Simülasyon çevriminde donanım yöntemiyle yarı aktif ayarlı kütle sönümleyicilerinin performans analizi

Abstract

Yapısal sistemlerin kontrolü, geçmisten günümüze kadar önemi ve popülerligi artan bir çalısma konusudur. Gerek meydana gelen, gerekse daha meydana gelmemis ve gelmesi kuvvetle beklenen deprem, kasırga gibi yıkıcı etkilere sahip dogal ˘ afetler, bu konunun daha da önemli bir hal almasına neden olmustur. Bozucu girisler altındaki yapısal sistem cevapları, sayısal simülasyon çalısmaları ve deneysel çalısmalar olmak üzere, temel olarak iki ¸sekilde incelenir. Deneysel çalısmalar gerçekçi araçlar olmalarına ragmen, gerek fiziksel kurulumlarındaki zorluklar gerekse yüksek maliyetleri, yapıların deneysel olarak incelenmesini zorla¸stırmaktadır. ˙Ideal kosullarda gerçeklestirilen simülasyon çalısmaları ise, ölçüm gürültüleri ve zaman gecikmeleri gibi gerçek sistemlerde olusabilecek problemleri içermez. Simülasyon çevriminde donanım (SÇD) yöntemi ile, hem sayısal simülasyon hem de deneysel çalısmaların avantajlarından faydalanmak mümkündür. Bu yöntemdeki temel fikir, sistem için kritik öneme sahip ve karma¸sık mekanik özelliklerde olan sistem elemanları deneysel olarak test edilirken, diger kısımlar da iyi yapılandırılmıs bir matematik model kullanılarak test edilmesidir. Bu tez çalısmasında gerek deneysel çalısmaların zorluklarının üstesinden gelmek, gerekse sayısal simülasyon sonuçlarından daha gerçekçi bulgular elde edebilmek için, SÇD metodu kullanılarak yapısal sistem cevapları incelenmistir. Ayarlı kütle sönümleyicileri kolaylıkla yapısal sistemlere uygulanabilen kontrol cihazlarıdır. Aktif ve yarı aktif kontrol uygulamalarıyla performanslarını arttırmak mümkündür. Yarı aktif kontrol uygulamaları hem pasif hem de aktif sistemlerin avantajlarını içerirler. Bu sebeple, bu tez çalı¸smasında yapısal sistem cevaplarını analiz etmek için yarı aktif ayarlı kütle sönümleyicisi (YAKS) kullanılmıstır. MR damperler YAKS’de yarı aktifligi ˘ saglayan kontrol elemanı olarak kullanılmıstır. MR damperin, SÇD yöntemindeki donanım kısmı olarak düsünülmesi sebebiyle laboratuvar ortamında deneysel olarak kurgulanmıstır. Sistemin kalan kısımları ise sayısal simülasyonda modellenmistir. MR damperler iletilen gerilime göre sönüm miktarı degi¸sebilen yarı aktif kontrol ˘ elemanlarıdır. Bu sebeple MR dampere iletilen gerilimin belirlenebilmesi amacıyla, karısım hassaslık yapısında ve model indirgeme teknigi kullanılarak dayanıklı H ∞ kontrol dizayn edilmistir. Groundhook kontrol algoritmasıyla da bu kontrolün performansı test edilmistir. Yarı aktif sistemler, pasif sistemlerin güvenilirligine sahiptir. Bu tez çalısmasındaki YAKS’nin güvenilirligi ile ilgili olarak, MR dampere gerilim gönderilmedigi durumun sistem cevapları üzerine etkisi incelenmistir. On ˘ serbestlik dereceli bir bina modeli üzerine uygulanan YAKS’nin sistem cevaplarını bastırma performansı, bina modelinin dogal frekanslarından üretilen tahrikler ˘ ve gerçek deprem verilerinin ölçeklendirilmesiyle elde edilen tahrikler etkisinde incelenmistir.