Structural control using magnetorheological dampers governed by predictive and dynamic inverse models

Luis Augusto Lara Valencia, José Luis Vital-de Brito, Yamile Valencia-Gonzalez
2014 Dyna  
Structural control using magnetorheological dampers governed by predictive and dynamic inverse models Dyna, vol. 81, núm. 188, diciembre-, 2014, pp. 191-198 Universidad Nacional de Colombia Medellín, Colombia Abstract The present paper implements a novelty semi-active structural control design on a two-story building, with the aim of reducing vibrations caused by transient type loads. The analyzed structure corresponds to an experimental prototype that was fully characterized and modeled
more » ... ng to the diaphragm hypothesis. The controller used was based on the action of a pair of real magnetorheological (MR) dampers whose operation is emulated by the phenomenological model. These mechanisms are governed by a numerical system that is based on non-linear autoregressive model with exogenous inputs (NARX)-type artificial neural networks, which have the ability to determine the necessary optimal control forces and the voltages required for the development of these forces through a prediction model and an inverse model, which are pioneers in this kind of systems. The results obtained show that the control design based on neural networks that was developed in the present study is a reliable and efficient, achieving reductions of up to 69% for the peak response value. Control estructural utilizando amortiguadores magnetoreológicos gobernados por un modelo predictivo y por un modelo inverso dinámico Resumen En este artículo se implementa um novedoso proyecto de control estructural numérico en una edificación de dos pisos con el objetivo de reducir vibraciones debidas a cargas de tipo transiente. La estructura analizada corresponde a un prototipo experimental debidamente caracterizado y modelado de acuerdo con la hipótesis del diafragma. El controlador utilizado se basa en la acción de un par de amortiguadores magnetoreológicos (MR) reales cuyo funcionamiento es emulado a través del denominado modelo fenomenológico. Los disipadores son gobernados por un sistema numérico basado en redes neuronales artificiales del tipo NARX con la capacidad de determinar fuerzas óptimas de control y voltajes a través de un modelo de predicción y un modelo inverso, los cuales son de uso inédito en este tipo de sistemas. Los resultados obtenidos muestran que el proyecto de control basado en redes neuronales desarrollado en este trabajo es un controlador confiable y eficiente, consiguiendo reducciones de hasta 69% en los valores pico de respuesta. Palabras Clave: Dinámica de estructuras, control semi-activo de estructuras, modelos inversos, modelos predictivos, redes neuronales, amortiguadores magnetoreológicos.
doi:10.15446/dyna.v81n188.41774 fatcat:y2rul4qyp5g2pabigjcg6txrsu