Vibration control of a structure with active mass systems
Bir yapının aktif kütle sistemleri ile titreşim kontrolü
- Tez No: 754601
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Doğrusal olmayan kontrol, Geri adımlamalı kontrol yöntemi, Gürbüz denetim, Lyapunov yöntemi, Titreşim kontrolü, Nonlinear control, Back-stepping control, Robust control, Lyapunov method, Vibration control
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İnsan hayatını ve yapıların yapısal bütünlüğünü tehlikeye atan güçlü deprem kaynaklı titreşimler ile gökdelenlerin rüzgar kaynaklı titreşimleri, genliği azaltılmaya çalışılan binalardaki titreşimlere örnektir. Literatürde ve tam ölçekli uygulamalarda yapısal titreşimleri sönümlemek amacı ile aktif kütle damper sistemleri uygulamaları ile sıklıkla karşılaşılmaktadır. Bu tez kapsamında çok katlı yapıların başta deprem kaynaklı titreşimleri olmak üzere titreşim genliklerini düşürmek amacı ile ATMD sistemler için kontrolcü tasarımı üzerine odaklanılmıştır. Lyapunov tabanlı kararlılık analizi ile ilk olarak yapının daha sonra ise hem yapının hem kontrol kütlesinin kararlılığı garanti altına alınmıştır. Bir tam durum geri besleme kontrol yöntemi olan uyarlanabilir gürbüz geriadımlamalı kontrolcü, yeni doğrusal regresyon temelli bir tasarım ile zenginleştirilmiştir. Bu sayede tasarlanan kontrolcü, daha az sensör verisi kullanarak kontrol amacına ulaşmaktadır. Lyapunov tabanlı kontrolcü tasarımlarında yapı parametreleri kontrolcü tasarımında kullanılmamıştır ve bilinmeyen yapısal parametreler uyarlamalı telafi terimleri kullanılarak telafi edilmiştir. Daha sonra, doğrusal olmayan bozucu etkiye maruz kalan ve doğrusal olmayan bir yapı modeli için Lyapunov tabanlı kontrolcü tasarlanarak yapının kararlılığı kontrol amacına ulaşırken garanti edilmiştir. Son olarak yapının doğal frekansını baz alan bir kontrolcü tasarımı kontrolcü kütle hareket aralığı sınırlayıcı bir kontrol yapısı ile güçlendirilmiştir. Sonuç olarak, bu tez mühendislik yapılarında meydana gelen titreşimlerin aktif kütle sistemleri ile bilinmeyen yapı parametreleri telafi edilerek kontrol edilebileceğini teorik olarak kanıtlamıştır. Kontrol amacına ulaşırken bütün pozitif kontrol kazançları için yapının kararlılığı Lyapunov tabanlı kararlılık analizi ile garanti altına alınmıştır.
Özet (Çeviri)
Strong earthquake-induced vibrations that endanger human life and the structural integrity of structures as well as wind-induced vibrations of skyscrapers are examples of vibrations in buildings whose amplitudes aimed to be decreased. In order to reduce these types of structural vibrations, active mass damper systems are often used in literature and full-scale applications. In this thesis, the focus is on controller design for ATMD systems in order to reduce the vibration of multi-story buildings, especially earthquake-induced vibrations. Stability of the structure and control mass is guaranteed by Lyapunov-based stability analysis. Robust adaptive backstepping controller, which is a full state feedback control method, is enriched with a new linear regression based design. In this way, the designed controller achieves its control purpose by using fewer sensors feedback. In Lyapunov-based controller designs within the scope of this thesis, the structural parameters are not used and the unknown structural parameters are compensated using adaptive compensation terms. Afterward, a Lyapunov-based controller is designed for a nonlinear structure model that is exposed to nonlinear disturbances and the stability of the structure is ensured while achieving the control purpose. Finally, a controller design based on the natural frequency of the structure has been strengthened with a control structure that limits the range of motion of the controller. As a result, this thesis theoretically proved that vibrations occurring in engineering structures can be controlled by compensating for unknown structural parameters with active mass systems. Stability of the structure for all positive control gains while achieving the control objective is guaranteed by Lyapunov-based stability analysis.
Benzer Tezler
- Simülasyon çevriminde donanım yöntemiyle yarı aktif ayarlı kütle sönümleyicilerinin performans analizi
Performance analysis of semi active tuned mass dampers with hardware in the loop simulation method
HÜSEYİN AGGÜMÜŞ
Doktora
Türkçe
2020
Mühendislik BilimleriYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHMİ GÜÇLÜ
- Active vibration control of a cantilever beam
Ankastre bir kirişin aktif titreşim kontrolü
MEHMET VOLKAN KAZANCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
- Development and control of an active torsional vibration damper for vehicle powertrains
Taşıt güç aktarma sistemleri için aktif torsiyonel titreşim damperi geliştirilmesi ve kontrolü
ALİŞAN YÜCEŞAN
Doktora
İngilizce
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUGAN
- Piezoelektrik yamalı katmanlı kompozit bir kirişin titreşim analizi ve kontrolü
Vibration analysis and control of a laminated composite beam with piezoelectric patches
HAFİZE EBRU SEVGİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA
- Yüksek yapılar için tasarlanan yeni tip bir yarı-aktif kontrollü sismik titreşim sönümleyicinin deneysel incelemesi ve sistem modeli
Experimental investigation and system modeling of a novel semi-active controlled seismic vibration damper designed for high-rise structures
SEFER ARDA SERBES
Doktora
Türkçe
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAHSİN ENGİN