بررسي امكان كنترل نيمه فعال آني يك سكوي دريايي به كمك محاسبات پربازده

The feasibility study of the real-time semi-active control of an offshore structure using high performance computations

از آنجا كه سيستم هاي كنترل نيمه فعال مزاياي سيستم هاي كنترل فعال و غير فعال را به طور هم زمان دارا مي-باشند، از اهميت ويژه اي برخوردارند. تا كنون الگوريتم هاي كنترل متعددي براي محاسبه ي نيروي كنترل بهينه پيشنهاد شده اند. اما متاسفانه اكثر اين الگوريتم ها به دليل پيچيدگي محاسبات، نيازمند مدت زماني قابل توجه در هر بار تكرار هستند تا بهترين سيگنال كنترل را محاسبه و به كنترل كننده ارسال كنند. علاوه بر اين، هر كنترل كننده، نيازمند مدت زماني است تا به سيگنال كنترل پاسخ داده و سازه را كنترل نمايد. مجموع اين تاخيرات زماني باعث مي شود كه نيروي كنترل در لحظه اي بعد از لحظه مورد انتظار به سازه وارد شود. اين مساله ممكن است باعث شود نيروي مذكور نه تنها بهينه نباشد بلكه گاهي در واقعيت، باعث تشديد پاسخهاي سازه شود. در اين تحقيق، سعي بر آن است تا به كمك محاسبات پربازده كه روي واحد پردازش گرافيك (Graphic Processing Unit) انجام مي شود سرعت محاسبات افزايش يابد. براي اين منظور، مي بايد الگوريتم كنترل و محاسبات مورد نياز به شيوه اي پياده سازي شوند كه قابليت اعمال به صورت موازي روي كارت گرافيك (GPU) فراهم شود. در اين مقاله، از الگوريتم بهينه يابي ازدحام ذرات براي يافتن نيروي كنترل بهينه ي ميراگر نيمه فعال روي سازه برشي استفاده شده است. در اين تحقيق، امكان كنترل بهينه آني يك سكوي دريايي پنج درجه آزادي مجهز به ميراگرهاي نيمه فعال Magnetorheological يا MR به عنوان مساله ي بهينه يابي معرفي شده است. براي افزايش سرعت محاسبات، از مدل رفتاري بيويسكوز هيسترزيسي (Hysteretic Bi-viscous Model) ميراگر MR استفاده شده كه پارامترهاي آن با پارامترهاي مدل Bouc-Wen كاليبره شده است. نتايج نشانگر افزايش سرعت تا ميزان 10 برابر نسبت به حالت اجراي الگوريتم به صورت سريال است. اين نتايج روي كارت گرافيك NVIDIA GTX 1070 حاصل شده است. كاهش تاخيرات زماني به اين ميزان، نشانگر آن است كه مي توان به حالت كنترل آني سازه كه با واقعيت همخواني بيشتر دارد به طور قابل ملاحظه اي نزديك تر شد.