بهبود عملكرد يك ميز شبيه‌ ساز زلزله با استفاده از فيلترينگ تطبيقي تكاملي و كنترل كننده PID

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

ميز شبيه‌ساز لرزه يكي از ابزارهاي موثر براي تحليل رفتار سازه‌ها در برابر ورودي زلزله است. مهمترين بخش اين ميز سيستم كنترلي آن است كه پروفيل‌هاي جابجايي، سرعت و شتاب يك زلزله واقعي را با استفاده از داده‌هاي سنسورهاي انكودر و شتاب‌سنج، رديابي مي‌كند. با وجود اين، عدم قطعيت‌هايي مانند تغيير اينرسي ميز به لحاظ نصب سازه‌هاي مختلف بر روي آن، ديناميك‌هاي مدل نشده و نويز سنسورهاي ميز باعث كاهش دقت سيستم كنترلي مي‌شود. براي حل اين مشكلات، در اين مقاله، عملكرد ميز لرزه با تركيب خروجي سنسورها بوسيله فيلترهاي تطبيقي تكاملي EKF و UKF و دو كنترلر PID سري بهبود داده شده است. در روش پيشنهادي، از فيلترهاي تطبيقي تكاملي EKF و UKF براي كاهش عدم قطعيت‌‌ها، نويز سنسورها و تخمين پارامترهاي ميز استفاده شده است. كنترلر هاي PID سري از سرعت خطي تخمين زده شده توسط فيلترها به منظور پايدار سازي، رديابي ورودي مرجع و حذف اغتشاشات بيروني ميز استفاده مي‌كنند. عملكرد روش پيشنهادي در محيط شبيه‌سازي و تست آزمايشگاهي ارزيابي شده است. نتايج نشان دهنده موثر بودن روش پيشنهادي است.

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.