پایان نامه کنترل نظارتی قوانین فازی با یک الگوریتم بهینه سازی جهت کنترل فازی فعال سازه

پایان نامه کنترل نظارتی قوانین فازی با یک الگوریتم بهینه سازی جهت کنترل فازی فعال سازه
پایان نامه کارشناسی ارشد – عمران -سازه
–
چکیده :

امروزه با توجه به افزایش ساخت ساختمان‌های بلند مرتبه، از دغدغه‌های بزرگ مهندسین امنیت آن‌ها در برابر حوادث طبیعی نظیر هم فرکانسی با باد یا زلزله می‌باشد. یکی از بهترین روش‌های حفظ امنیت سازه، استفاده از کنترل فعال است که از مجموعه فازی با یک پایگاه قوانین خبره برای کنترل استفاده می‌کند. برای حل مشکل وابستگی مجموعه فازی، به هوش خبره، ایده‌ی نظارت یک الگوریتم بهینه‌سازی در این پایان نامه مطرح شده است. به عبارت دیگر ما روی یک کنترل نظارتی برای مجموعه‌های فازی کنترلر کار کردیم که با استفاده از الگوریتم ژنتیک کار نظارت را انجام خواهد داد و نشان دادیم بهترین حالت در کنترل فعال سازه‌ها اولا استفاده از روش‌های هوش مصنوعی به جهت کاهش حجم محاسبات است که می‌تواند کنترلر را به شکل خوب توسط پردازنده های ارزان قیمت قابل استفاده نماید و ثانیا استفاده از کنترل نظارتی توسط الگوریتم‌های بهینه‌سازی مانند الگوریتم ژنتیک که روی کنترلر اصلی فازی نصب می‌شود می‌تواند به شکل قابل توجهی در کنترل فعال سازه‌ها، پاسخ سیستم را بهبود بخشد و سازه را مقابل زلزله دچار تخریب کمتری نماید.
کلید واژه ها: کنترل فازی، ژنتیک، کنترل فعال سازه

فهرست مطالب

کلیات تحقیق
1-1- مقدمه …………………………………………………………………………………………………………..صفحه2
1-2- بیان مساله………………………………………………………………………………………………………صفحه2
1-3- شدت زلزله……………………………………………………………………………………………………صفحه3
1-4- بررسی اثرات زلزله در سطح شهر………………………………………………………………………صفحه3
1-5- وضعیت بحرانهای طبیعی در دنیا………………………………………………………………………..صفحه3
1-6- امواج زلزله…………………………………………………………………………………………………….صفحه4
1-7- اقسام زلزله…………………………………………………………………………………………………….صفحه4
1-8- مقیاس ریشتر………………………………………………………………………………………………….صفحه5
1-9- مقیاس شدت یا مرکالی……………………………………………………………………………………صفحه5
1-10- سنسور تشخیص زلزله……………………………………………………………………………………..صفحه8
1-11- کنترل کننده PID …………………………………………………………………………………………صفحه10
1-12- روش کلی تحقیق………………………………………………………………………………………….صفحه11

فصل دوم
مروری بر ادبیات تحقیق و پیشینه تحقیق
2-1- مروری بر ادبیات تحقیق……………………………………………………………………………………صفحه12
2-2- سیستمهای فازی……………………………………………………………………………………………..صفحه13
2-3- تاریخچه مختصری از سیستم فازی……………………………………………………………………..صفحه13
2-4- چرا سیستم فازی……………………………………………………………………………………………..صفحه15
2-5- مشکلات عمده سیستم فازی TSK………………………………………………………………………صفحه17
2-6- سیستم های فازی کجا و چگونه استفاده می شوند………………………………………………..صفحه17
2-7- ماشین شستشوی فازی……………………………………………………………………………………..صفحه18
2-8- تثبیت کننده تصویر دیجیتال………………………………………………………………………………صفحه18
2-9- کنترل فازی کوره سیمان…………………………………………………………………………………..صفحه19
2-10- کنترل فازی قطار زیرزمینی……………………………………………………………………………..صفحه20
2-11- زمینه های تحقیق عمده در تئوری فازی…………………………………………………………….صفحه20
2-12- مهمترین خصوصیات منطق فازی……………………………………………………………………..صفحه21
2-13- منطق فازی و مدیریت اطلاعات……………………………………………………………………….صفحه21
2-14- تضمین امنیت منابع………………………………………………………………………………………..صفحه22
2-15- روش‌های کد کردن……………………………………………………………………………………….صفحه23
2-16- الگوریتم ژنتیک……………………………………………………………………………………………..صفحه23
2-17- درباره علم ژنتیک…………………………………………………………………………………………صفحه24
2-18- تکامل طبیعی ……………………………………………………………………………………………….صفحه24
2-19- رابطه تکامل طبیعی با روش‌های هوش مصنوعی…………………………………………………صفحه26
2-20- الگوریتم……………………………………………………………………………………………………..صفحه28
2-21- الگوریتم‌های جستجوی ناآگاهانه…………………………………………………………………….صفحه28
2-21-1- جستجوی لیست………………………………………………………………………………………..صفحه28
2-21-2- الگوریتم‌های جستجوی آگاهانه……………………………………………………………………صفحه29
2-22- هیوریستیک…………………………………………………………………………………………………..صفحه31
2-23- انواع الگوریتم‌های هیوریستیک………………………………………………………………………..صفحه32
2-24- پیاده سازی الگوریتم ژنتیک……………………………………………………………………………صفحه33
2-25- مکانیزم الگوریتم ژنتیک………………………………………………………………………………….صفحه35
2-26- عملگرهای الگوریتم ژنتیک……………………………………………………………………………..صفحه37
2-26-1- کدگذاری…………………………………………………………………………………………………صفحه37
2-26-2- ارزیابی…………………………………………………………………………………………………….صفحه38
2-26-3- ترکیب…………………………………………………………………………………………………….صفحه38
2-26-4- جهش………………………………………………………………………………………………………صفحه38
2-26-5- رمزگشایی……………………………………………………………………………………………….صفحه38
2-26-6- کدینگ باینری…………………………………………………………………………………………..صفحه39
2-26-7- کدینگ جایگشتی………………………………………………………………………………………صفحه40
2-26-8- کد گذاری مقدار……………………………………………………………………………………….صفحه41
2-26-9- کدینگ درخت………………………………………………………………………………………….صفحه41
2-27- نمایش رشته‌ها………………………………………………………………………………………………صفحه42
2-28- انواع روش‌های تشکیل رشته………………………………………………………………………….صفحه44
2-29- باز گرداندن رشته‌ها به مجموعه متغیرها……………………………………………………………صفحه44
2-30- تعداد بیت‌های متناظر با هر متغیر………………………………………………………………………صفحه45
2-31- جمعیت ………………………………………………………………………………………………………صفحه46
2-32- ایجادجمعیت اولیه…………………………………………………………………………………………صفحه46
2-33- اندازه جمعیت……………………………………………………………………………………………….صفحه47
2-34- محاسبه برازندگی (تابع ارزش) ……………………………………………………………………….صفحه47
2-35- انواع روش‌های انتخاب…………………………………………………………………………………صفحه48
2-36- انتخاب چرخ رولت……………………………………………………………………………………….صفحه49
2-37- انتخاب حالت پایدار………………………………………………………………………………………صفحه50
2-38- انتخاب نخبه گرایی………………………………………………………………………………………..صفحه51
2-39- انتخاب رقابتی………………………………………………………………………………………………صفحه51
2-40- انتخاب قطع سر…………………………………………………………………………………………….صفحه51
2-41- انتخاب جایگزینی نسلی اصلاح شده………………………………………………………………..صفحه52
2-42- انتخاب مسابقه تصادفی…………………………………………………………………………………..صفحه52
2-43- انواع روش‌های ترکیب…………………………………………………………………………………..صفحه52
2-44- جابه‌جایی دودوئی…………………………………………………………………………………………صفحه53
2-45- جابه‌جایی حقیقی…………………………………………………………………………………………..صفحه55
2-46- ترکیب تک‌نقطه‌ای………………………………………………………………………………………..صفحه55
2-47- ترکیب دو نقطه‌ای ………………………………………………………………………………………..صفحه55
2-48- ترکیب n نقطه‌ای…………………………………………………………………………………………..صفحه56
2-49- ترکیب یکنواخت…………………………………………………………………………………………..صفحه56
2-50- ترتیب …………………………………………………………………………………………………………صفحه57
2-51- چرخه………………………………………………………………………………………………………….صفحه58
2-52- بخش_نگاشته……………………………………………………………………………………………….صفحه59
2-53- احتمال ترکیب………………………………………………………………………………………………صفحه60
2-54- تحلیل مکانیزم جابجایی………………………………………………………………………………….صفحه60
2-55- جهش………………………………………………………………………………………………………….صفحه61
2-56- جهش باینری……………………………………………………………………………………………….صفحه62
2-57- جهش حقیقی………………………………………………………………………………………………..صفحه63
2-57-1- وارونه سازی بیت………………………………………………………………………………………صفحه63
2-57-2- وارون سازی……………………………………………………………………………………………صفحه64
2-57-3- تغییر مقدار……………………………………………………………………………………………….صفحه64
2-58- محک اختتام اجرای الگوریتم ژنتیک…………………………………………………………………صفحه65
2-59- انواع الگوریتم‌های ژنتیکی………………………………………………………………………………صفحه65
2-59-1- الگوریتم ژنتیکی سری………………………………………………………………………………..صفحه66
2-59-2- الگوریتم ژنتیکی موازی………………………………………………………………………………صفحه67
2-60- نقاط قوّت الگوریتم‌های ژنتیک………………………………………………………………………..صفحه67
2-61- محدودیت‌ها ………………………………………………………………………………………………..صفحه69
2-62- استراتژی برخورد با محدودیت‌ها …………………………………………………………………….صفحه70
2-62-1- استراتژی رَدّی………………………………………………………………………………………….صفحه70
2-62-2- استراتژی اصلاحی……………………………………………………………………………………صفحه70
2-62-3- استراتژی جریمه‌ای …………………………………………………………………………………..صفحه70
2-63- بهبود الگوریتم ژنتیک…………………………………………………………………………………….صفحه71
2-64- مدل دینامیکی سازه………………………………………………………………………………………..صفحه72
2-65- معادلات دیفرانسیل پیوسته سیستم…………………………………………………………………….صفحه72
2-66- نمونه برداری زلزله و سیگنال حاصل از سنسور………………………………………………….صفحه73
2-67- نمونه برداری سیگنال زلزله……………………………………………………………………………..صفحه74
2-68- نرخ نمونه برداری………………………………………………………………………………………….صفحه75
2-69- تبدیل C2DT و معادلات گسسته سیستم……………………………………………………………صفحه76
2-70- مدل زلزله…………………………………………………………………………………………………….صفحه76
2-71- مدلسازی زلزله……………………………………………………………………………………………..صفحه77
2-72- مدل رفتار سازه بدون کنترل در مقابل زلزله……………………………………………………….صفحه78
2-73- جمع بندی فصل …………………………………………………………………………………………..صفحه82
فصل سوم
روش اجرای تحقیق
3-1- کنترل سازه ……………………………………………………………………………………………………صفحه83
3-2- کنترل حلقه باز ………………………………………………………………………………………………صفحه83
3-3- حلقه بسته………………………………………………………………………………………………………صفحه84
3-4- مقایسه سیستمهای کنترل حلقه بسته و حلقه باز…………………………………………………….صفحه84
3-5- کنترل سنتی…………………………………………………………………………………………………….صفحه85
3-6- انواع روش های کنترل ……………………………………………………………………………………صفحه85
3-7- تبدیل لاپلاس…………………………………………………………………………………………………صفحه86
3-8- تابع تبدیل سیستم……………………………………………………………………………………………صفحه88
3-9- حساسیت سیستم های کنترل نسبت به تغییرات پارامترها……………………………………….صفحه90
3-9-1- اغتشاش و نویز در سیستم کنترل حلقه بسته …………………………………………………….صفحه90
3-10- خطای حالت دائمی……………………………………………………………………………………….صفحه91
3-11- معایب سیستم حلقه بسته…………………………………………………………………………………صفحه92
3-12- مشخصه های عملکرد سیستم کنترل………………………………………………………………….صفحه92
3-13- جبران سازی…………………………………………………………………………………………………صفحه94
3-14- مثال هایی از کنترل در سیستم های بیولوژیکی……………………………………………………صفحه95
3-15- جمع بندی فصل……………………………………………………………………………………………صفحه99

فصل چهارم
تجزیه و تحلیل داده ها
4-1- هدف فصل…………………………………………………………………………………………………..صفحه100
4-2- کنترل‌کننده غیرخطی LQR……………………………………………………………………………..صفحه100
4-3- پیاده سازی LQR………………………………………………………………………………………….صفحه101
4-4- نتایج شبیه‌سازی LQR……………………………………………………………………………………صفحه101
4-5- کنترل فازی…………………………………………………………………………………………………..صفحه103
4-6- پاسخ حلقه بسته با استفاده از کنترلر فازی………………………………………………………….صفحه105
4-7- کنترل نظارتی ………………………………………………………………………………………………صفحه106
4-8- چارت الگوریتم به همراه شبه کد آن…………………………………………………………………صفحه106
4-9- تابع هدف…………………………………………………………………………………………………….صفحه108
4-10- کنترل نظارتی سازه با الگوریتم ژنتیک…………………………………………………………….صفحه109
4-11- پاسخ ها…………………………………………………………………………………………………….صفحه111
4-12- ضریب نظارت…………………………………………………………………………………………….صفحه112
4-13- بررسی زمان اجرای فازی در مقابل LQR ……………………………………………………….صفحه112
4-14- جکهای کنترلی……………………………………………………………………………………………صفحه112
4-15- جمع بندی فصل………………………………………………………………………………………….صفحه114

فصل پنجم
نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1- نتایج عملی ………………………………………………………………………………………………….صفحه115
5-2- بیشینه جابحایی و شتاب…………………………………………………………………………………صفحه118
5-3- نتایج عددی………………………………………………………………………………………………….صفحه119
5-4- نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………..صفحه120
5-5- پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………صفحه120
مراجع ………………………………………………………………………………………………………………….صفحه121

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند