DECENTRILIZED H2/LQG CONTROLLER WITH WIRELESS FEEDBACK SYSTEM FOR CABLE STATE \r\nBRIDGE UNDER SEISMIC LOADING
O n e o f t h e m a i n c o n c e r n s i n t h e a p p l i c a t i o n o f a c t i v e a n d s e m i-a c t i v e s t r u c t u r a l c o n t r o l i n l a r g e s c a l e s t r u c t u r e s, a s a s e i s m i c p r o t e c t i o n s t r a t e g y, i s t h e c o n s i s t e n c y a n d r e l i a b i l i t y o f r e a l-t i m e d a t a t r a n s m i s s i o n. C o a x i a l c a b l e s, a s t h e p r i m a r y c o m m u n i c a t i o n l i n k, p r o v i d e r e l i a b l e l i n k s f o r t r a n s f e r r i n g d a t a. H o w e v e r, t h e i r i n s t a l l a t i o n i s t i m e c o n s u m i n g a n d c o s t l y, a n d i t i s a t i r e s o m e t a s k t o c h a n g e s y s t e m a r c h i t e c t u r e a n d r e r o u t e w i r e s, e s p e c i a l l y i n l a r g e-s c a l e s t r u c t u r e s. W i r e l e s s s e n s o r s a n d c o m m u n i c a t i o n h a v e t h e p o t e n t i a l t o s i g n i f i c a n t l y r e d u c e t h e c o s t a n d i n c r e a s e t h e a r c h i t e c t u r e f l e x i b i l i t y o f a f e e d b a c k s t r u c t u r a l c o n t r o l s y s t e m. H o w e v e r, r e p l a c i n g c o a x i a l c a b l e s w i t h w i r e l e s s c o m m u n i c a t i o n c h a n n e l s h a s d r a w b a c k s, s u c h a s t h e c o o r d i n a t i o n o f s e n s i n g a n d c o n t r o l n o d e s, c o m m u n i c a t i o n r a n g e, f e e d b a c k t i m e d e l a y a n d p o t e n t i a l d a t a l o s s. F e e d b a c k t i m e d e l a y, d u e t o w i r e l e s s c o m m u n i c a t i o n, w i l l c a u s e d e g r a d a t i o n t o t h e p e r f o r m a n c e o f a s t r u c t u r a l c o n t r o l s y s t e m. A d e c e n t r a l i z e d c o n t r o l s t r a t e g y i s p r o p o s e d a s a r e m e d y t o i m p r o v e t h e p e r f o r m a n c e o f t h e s y s t e m d u e t o t i m e d e l a y. I n d e c e n t r a l i z e d c o n t r o l s t r a t e g i e s, a l a r g e c o n t r o l s y s t e m i s d i v i d e d i n t o d i s t r i b u t e d s u b-s y s t e m s. E a c h s u b-s y s t e m h a s i t s o w n c o n t r o l l e r. T h e s e c o n t r o l l e r s m a k e c o n t r o l d e c i s i o n s t h r o u g h a c q u i r i n g d a t a f r o m l o c a l a n d n e i g h b o u r i n g s e n s o r s. O n t h e o t h e r h a n d, i n l a r g e s c a l e s t r u c t u r e s, l a r g e n u m b e r s o f d e g r e e s o f f r e e d o m c a u s e n u m e r i c a l d i f f i c u l t i e s i n d y n a m i c a n a l y s i s a n d m a y i n c r e a s e r e q u i r e m e n t s o f s t o r a g e s i n c o m p u t a t i o n. T h e r e d u c e d-o r d e r s y s t e m s o l v e s t h i s p r o b l e m i f i t a c q u i r e s t h e e s s e n t i a l p r o p e r t i e s o f t h e f u l l-o r d e r m o d e l, s u c h a s p a s s i v i t y a n d s t a b i l i t y. A u s e f u l m e t h o d o f t h e r e d u c e d o r d e r m o d e l i s S i n g u l a r V a l u e D e c o m p o s i t i o n (S V D). I n S V D, t h e s y s t e m i s t r a n s f o r m e d t o a b a s i s w h e r e t h e s t a t e s a r e t h a t a r e d i f f i c u l t t o r e a c h o r o b se r v e. T h e n, t h e r e d u c e d m o d e l i s o b t a i n e d s i m p l y b y t r u n c a t i n g t h e s t a t e s w h i c h h a v e t h i s p r o p e r t y. T h i s s t u d y p r e s e n t s t h e f e a s i b i l i t y o f d e v e l o p i n g a d e c e n t r a l i z e d c o n t r o l l e r u s i n g H2/L Q G a s a r o b u s t-o p t i m u m a l g o r i t h m i n a c a b l e-s t a y e d b r i d g e. D u e t o t h e l a r g e-s c a l e o f t h e s t r u c t u r e, t h e o r d e r o f t h e m o d e l i s r e d u c e d u s i n g t w o d i f f e r e n t r e d u c t i o n m e t h o d s i n f i n i t e t i m e a n d f r e q u e n c y. T h e c o n t r o l l e r i s d e v e l o p e d i n c e n t r a l i z e d a n d d e c e n t r a l i z e d s o l u t i o n s. T h e d e c e n t r a l i z e d c o n t r o l l e r, t h r o u g h d e v e l o p i n g a g r a d i e n t-b a s e d m e t h o d, i s d e s i g n e d t o e f f i c i e n t l y s o l v e t h e s y s t e m c l o s e d-l o o p H2 o p t i m i z a t i o n p r o b l e m. T h e s t r u c t u r a l r e s p o n s e s i n c e n t r a l i z e d a n d d e c e n t r a l i z e d s o l u t i o n s a r e c o m p a r e d e a c h o t h e r w i t h t i m e d e l a y i n d a t a t r a n s m i s s i o n. R e s u l t s i n d i c a t e t h a t f o r l a r g e-s c a l e b r i d g e s w i t h a t i m e d e l a y e d d a t a c o m m u n i c a t i o n i s s u e, t h e H2/L Q G c o n t r o l l e r i n t h e d e c e n t r a l i z e d s o l u t i o n g i v e s t h e m a x i m u m r e d u c t i o n o f r e s p o n s e i n d i c e s i n c o m p a r i s o n w i t h o t h e r s t r a t e g i e s.
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