Optimal Allocation and Control of Magnetorheological Dampers for Enhancing Seismic Performance of the Adjacent Structures Using Whale Optimization Algorithm

Abstract

The control strategy for protecting adjacent structures from earthquake excitations is gaining increasing significance. In this study, to improve the seismic performance, a semiactive control strategy using magnetorheological (MR) dampers to couple the adjacent structures is proposed. In this control strategy, to fully exploit the performance of MR dampers, the allocation (including the locations and the number) and fuzzy logic controller (FLC) system of MR dampers are simultaneously optimally designed by whale optimization algorithm (WOA) with a special encoding scheme. Simulation results verify that WOA provides competitive performance compared with the other three metaheuristic algorithms in terms of solution quality and robustness. Compared with other semiactive control methods including on-off, linear quadratic regulator-clipped voltage law, and WOA-FLC (optimal allocation is not considered) methods, by using much less MR dampers, the proposed control strategy can exhibit more excellent overall performance in terms of reducing the seismic responses and mitigating pounding.

Semi-active control for 1 story building via a magnetorheological damper

“…El control semiactivo de vibraciones en edificios es una combinación de los enfoques activos y pasivos de control, ofreciendo la estabilidad de los sistemas pasivos para compensar el movimiento estructural y la adaptabilidad de los sistemas activos ante perturbaciones y/o cambios en las propiedades de la estructura. Por lo tanto, a diferencia de los dispositivos de control activo, los actuadores de control semiactivo no tienen el potencial de desestabilizar el sistema estructural y requieren menor consumo de energía, el cual puede ser suministrado por una batería en caso de fallo del sistema eléctrico durante un sismo (Lin and Lin, 2021). Para ejercer este tipo de control se encuentran los amortiguadores magnetorreológicos (MRD, por sus siglas en inglés) debido a su rápida respuesta, gran cantidad de fuerza, tamaño compacto y adaptabilidad de sus propiedades en tiempo real.…”

“…senta otra dificultad para aplicar el control semiactivo de vibraciones donde únicamente se disponen de mediciones de aceleración. De hecho, en muchos sistemas mecánicos, los acelerómetros son los únicos dispositivos de medición disponibles para el control por retroalimentación, tales como el control de vibraciones antes mencionado o automóviles con suspensión activa (Choi, 2022), unidades generadoras de energía hidroeléctrica (Lin and Lin, 2021) y algunas aplicaciones de control de posicionamiento (Tran et al, 2021).…”