[發(fā)明專利]一種基于切換控制系統(tǒng)的海洋平臺振動控制策略

有效

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• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108646798B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒文成;錢科威;李實(shí);毛駿;向崢嶸
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G05D19/02
• 分類號: G05D19/02
• 代理公司: 南京蘇創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32273
• 代理人: 張學(xué)彪

本發(fā)明公開了一種基于切換控制系統(tǒng)的海洋平臺振動控制策略，針對基于APTMD的海洋平臺設(shè)計切換控制策略，主要包括：在計算機(jī)數(shù)字采樣下的切換振動控制，含不完全傳感器測量數(shù)據(jù)的切換振動控制，含參數(shù)不確定的切換振動控制，含輸入時延的切換振動控制以及多目標(biāo)切換振動控制，并以海洋平臺為研究對象，設(shè)計海洋平臺—APTMD結(jié)構(gòu)模型在波浪力、風(fēng)力、地震波等環(huán)境激勵下的振動臺試驗，研究主動與被動切換振動控制的減振效果，驗證切換系統(tǒng)理論應(yīng)用于海洋平臺振動控制的合理性和有效性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于切換控制系統(tǒng)的海洋平臺振動控制策略，屬于海洋平臺振動控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

當(dāng)前世界能源危機(jī)日益嚴(yán)重，石油資源供求將長期偏緊。從1993年開始，我國石油產(chǎn)品處于供不應(yīng)求狀態(tài)。而且進(jìn)入21世紀(jì)以后，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國石油產(chǎn)品的對外依存度不斷增加，這一現(xiàn)狀迫使我們盡一切辦法尋找更多的石油，如今海上油田開采比例明顯增加。海洋平臺作為海洋油氣資源開發(fā)的基礎(chǔ)性設(shè)施，自1947年墨西哥Couissana海域建造第一座鋼制海洋石油開采平臺以來，世界上已建造近6000座海洋石油開采平臺。我國自20世紀(jì)60年代起開始在渤海勘探和開發(fā)海上石油以來，目前已建成海洋平臺100余座。隨著我國渤海油田的大開發(fā)，還有大量海洋平臺將要建造。

大型柔性海洋平臺一般表現(xiàn)為以下特征：(1)固有頻率低；(2)本質(zhì)上的分布參數(shù)系統(tǒng)，具有強(qiáng)耦合性和非線性；(3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，參數(shù)易變，所受外載荷具有不確定性。海洋平臺作為海洋資源開發(fā)的基礎(chǔ)性設(shè)施、海洋生產(chǎn)生活的基地，會受到風(fēng)、浪、流、冰和地震等環(huán)境載荷的作用。海洋平臺結(jié)構(gòu)造價昂貴、失效后果嚴(yán)重，其運(yùn)行安全狀況受到了人們的普遍關(guān)注。

海洋平臺的冰激振動控制屬于大型結(jié)構(gòu)的振動控制，對控制裝置的要求是需要提供很大的控制力，同時需要考慮到在環(huán)境作用下有很高的可靠性能。目前采用的結(jié)構(gòu)控制方法主要分為被動控制，主動控制和半主動控制。被動控制系統(tǒng)指所有的振動結(jié)構(gòu)消耗能量都是通過內(nèi)力、摩擦、裂紋和塑性變形等等來實(shí)現(xiàn)的，其中包括調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)。主動控制系統(tǒng)是基于某種控制算法由采集的輸入或(和)輸出信息來確定控制力，并由驅(qū)動器借助外界能源將控制力施加于結(jié)構(gòu)上以達(dá)到減振的目的，其中包括主動質(zhì)量阻尼系統(tǒng)(AMD)。半主動控制系統(tǒng)是指利用控制機(jī)構(gòu)來主動調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的參數(shù)，使結(jié)構(gòu)參數(shù)處于最優(yōu)狀態(tài)，所需的外部能量比控制力型小得多。比起主動控制，結(jié)構(gòu)性能可變性主動控制更容易實(shí)施而且更為經(jīng)濟(jì)，但仍具有主動控制的缺點(diǎn)。

將切換控制的思想引入海洋平臺的振動控制中，可以使主動控制和被動控制協(xié)調(diào)起來共同工作，這種控制系統(tǒng)充分利用了被動控制與主動控制各自的優(yōu)點(diǎn)，它既可以通過被動控制系統(tǒng)大量耗散振動能量，有可以利用主動控制系統(tǒng)來保證控制效果，比單純的主動控制能節(jié)省大量的能量。因此，本發(fā)明提出了一種基于切換控制系統(tǒng)的海洋平臺振動控制策略。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，提出的具體技術(shù)方案如下：

一種基于切換控制系統(tǒng)的海洋平臺振動控制策略，其特征在于,包括以下步驟：

步驟1：使用主動-被動復(fù)合調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(APTMD)對海洋平臺振動進(jìn)行控制并采用在AMD和TMD間進(jìn)行切換的振動控制策略；

步驟2：切換律準(zhǔn)則研究；

步驟3：在計算機(jī)數(shù)字采樣下切換振動控制；

步驟4：含不完全傳感器測量數(shù)據(jù)的切換振動控制；

步驟5：含不確定參數(shù)的切換振動控制；

步驟6：含輸入時延的切換振動控制；

步驟7：多目標(biāo)的切換振動控制；

步驟8：海洋平臺主動與被動切換振動控制。