Active vibration control in building-like structures submitted to earthquakes using multiple positive position feedback and sliding modes

Control activo de vibraciones en estructuras tipo edificio sometidas a sismos utilizando múltiple retroalimentación positiva de la posición y modos deslizantes

This work deals with the structural and dynamic analysis of a building-like structure consisting of a three-story building with one passive/active vibration absorber. The base of the structure is perturbed using a shaker, providing excitation forces and noisy excitations emulating ground transportation, underground railways and earthquakes, quite common in Mexico City. It is considered a realistic seismic record of 8.1Mw occurred at Mexico City, containing some resonant frequencies of the structure. The mechanical structure is modeled using Euler-Lagrange methodology and validated using experimental modal analysis techniques. The active control scheme is synthesized to actively attenuate the noise and vibration system response, caused by noisy excitation forces acting on the base, by employing Multiple Positive Position Feedback and Sliding Mode Control to improve the closed-loop system response and, simultaneously, attenuate three vibration modes. Simulation and experimental results describe the overall system performance.

Este trabajo considera el análisis estructural y dinámico de una estructura tipo edificio de tres pisos con un absorbedor de vibraciones pasivo/activo. La base de la estructura se perturba con un generador de vibraciones, proporcionando fuerzas de excitación y ruido emulando transporte terrestre, trenes subterráneos y sismos, comunes en la Ciudad de México. Se considera un registro sísmico real de magnitud 8.1Mw, conteniendo algunas frecuencias resonantes de la estructura. La estructura mecánica se modela con la metodología de Euler-Lagrange y se valida con técnicas de análisis modal experimental. El esquema de control activo se diseña para atenuar la respuesta vibratoria del sistema, ocasionada por las fuerzas armónicas que actúan en la base, empleando múltiple retroalimentación positiva de la posición y control por modos deslizantes para mejorar la robustez del sistema en lazo cerrado y atenuar tres modos de vibración. Resultados en simulación y experimentales describen el desempeño del sistema completo.