cản ma sát hệ cản có độ cứng thay đổi kết hợp trình bày sơ lược luận văn có luận văn nghiên cứu hệ cản ma sát hệ cản có độ cứng thay đổi Đối với hệ cản kết hợp đ ược điều khiển bị động, tác giả đ ưa mơ hình tính tốn để từ xây dựng ph ương trình chuyển động chúng, phân tích đánh giá hiệu giảm đáp ứng hệ cản kết hợp điều khiển bị động đ ược dựa kết việc giải phương trình vi phân chuyển động Luận văn trình bày phương pháp Time-NewMark để giải phương trình vi phân chuyển động Đối với hệ cản kết hợp đ ược điều khiển bán chủ động, luận văn tập trung nghiên cứu thuật toán điều ển: thuật toán Instantaneous Control with Displacement and Velocity Feedback thuật toán Instantaneous Control with Velocity and Acceleration Feedback để từ đánh giá ưu khuyết điểm thuật toán chúng sử dụng để điều khiển bán chủ độ ng hệ cản kết hợp Phần ví dụ minh họa, luận văn so sánh mức độ hiệu giảm đáp ứng: hệ cản kết hợp điều khiển bị động, điều khiển bán chủ động v với hệ cản ma sát với loại tải trọng khác Ngoài tải trọng động đất phổ biến sử dụng báo, luận văn cỏn sử dụng tải trọng động đất Việt Nam để phân tích đáp ứng hệ cản kết hợp MỤC LỤC Trang TÓM TẮT LUẬN VĂN MỤC LỤC Chương GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN DAO ĐỘNG [8]: 1.1.1 Giới thiệu: 1.1.2 Điều khiển bị động: 1.1.3 Hệ điều khiển chủ động bán chủ động: 1.1.4 Hệ điều khiển hỗn hợp: 1.1.5 Tóm tắt: 1.2 MỤC TIÊU VÀ SỰ CẦN THIẾT CỦA LUẬN VĂN: 1.3 TỔ CHỨC VÀ NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN: Chương HỆ CẢN MA SÁT (FD), HỆ CẢN CÓ ĐỘ CỨ NG THAY ĐỔI (CSD) VÀ HỆ CẢN KẾT HỢP 2.1 HỆ CẢN MA SÁT [7][8]: 2.1.1 Giới thiệu: 2.1.2 Hệ cản ma sát bị động: 2.1.3 Hệ cản ma sát biến thiên (Variable Friction Dampers - VFD): 10 2.2 HỆ CẢN CÓ ĐỘ CỨNG THAY ĐỔI [6]: 11 2.3 HỆ CẢN MA SÁT VÀ HỆ CẢN CÓ ĐỘ CỨNG THAY ĐỔI KẾT HỢP (FD+CSD) [12]: 13 Chương MƠ HÌNH TÍNH HỆ MỘT BẬC TỰ DO CỦA KẾT CẤU SỬ DỤNG HỆ CẢN MA SÁT VÀ HỆ CẢN CÓ ĐỘ CỨNG THAY ĐỔI KẾT HỢP (SSB FD+CSD) ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN BỊ ĐỘNG (PASSIVE CONTROL) 14 3.1 MƠ HÌNH TÍNH CỦA SSB FD+CSD: 14 3.2 MƠ HÌNH CƠ HỌC: 15 3.3 PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG: 15 3.4 THUẬT TỐN GIẢI PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG: 16 3.5 NĂNG LƯỢNG: 18 Chương MÔ HÌNH TÍNH HỆ NHIỀU BẬC TỰ DO CỦA KẾT CẤU SỬ DỤNG HỆ CẢN MA SÁT VÀ HỆ CẢN CÓ ĐỘ CỨNG THAY ĐỔI KẾT HỢP (MSB FD+CSD) ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN BỊ ĐỘNG (PASSIVE CONTROL) 19 4.1 MƠ HÌNH TÍNH CỦA MSB FD+CSD: 19 4.2 MƠ HÌNH CƠ HỌC: 20 4.3 PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG: 20 4.4 THUẬT TOÁN GIẢI PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG: 24 4.4.1 Tóm tắt thuật tốn tìm đáp ứng theo [7]: 24 4.4.2 Thuật giải tìm đáp ứng MSB FD+CSD: 28 4.4.3 Tham số điều khiển FD: 30 4.4.4 Điều kiện ổn định xác thuật giải: 30 Chương ĐIỀU KHIỂN BÁN CHỦ ĐỘNG HỆ CẢN KẾT HỢP 31 5.1 MƠ HIÌNH KHƠNG GIAN TR ẠNG THÁI [8]: 31 5.2 THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN KẾT CẤU BÁN CHỦ ĐỘNG [4]: 32 5.2.1 Đặc điểm kết cấu sử dụng VSFDS: 32 5.2.2 Lực điều khiển kết cấu sử dụng VSFDS: 33 5.2.3 Thuật toán điều khiển sử dụng liệu phản hồi chuyển vị v vận tốc (Instantaneous Control with Displacement and Velocity Feedback) [2][3]: 34 5.2.4 Thuật toán điều khiển sử dụng liệu phản hồi vận tốc v gia tốc (Instantaneous Control with Velocity and Acceleration Feedback) [2][3]: 36 Chương VÍ DỤ TÍNH TỐN 37 6.1 KẾT CẤU TẦNG (HỆ BẬC TỰ DO): 37 6.1.1 Mô tả kết cấu: 37 6.1.2 Điều khiển bị động SSB FD+CSD: 38 6.1.3 Điều khiển bán chủ động VSFDS: 46 6.2 KẾT CẤU TẦNG (HỆ BẬC TỰ DO): 52 6.2.1 Mô tả kết cấu: 52 6.2.2 Điều khiển bị động MSB FD+CSD với tải trọng xung: 54 6.2.3 Đánh giá mức độ hiệu FD+CSD VSFDS: 59 6.2.4 Đáp ứng FD+CSD với tải trọng động đất ElCentro, phân tích hiệu giảm chấn thuật toán điều khiển ICDVF v ICVAF: 62 6.3 KẾT CẤU TẦNG: 69 6.3.1 Mô tả kết cấu: 69 6.3.2 Với tải trọng động đất Northridg e: 70 6.3.3 Với tải trọng động đất Điện Bi ên: 80 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 85 7.1 Kết luận: 85 7.1.1 Về hệ cản kết hợp điều khiển bị động (FD+CSD): 85 7.1.2 Về hệ cản kết hợp điều khiển bán chủ động (VSFDS): 85 7.2 Hướng phát triển: 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC 88 Chương GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN DAO ĐỘNG [8]: 1.1.1 Giới thiệu: Điều khiển dao động ngành học cịn mẻ Việt Nam phát triển mạnh mẽ nước thường xuyên có động đất Nhật, Mỹ, Đài Loan, Châu Âu … ưu điểm vượt bậc (so với đường lối thiết kế cổ điển chi phí, độ an tồn, độ bền …) mà mang lại như: hiệu để kháng chấn, hiệu để giảm đáp ứng tải trọng gió… Ngành xây dựng Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh năm gần nghiên cứu mảng điều khiển dao động n ày thể qua luận văn [6][7][8][10][11] … Tuy nước ta phát triển chậm nước khu vực Đông Nam Á lãnh vực hướng nghiên cứu đúng, cần thiết cấp bách Việt Nam, trước địa chấn nước, khu vực thêm vào tịa nhà cao tầng chuẩn bị xây dựng Do có nhiều đề tài luận văn ngành đề cập vấn đề nên tác giả nêu lên khái niệm điểm điều khiển dao động Điều khiển dao động lắp đặt vào kết cấu thiết bị để điều chỉnh đặc trưng kết cấu để tác động lực vào kết cấu nhằm đảm bảo kết cấu có phản ứng mong muốn ĐIỀU KHIỂN KẾT CẤU ĐIỀU KHIỂN BỊ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CHỦ ĐỘNG VÀ BÁN CHỦ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN HỖN HP (CHỦ ĐỘNG + BỊ ĐỘNG) CÔ LẬP ĐỘNG ĐẤT THIẾT BỊ TIÊU TÁN NĂNG LƯNG HỆ CẢN KHỐI LƯNG Hình 1.1: Sơ đồ tổng quan phân loại điều khiển kết cấu 1.1.2 Điều khiển bị động: Phương pháp điều khiển kết hợp “bị động” (không cung cấp l ượng không “thông minh”) c thiết bị tiêu tán vào kết cấu mà để thay đổi đặt trưng kết cấu (như hệ số cản, độ cứng …) nhằm giảm đáp ứng lại kết cấu Phương pháp chia thành nhóm: cách ly dao động, tiêu tán lượng bị động, hệ cản khối lượng 1.1.3 Hệ điều khiển chủ động bán chủ động: Điều khiển chủ động hệ thống thu nhận trạng thái kết cấu để từ tác động trả lại để đưa kết cấu trạng thái mong muốn 6.3.3.2 Gia tốc: 15 ICDVF ICVAF Khong dieu khien a 10 (cm/s2) 10 -5 -10 -15 Thoi gian (s) 10 10 Hình 6.87: Đáp ứng gia tốc tầng đỉnh 10 Tang Khong dieu khien ICDVF ICVAF -10 -5 10 a m ax (cm/s ) Hình 6.88: Gia tốc lớn tầng 6.3.3.3 Lực cắt: 40 ICDVF ICVAF Khong dieu khien Luc cat SF (kN) 30 20 10 -10 -20 -30 Thoi gian (s) Hình 6.89: Lực cắt chân cột tầng 82 10 Khong dieu khien ICDVF ICVAF Tang -40 -20 SFm ax (kN) 20 40 Hình 6.90: Lực cắt lớn chân cột tầng 10 Tang uICDVF uICVAF -25 -20 -15 -10 -5 um ax (kN) 10 15 20 25 Hình 6.91: Lực điều khiển lớn 6.3.3.4 Độ giảm đáp ứng: Tang X xmax Tang IX (xj-xj+1)max Tang VIII amax Tang VII SFmax xave Tang VI (xj-xj+1)ave Tang V aave Tang IV SFave Tang III Tang II Tang I 20 40 60 Do giam (% ) 80 100 Hình 6.92: Độ giảm đáp ứng kết cấu theo thuật toán ICDVF 83 Tang X xmax Tang IX (xj-xj+1)max Tang VIII amax Tang VII SFmax xave Tang VI (xj-xj+1)ave Tang V aave Tang IV SFave Tang III Tang II Tang I 20 40 60 Do giam (% ) 80 100 Hình 6.93: Độ giảm đáp ứng kết cấu theo thuật toán ICVAF Nhận xét: – Do tải trọng động đất Điện Biên nhỏ so với tải trọng động đất Northridge (9 tầng không ý nghĩa nhiều Tuy vậy, ta có kết cấu “mềm h ơn” Việt Nam có trận động đất mạnh việc phân tích kết cấu sử dụng VSFDS điều kiện Việt Nam có nhiều ý nghĩa – Với khả VSFDS, thuật toán ICDVF cho hiệu q giảm đáp ứng tốt thuật tốn ICVAF (Hình 6.92 & Hình 6.93) với ICDVF, VSFDS cho lực điều khiển lớn (hay tận dụng khả VSFDS nhiều hơn) (Hình 6.91) – Với tải trọng động đất lớn Northridge, ICVAF cho hiệu giảm đáp ứng tốt ICDVF ICVAF cần lực điều khiển nhỏ h ơn ICDVF (trong trường hợp xung lượng VSFDS không đáp ứng hết xung l ượng lực điều khiển chủ động khả giới hạn VSFDS ) Như vậy, tùy vào khả làm việc VSFDS cường độ tải trọng động đất mà ta sử dụng thuật toán cho thật hiệu 84 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 7.1 Kết luận: 7.1.1 Về hệ cản kết hợp điều khiển bị động (FD+CSD): – Do tính chất phi tuyến “trượt” “dính” hệ cản ma sát mà việc tính tốn đáp ứng kết cấu sử dụng ma sát đ ược điều khiển bị động (FD) gặp nhiều khó khăn (phải sử dụng nhiều vịng lặp bước thời gian phải đủ nhỏ để giảm sai số ), phức tạp toán tăng lên ta sử dụng thêm hệ cản có độ cứng thay đổi (CSD) (tức hệ cản kết hợp (FD+CSD)) Đáp ứng kết cấu phức tạp (chuyển vị, gia tốc, lực cắt) khó điều khiển ta sử dụng FD+CSD – Các đặc điểm FD (về chu tr ình tiêu tán lượng, trạng thái “trượt” “dính”,…) bảo tồn FD+CSD – Tùy vào loại tải trọng mà FD+CSD cho hiệu giảm đáp ứng tốt so với FD Cụ thể: với tải trọng dạng xung (như tải trọng nổ, gia tốc tải trọng động đất Northridge) , FD+CSD hiệu FD với tải trọng động đất có băng gia tốc dạng điều h ịa (như ElCentro, …) FD lại hiệu – Do độ cứng lò xo CM nhỏ so với độ cứng kết cấu nên FD+CSD, FD đóng vai trị tiêu tán lượng chính, cịn CSD hỗ trợ cho FD – FD+CSD cho hiệu giảm đáp ứng lớn tốt h ơn so với FD – Trong điều kiện Việt Nam, cơng tr ình thấp tầng tải trọng động đất nhỏ [14], tác giả đề nghị sử dụng FD+CSD hợp lý 7.1.2 Về hệ cản kết hợp điều khiển bán chủ động (VSFDS): – Với VSFDS điều khiển bán chủ động với thuật tốn (ICDVF ICVAF) CSD đóng vai trị điều khiển chính, định đến giảm chấn VSFDS, cịn VFD đóng vai trò hổ trợ cho CSD Muốn tăng hiệu làm việc VFD, ta phải thay đổi thuật toán điều khiển VFD Tuy nhiên, ta sử dụng thuật tốn điều khiển VFD theo [8] việc điều khiển VSFDS phức tạp khó điều khiển – Do độ cứng CM CSD nhỏ [6] nên sử dụng VSFDS, việc tận dụng hết khả l àm việc CSD bổ sung thêm lực điều khiển từ VFD ta cịn có nhiều phương án để lựa chọn chủng loại VFD v CSD cách bố trí chúng kết cấu để hiệu giảm đáp ứng l tốt – Cũng giống FD+CSD, đáp ứng kết cấu sử dụng VSFDS phức tạp – Mặc dù, xung lượng lực sinh VSFDS không đạt đ ược xung lượng lực điều khiển chủ động nh ưng ta có hiệu giảm đáp ứng mức độ chấp nhận (xem Hình 6.50 & Hình 6.51) – Tùy vào khả làm việc VSFDS cường độ tải trọng động đất m ta sử dụng thuật toán cho thật hiệu ICDVF hiệu cho tải trọng động đất lớn lực điều khiển đòi hỏi VSFDS phải lớn, với thuật tốn ICVAF không cho hiệu giảm đáp ứng tốt ICDVF nh ưng cần lực điều khiển nhỏ 85 7.2 Hướng phát triển: Hướng phát triển luận văn giải vấn đề c ịn tồn sau: – Nghiên cứu hệ cản kết hợp loại hệ cản: o Hệ cản ma sát o Hệ cản có độ cứng thay đổi o Hệ cản đàn nhớt – Nghiên cứu tham số điều khiển tối ưu cách bố trí FD+CSD VSFDS kết cấu để đạt hiệu giảm chấn tốt – Phân tích đáp ứng kết cấu sử dụng FD+CSD ngo ài miền đàn hồi vật liệu – Ứng dụng hệ cản FD+CSD điều kiện Việt Nam – Nghiên cứu thuật toán điều khiển VSFDS khác – Quan hệ đường tải trọng lực ma sát theo thực tế sử dụng hệ cản ma sát 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Genda Chen and Chaoqiang Chen – Semiactive Control of the story Benchmark Building with piezoeletric friction dampers – ASCE JOURNAL OF ENGINEERING MECHANICS © ASCE, vol 130, pp 393–400, No 4, April 1, 2004 [2] Jerome J Connor – Introduction to structural motion control – Massachusetts Institute of Technology – 2000 [3] Leonard Meirovitch – Dynamics and control of structures – John Wiley & Sons – 1990 [4] Lyan-Ywan Lu – Seismic test of modal control with direct output feedback for building structures – Structural Engineering and Mechanics, Vol 12, No (2001) 633 -656 [5] Ngô Minh Khôi – Luận văn cao học EMMC – Assessment of the Efficiency of Fluid Viscous Damper for Seismic Protection of Building – 2007 [6] Nguyễn Quang Bảo Phúc – Luận văn cao học Bách Khoa – Điều khiển kết cấu chịu tải trọng động đất với hệ cản có độ cứng thay đổi – 2007 [7] Phạm Nhân Hòa – Luận văn cao học EMMC – Assessment of the Efficiency of Friction Dissipators for Seismic Protection of Building – 2006 [8] Phạm Nhân Hòa – Luận văn cao học Xây Dựng Dân Dụng v Công Nghiệp – Điều khiển kết cấu chịu tải trọng động đất với hệ cản ma sát biến thi ên – 2006 [9] Y.Ohtori, R E Christenson, B F Spencer – Benchmark Control Problems for Seismically Excited Nonlinear Buildings – JOURNAL OF ENGINEERING MECHANICS © ASCE / APRIL 2004 [10] Lê Văn Thắng – Luận văn cao học – Khảo sát khả giảm chấn thiết bị MR DAMPER dựa lý thuyết điều khiển mờ – 2005 [11] Nguyễn Hữu Anh Tuấn – Luận văn cao học – Khảo sát giải pháp điều khiển bị động kết cấu với hệ cản điều chỉnh khối l ượng TMD – 2002 [12] Y Ribakov, “Semi-Active predictive control of nonlinear structures with controlled stiffness devices and friction dampers” , Structural design Tall Special Buildings 13 , 165-178, 2004 [13] http://www.palldynamics.com/P1_usa.htm [14] http://www.vnn.vn/khoahoc/trongnuoc/2005/01/36770 1/ 87 PHỤ LỤC A MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH: A.1 Hệ cản kết hợp điều khiển bị động: A.1.1 Input_data.m clear clc close all commandwindow N=3; ms=[4.78 4.78 5.18]*1e5; ks=[139.3 139.3 139.3]*1e6; zeta_s=[0.02;0.01415;0.02]; r=ones(N,1); [Mss,Ksa,Ksb,Ksc,Ks s,T,cs]=undamped_natural_frequency(N,ms,ks,zeta_s); % cs & Tss md=[350 350 350]; kd=[432 432 432]*1e5; cd=zeros(N,1); [Css,Mdd,Csa,Csb,Csc,Cdd,Cda,Cdb,Cdc,Kdd,Kda,Kdb,Kdc]=connection_matrices(N ,cs,md,cd,kd); % - -% FD rr=0.01; F_max=ms*9.81*rr; % F_max(2)=0; F_max(3)=0; epsilon_f=1; epsilon_a=0.001; % % VSD: C_M=ones(N,1)*2e5; % C_M(2)=0; C_M(3)=0; nn=ones(N,1)*4; C_C=C_M./nn; % C_C(2)=0; C_C(3)=0; a=ones(N,1)*0.4; x_0=ones(N,1)*0; % t_f=30; delta_t=0.00125; t=0:delta_t:t_f; total_j=length(t); % % loading P=zeros(N,length(t)); % Northidge > t=0:0.00125:29.98; F_max=5*1e6 load Northidge_data_00125 if length(Northidge)=F_max(index_stick(k)) st_F(k)=F_max(index_stick(k)); state(index_stick(k))=51; elseif st_F(k) t=0:0.00125:29.98; load Northidge_data_00125 if length(Northidge)=abs(u_cir_ICDVF(j,k)) u_ICDVF(j,k)=u_cir_ICDVF(j,k); end end % -z_ICDVF(:,k+1)=Ad*z_ICDVF(:,k)+Bd*u_ICDVF(:,k)+Ed*w(:,k); % -end z_ICDVF(:,k+1)=[]; xs_ICDVF=z_ICDVF(1:n,:); xsdot_ICDVF=zdot_ICDVF(1:n,:); xsdot2_ICDVF=zdot_ICDVF(n +1:2*n,:); % - 94 save data_SA_VSFDS % ======================================================================= Plot_result % ================================================================ ======= A.2.2 Function feedback_gain_ICDVF: function [F_cir]=feedback_gain(zeta_c,egvt,omega_s,A,B,C,index_r,index_q) r=length(index_r); q=length(index_q); n=max(size(omega_s)); A1=A(n+1:n+r,:); % (r.2n) B1=B(n+1:n+r,:); % (r.r) % -% Control follow the zeta_c lamda_c=zeros(q,1); for j=1:n lamda_c(2*j-1,1)=-zeta_c(j)*omega_s(j)+i*omega_s(j)*(1 zeta_c(j)^2)^0.5; lamda_c(2*j,1) =-zeta_c(j)*omega_s(j) -i*omega_s(j)*(1-zeta_c(j)^2)^0.5; end for j=1:q Uc(:,j)=egvt(:,index_q(j)); lamda_c2(j,1)=lamda_c(index_q(j),1); end Zc=Uc(n+1:n+r,:); % (r.q) F_cir=inv(B1)*(Zc*diag(lamda_c2) -A1*Uc)*inv(C*Uc); % (r.q) F_cir=real(F_cir); A.2.3 Function friction_force: function [u]=friction_force(n,index_r,xdot,u_cir) r=length(index_r); u=zeros(r,1); % -if sign(xdot(1))*u_cir(1)>0 u(1)=u_cir(1); else u(1)=0; end % -for j=2:n if sign(xdot(j)-xdot(j-1))*u_cir(j)>0 u(j)=u_cir(j); else u(j)=0; end end A.2.4 Function displacement_activating_bar : function [F_C,x_ctr,F_M,u]=displacement_acti vating_bar(index_r,x_0,a,n_C,C_M,C_C,x_l imit_n,x_limit_k,x,u_cir) % r=length(index_r); F_C=zeros(r,1); x_ctr=F_C; % Calculate the F_C (passive): tam1=x_0(1)-x(1); tam2=a(1)^2/4+x_0(1)^2; tam3=a(1)^2/4+tam1^2; F_C(1)=n_C(1)*C_C(1)*tam1*((tam2/tam3)^0.5 -1); 95 for j=2:r tam1=x_0(j)-(x(j)-x(j-1)); tam2=a(j)^2/4+x_0(j)^2; tam3=a(j)^2/4+tam1^2; F_C(j)=n_C(j)*C_C(j)*tam1*((tam2/tam3)^0.5 -1); end % % Calculate the x_ctr (semi -active): F_M=u_cir-F_C; % x_ctr(1)=F_M(1)/C_M(1) -x(1); for j=2:r x_ctr(j)=F_M(j)/C_M(j) -(x(j)-x(j-1)); end % - -storage_x(1)=x_ctr(1)+x(1); if storage_x(1)>=x_limit_k(1) x_ctr(1)=x_limit_k(1) -x(1); elseif storage_x(1)=x_limit_k(j) x_ctr(j)=x_limit_k(j) -(x(j)-x(j-1)); elseif storage_x(j)