NEUROKONTROL UNTUK VIBRASI PADA STRUKTUR MDOF NONLINIER HISTERESIS TESIS MAGISTER BIDANG KHUSUS REKAYASA STRUKTUR PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL PROGRAM PASCASARJANA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2000
Abstract NEUROCONTROLLER FOR VIBRATION OF MDOF NONLINEAR HYSTERETIC STRUCTURE Significant progress has been achieved in the active control of civil engineering structures, not only in the control algorithm, but also in the scale model testing and full-scale implementation. At the present time, most control algorithms used in the active control of structures are based on the optimization of the instantaneous objective function. The artificial neural network controller is a newly developed technique for the purposes of control and has many attributes, such as massive parallelism, adaptability, robustness, and the inherent capability to handle nonlinear systems. In the structural control problems the sources of nonlinearity are caused by either large displacements or material nonlinearity and damage. These types of nonlinearity are possible under dynamic loading, especially during earthquakes. This thesis explores the possibilities of application of nonlinear structural control using neural networks to develop a robust structural control method. The control algorithm in the mathematically formulated methods is replaced by a neural network controller (neurocontroller). Two feed-forward neural networks are utilized in a control system, one as an emulator and the other as a controller. A neural network based control algorithm has been developed and tested in the computer simulation of active control of structures. First, an emulator neural network has been trained to forecast the future response of the structure. Then the trained emulator has been used in developing the training data needed by neurocontroller. Finally the trained neurocontroller has been used in controlling the structure for different dynamic loading conditions. Results from computer simulation studies have shown great promise for the control of civil engineering structures under dynamic loadings using the artificial neural network controller. Keywords: active control, nonlinear, hysteretic, Bouc-Wen model, artificial neural netw 9rk, neurocontroller, emulator neural network
Abstrak NEUROKONTROL UNTUK VIBRASI PADA STRUKTUR MDOF NONLINIER HISTERESIS Perkembangan yang berarti dalam kontrol struktur untuk struktur teknik sipil telah dicapai, tidak hanya dalam hal algoritma kontrol tetapi juga dalam eksperimental terhadap model struktur dan aplikasinya pada struktur sebenarnya. Saat ini, sebagian besar algoritma kontrol yang digunakan dalam kontrol struktur didasarkan pada optimisasi fungsi objektif algoritma kontrol. Kontrol menggunakan jaringan saraf tiruan merupakan teknik yang masih baru dibangun untuk tujuan kontrol dengan beberapa kelebihan, yaitu komputasi secara paralel, adaptif, robust, dan kemampuannya untuk menyelesaikan masalah-masalah nonlinier. Dalam masalah kontrol struktur sumber kenonlinieran disebabkan oleh perpindahan yang besar atau kenonlinieran material atau kehancuran struktur. Jenis nonlinier ini dapat terjadi akibat pembebanan dinamik, khususnya eksitasi gempa. Tesis ini membahas kemungkinan penerapan kontrol struktur nonlinier menggunakan JST untuk membangun metoda kontrol struktur yang robust. Algoritma kontrol yang diformulasikan secara matematis digantikan dengan pengontrol JST. Dua buah JST umpanmaju digunakan dalam sistem kontrol, yaitu sebuah emulator dan lainnya neurokontrol (pengontrol JST). Algoritma kontrol yang didasarkan JST telah dibangun dan diuji dengan simulasi komputer untuk kontrol struktur. Pertama-tama sebuah emulator JST dilatih untuk memperkirakan respon struktur berikutnya. Kemudian emulator yang sudah terlatih digunakan untuk membangun data latihan yang diperlukan neurokontrol. Akhimya neurokontrol yang sudah terlatih dapat mengontrol struktur untuk kondisi pembebanan yang berbeda. Hasil dari simulasi komputer sangat menjanjikan untuk menggunakan pengontrol JST untuk struktur sipil yang dibebani beban dinamik. Kata kunci: kontrol aktif nonlinier, histeresis, model Bouc-Wen, jaringan saraf tiruan, neurokontrol, emulator JST