پدیده‌های خطرناک طبیعی یکی از چالش‌های بسیار مهمی است که امروزه مهندسین عمران با آن روبرو هستند. بسیاری از ما تجربه لرزیدن خانه‌ها و اداره‌هایمان بوسیله پدیده‌های زمینی در حالی که هیچ کاری از دست هیچ‌کس برنمی‌آید را داریم. همه ما بوسیله تلویزیون و دیگر رسانه‌های خبری از آثار مخرب جانی و مالی پدیده‌هایی نظیر زلزله، گردبادهای بزرگ (تورنادو)، آتش یا سیلاب مطلع می‌شویم. در مهندسی سازه، یکی از اهداف مهم این رشته، یافتن روشها و وسایل بهتر و نوتری جهت محافظت از سازه‌ها و کاهش و یا از بین بردن این اثرات مخرب می‌باشد. یکی از روشها که بوسیله پژوهشگران و طراحان می‌تواند اعمال شود معرفی طرح‌های مطمئن‌تر و ایمن‌تر بگونه‌ای که سازه‌هایی نظیر ساختمان‌ها و پل‌ها رفتار بهتر و مناسبتری در برابر تحریک‌های خارجی داشته باشند است. این رویه، بهرحال بصورت اقتصادی و تکنولوژیکی می‌تواند محدودیت‌هایی داشته باشد.

دیگر روش پیشنهادی ممکن در نظر داشتن رفتار سازه‌ها بمانند ماشین‌ها، هواپیما یا حتی انسان که بهنگام وارد آمدن نیروهای خارجی به آنها سازگاری مناسبی از خود نشان می‌دهند. ماهیچه‌های سازه‌ای، می‌تواند بهنگام خطر انعطاف‌پذیر بوده یا در زمان تغییر شرایط محیطی وضعیت مناسبی به سازه بدهد. این روش منجر به تحقیقات کنترل سازه‌ای فعال شد و حوزه جدیدی از پژوهش‌ها را در این زمینه گشوده که شروع آن در اوایل دهه ۱۹۷۰ اما اکنون در مرحله‌ای می‌باشد که بررسی سازه‌های بزرگ مقیاس در نظر بوده و سیستم‌های کنترل فعال در سازه‌های واقعی طراحی و نصب شده‌اند.

دلیل دیگری که کنترل سازه‌ای فعال در کانون توجه محققان و طراحان قرار گرفته است پیشرفت‌های سریع در تکنولوژی‌های موردنیاز جهت این کنترل می‌باشد. گسترش مفهوم کنترل فعال در ارتباط تنگاتنگ با پیشرفت‌ها در حوزه‌هایی نظیر کامپیوتر، تکنیک‌های اندازه‌گیری، ابزارها، کنترلگرها، عملگرها، مصالح و غیره می‌باشد. پیشرفت‌های روزمره جاری در این حوزه‌ها بخودی خود سبب توسعه تکنولوژی کنترل فعال گردیده است علاوه بر آن تأثیر بسزایی نیز در کلیه فاکتورهای اقتصادی مهم این روش‌ها داشته‌اند.

با توجه به نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی بدست آمده، امروز ضرورت دارد که این نتایج بصورت تکنولوژیکی برای سیستم‌های فعال تمام خودکار چهره عملی و واقعی به خود بگیرد. بصورت موازی، بهرحال، تعداد بزرگی از عوامل مهم باقیمانده و باید پیش از انجام کنترل سازه‌ای فعال نسبت به هماهنگی عمومی مهندسی عمران و مهارتهای ساخت مربوط به آن در سطح کلی اقدام شود. موارد گفته شده در بالا، هدف ما از نوشتن این کتاب می‌باشد.

در اینجا هدف، معرفی اصول پایه‌ای مربوط به کنترل سازه‌ای فعال به خوانندگان علاقمند می‌باشد که بطور مضاعف می‌توانند به منابع پیشرفته‌ای از اطلاعات که بروز بوده و موضوعات کاربردی را معرفی می‌کند دست پیدا کنند.

امیدواریم که مطالب این کتاب جهت خوانندگان مفید بوده و دانسته‌هایشان را در سطح بالاتری افزایش دهد و علاقمندی مضاعفی را درجهت مطالعات بیشتر در این حوزه که دارای پیشرفت سریع و هیجان‌انگیز می‌باشد ایجاد نماید.

فهرست مطالب:

مقدمه نویسنده
گفتار نخست
ارکان کتاب
گفتار دوم ـ سازه‌های کنترل شده فعال
گفتار سوم- الگوریتم و روش‌های کنترل
کنترل بهینه خطی کلاسیک
کنترل حلقه بسته
کنترل حلقه باز ـ بسته و کنترل حلقه ـ باز
ویژگی‌های قطب (pale Assign ment)
حالت بازخور خروجی
کنترل بهینه لحظه‌ای instantaneous optimal control
کنترل حلقه – بسته
کنترل حلقه باز- بسته
کنترل حلقه – باز
کنترل فضای مودی نابسته (IMSC)
کنترل حالت مرزی (Bounded State Control)
ضربه‌های تک جهته
دیگر الگوریتم‌های کنترل
گفتار چهارم- ملاحظات عملی
خطاهای مدل‌سازی و اثرات سرریز شدگی
اثر سرریز
جبران کردن سرریز
تأخیر زمانی
جبران تأخیر زمانی
روش بسط سری تیلور
رفتار غیرخطی مصالح
دقیق نبودن مشخصات سازه‌ای
محدود بودن تعداد حسگرها و کنترل کننده‌ها
مکان بهینه حسگرها و کنترل‌کننده‌ها
کنترل زمان گسسته
کنترل پیش بین
قابلیت اعتماد
ملاحظات دیگر
گفتار پنجم ـ مکانیزم کنترل و مطالعات آزمایشگاهی
کنترل مهاربندی فعال
آزمایشات مرحله دوم (مدل سازه‌ای سه طبقه
آزمایش یک ساختمان واقعی
میراگر جرمی فعال و هدایتگر جرمی فعال
مقایسه AMD و سیستم مهاربند فعال
مولدهای ضربه‌ای (پالسی)
باله‌های آیرودینامیک
مکانیسم‌های کنترل
گفتار ششم ـ بهینه‌سازی سازه‌های کنترل شده فعال
روابط حاکم
روش حل
پیوست A- اجزای سیستم‌های کنترل خطی
معادله حالت
تحلیل معادله حالت
پاسخ ضربه و ماتریس‌های تابع انتقال
ماتریس پاسخ فرکانسی
حالت ورودی پیشا (Random)
پایداری
کنترل پذیری و مشاهده پذیری