Diseño de compensación y control adaptativo temporal condicional para simulación híbrida en tiempo real multiaxial

El rendimiento estructural de la infraestructura crítica durante eventos extremos requiere pruebas para comprender la dinámica compleja. Las pruebas en mesa de sacudidas de edificios para evaluar la integridad estructural son costosas y requieren instalaciones especiales que puedan permitir la construcción de especímenes de prueba a gran escala. Una alternativa atractiva es una técnica de prueba ciberfísica conocida como Simulación Híbrida en Tiempo Real (RTHS), donde una estructura a gran escala se descompone en subestructuras físicas y numéricas. Un sistema de transferencia crea la interfaz entre las subestructuras físicas y numéricas. El desafío ocurre al usar múltiples actuadores conectados con un acoplador (es decir, el sistema de transferencia) para crear traslación y rotación en la interfaz. Las estrategias de control de seguimiento tienen como objetivo reducir los errores de retardo de tiempo para crear los desplazamientos deseados que consideran la dinámica compleja. Este documento propone dos metodologías de control adaptativo para simulaciones híbridas en tiempo real multiaxiales que mejoran las capacidades para un mayor grado de acoplamiento, límite, complejidad y reducción de ruido. Un método de control integra el controlador proporcional derivado integral (PID) con una compensación de series temporales adaptativas condicionales (CATS) y un desacoplador inverso. El segundo método de control propuesto se basa en un Control Predictivo Basado en Modelos (MPC) acoplado con la compensación CATS. El rendimiento de los métodos propuestos se evalúa utilizando el problema de control de referencia virtual multiaxial que consiste en un marco de acero como subestructura experimental. El sistema de transferencia consiste en un acoplador que conecta dos actuadores hidráulicos que generan la traslación y rotación que actúan en la unión. A través de un análisis de sensibilidad, se ajustaron los parámetros para los componentes del desacoplador, la compensación CATS y el diseño del control para PID, LQG y MPC. Se evalúan resultados comparativos entre diferentes métodos de control basados en criterios de rendimiento, incluyendo factores críticos como la reducción en el retardo de tiempo de ambos actuadores. Los hallazgos de la investigación en este artículo mejoran los sistemas de control de seguimiento para el RTHS multiaxial de estructuras de edificios sometidas a cargas sísmicas. Proporciona información sobre la robustez de los métodos de control de seguimiento propuestos para abordar la incertidumbre y mejora la comprensión de controladores de múltiples salidas que podrían utilizarse en futuras pruebas ciberfísicas de infraestructura civil sometida a desastres naturales.