طراحی سیستم کنترلی ANFIS با روش ممتیک جهت کنترل ارتعاشات تیر با استفاده از مواد پیزوالکتریک

نوع مقاله: گزارش تحقیقاتی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشگاه گیلان

2 استاد دانشگاه گیلان

چکیده

یکی از ملاحظات مهم در طراحی سازه‌ها، تحلیل ارتعاشات سازه و کنترل آن می‌باشد. از این‌رو نحوه کنترل و فرونشاندن ارتعاشات، یکی از مسائل مهم در طراحی سازه‌ها می‌باشد. همچنین وابستگی بین خواص مکانیکی و الکتریکی مواد پیزوالکتریک باعث شده تا استفاده از این مواد به عنوان حسگر و عملگر برای کنترل پاسخ سازه ها بسیار مناسب باشد. در کار حاضر از سیستم استنتاج فازی عصبی تطبیقی ANFIS به همراه الگوریتم ممتیک استفاده شده است. الگوریتم ممتیک، نوعی الگوریتم تکاملی می باشد که برای بهینه سازی یک مسئله، از روش ترکیب جستجوهای محلی با دیگر الگوریتم های تکاملی بهره می برد و منجر به دستیابی به پاسخهای بهتر در زمان کمتر می گردد. در این مقاله با توجه به تکامل رفتاری در حل یک مسئله بهینه سازی، استراتژی جدیدی برای الگوریتم های ممتیک ارائه شده است. با تعیین یک پارامتر تطبیقی برای الگوریتم در هر تکرار، تعداد جمعیت، احتمال جهش و شرایط ورود به الگوریتم های جستجوی محلی را می توان به صورت تطبیقی تعیین نمود. از این الگوریتم برای کنترل ارتعاشات یک تیر همراه با کنترلر ANFIS استفاده شده است که پارامترهای متغیر شبکه کنترلی مورد نظر توسط الگوریتم ممتیک تعلیم داده شده است. با مقایسه نتایج تعلیم کنترلر توسط الگوریتم ممتیک با نتایج حاصل از تعلیم کنترلر توسط الگوریتم ژنتیک، کاهش زمان نشست و فراجهش پاسخ تیر را می توان نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Majeed WI, AlSamarraie SA, Mohanad (2013) vibration control analysis of a smart flexible cantilever beam using smart material. J Eng 19 (1): 82-95.

[2] Marinaki M, Marinakis Y, Stavroulakis GE (2010) Fuzzy control optimized by PSO for vibration suppression of beam. CEP 18: 618-629.

[3] Marinaki M, Marinakis Y, Stavroulakis GE (2011)  Vibration control of beams with piezoelectric sensors and actuators using particle swarm optimization. ESWA 38: 6872-6883.

[4] Wang Q, Wang C (2001) A controllability index for optimal design of piezoelectric actuators invibration control of beam structures. J Sound Vib 241 ( 3 ): 507-518.

[5] Narayanana S, Balamurugan V (2003) Finite element modelling of piezolaminated smart structures for active vibration control with distributed sensors and actuators. J Sound Vib 262: 529-562.

[6] Chhabra D, Chandna P, Bhushan G (2011) Design and analysis of smart structures for active vibration control using Piezo-Crystals. Int J Eng Technol 1(3).

[7] Xu SX, Koko TS (2004) finite element analysis and design of actively controlled piezoelectric smart structures. Finite Elem Anal Des 40: 241-262.

 [8] Karami-Mohammadi A, sadri A (2009) An active vibration control of beam by piezoelectric with fuzzy approach. IJSSCEA 2(2): 1-7.

[9] Tiersten HS (1969) Linear piezoelectric plate vibrations-elements of the linear theory of piezoelectricity and the vibration of piezoelectric plates. New York Plenum Press.

[10] Singiresu S, Rao (2011) Mechanical vibrations. 5th edn. Pearson Education, Inc, Publishing as Prentice Hall.pages 995-998.

[11] Piefort V (2001) Finite element modeling of piezoelectric active structures. Ph.D. dissertation, Universite Libre De. Bruxelles, Dept of Applied Science.

[12] Hossain Nezhad Shirazi A, Owji HR, Rafeeyan M (2011) Active vibration control of an FGM rectangular plate using fuzzy logic controllers. Procedia Eng 14: 3019-3026.

[13] Wang L (1996) A course in fuzzy systems and control. Prentice-Hill, Englewood Cliffs, NJ

[14] Balamurugan V, Narayanan S (2001) Active vibration control of piezolaminated smart beams. Def Sci J 51(2): 103-114.

[15] Hooke R, Jeeves TA (1961) Direct search solution of numerical and statistical problems. J Assoc Comput Mach 8(2): 212-229.

[16] Torczon V (1989) Multidirectional  search. Ph.D. thesis, Rice University, Houston, TX.

[17] Kelley CT (1999) Iterative methods of optimization. Philadelphia, PA: SIAM 212-229.

[18] رستمی م، جوادی ج، مقدم، باقری ا (۱۳۹۲) هدایت و کنترل ربات زیرآبی با استفاده از سیستم کنترل .ANFIS مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 46-33 :(4)3.