海洋平台振动模糊控制研究

在过去的三十年里,模糊逻辑控制在结构振动控制中得到了广泛的研究和应用.模糊逻辑控制具有很强的鲁棒性并且能够有效地处理非线性以及被控系统和外载荷的不确定性和不精确性,本文对于海洋平台振动模糊控制进行了研究.通过模态阻尼比的不确定性显示了模糊控制的鲁棒性,研究表明海洋平台的振动模糊主动控制是有效的、可行的,并且提高了平台的适用性和生存性.本文的方法毫无疑问为今后的海洋平台振动控制提供了一条新的途径.     

海洋平台低频线谱振动控制方法研究

针对已建海洋平台结构低频（30Hz以下）线谱振动控制难题,基于吸振原理,开展了低频线谱振动控制方法研究。讨论了动力吸振器与振动系统主结构最优质量比、阻尼比、频率比的取值范围,以及动力吸振器最优布置数量、布置位置等。以典型海洋平台板架结构为例,建立有限元模型,验证了动力吸振系统化方法的有效性,在此基础上,针对某海洋平台振动超标问题,开展了动力吸振系统化方法的工程应用研究,旨在为海洋平台低频线谱振动控制提供方法依据。     

海洋平台减振装置设计及振动控制仿真研究

提出一种海洋平台振动控制方案,将减振装置安装于平台相似模型上,根据平台模型结构和受到的激励不同,分别设计了控制垂直和水平振动两种结构形式.为了更有效地控制平台的振动,在不同结构参数下进行了振动控制仿真分析,得出了振动控制效果最好的参数区间.     

海洋平台的涡激振动研究及其分析方法

海洋平台的张力腿、立管以及海底管线的疲劳问题的一个主要根源就是波流引起的涡激振动.本文对海洋结构的涡激振动的研究发展、现状以及目前存在的主要问题做了论述,并重点介绍了涡激振动的理论和工程分析方法.     

波浪荷载作用下海洋平台半主动控制试验研究

为研究半主动控制方法对波浪荷载引起海洋平台振动控制的效果及特点,以一典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1∶50比例设计海洋平台结构模型,以磁流变阻尼器为半主动控制实现装置,优化设计半主动控制系统.在此基础上进行了规则波和不规则波2种工况下波浪水池模型试验,对平台在波浪荷载作用下的减振效果进行了研究.试验结果表明:磁流变阻尼器半主动控制系统能够对平台结构的振动进行有效地控制,且控制效果较稳定.     

海洋平台的振动试验方案及其模型设计

针对海洋平台的振动具有低频、高幅的特点，提出了振动主动控制的试验方案。振动主动控制可改善台上人员的工作条件、提高生产效率、延长海洋平台及台载机械使用寿命，已成为提升海洋平台综合性能的潜在技术手段。该试验装置包括振动试验模型、激振器、作动器、主机及DSP板、低通滤波器、信号放大器等。根据对海洋平台的类型、特点及振动控制研究的分析，设计了用于海洋平台振动主动控制试验的两个模型，一个用于研究水平面两个方向的振动，另一个用于研究纵向振动。海洋平台振动试验模型采用柔性较强的材料，支架模型采用刚性较强的槽钢。对于第一个模型进行了必要的强度和刚度计算。设计的模型可用于海洋平台的概念性振动主动控制试验，对海洋平台的振动主动控制提供理论指导。     

导管声子晶体结构带隙特性研究

海洋平台导管结构常受到洋流、台风等激励而振动,低频振动控制是评估海洋平台安全性的重要指标。针对海洋平台导管受低频振动控制问题,设计了基于布拉格机理的一维声子晶体导管。利用有限元法得到周期结构的带隙特性,然后分析一维周期声子晶体导管结构的纵向能带特性,在一维周期导管结构能带结构的基础上,进一步研究了周期结构单元的密度、弹性模量等材料参数和晶格常数、组分比、厚度等结构参数对一维周期导管结构的纵向振动带隙特性影响规律。结果表明:晶格常数和材料的组分比对带隙的起止频率、带隙宽度和中心频率影响明显;导管壁厚、导管密度和弹性模量对带隙的起止频率、带隙宽度和中心频率影响很小。     

海洋立管的涡激振动

海洋输流立管是海面与海底井口间的主要连接件，是海洋基础结构的关键组成部分，作为海面与海底的一种联系通道，既可用于浮式海洋平台，又可用于固定式平台及钻探船舶。立管在波浪及海流的作用下易发生涡激振动（VIV），涡激振动是深水立管设计的一个主要控制因素。对海洋立管涡激振动的工程背景、研究现状进行了介绍，对所做的研究工作进行了总结，并提出了研究中的不足之处及进一步研究的建议。     

基于极点配置的海洋平台粘弹性阻尼振动控制

对随机波浪激励的多自由度海洋平台模型进行动力分析,研究基于粘弹性阻尼器的海洋平台振动控制及阻尼器的位置优化,提出使用极点配置技术实现粘弹性阻尼器的优化定位;粘弹性阻尼器采用开尔文模型,将其对结构的作用看作是位移和速度的反馈控制.针对一海洋平台计算模型,在随机波浪载荷作用下进行平台振动响应分析及阻尼器的位置优化设计,结果表明采用极点配置技术设置粘弹性阻尼器,平台位移和加速度响应得到有效控制.     

海洋平台结构振动超标分析方法研究

针对某海洋平台甲板结构振动超标的问题,依次选取甲板板格、加筋板单元以及甲板板架为分析对象,研究了求解平台甲板板格、加筋板单元振动固有频率的解析方法以及板架结构振动固有频率的数值预报方法,对振动超标区的甲板结构振动固有频率进行了计算研究,并与试验结果对比。研究结果表明,平台甲板结构出现振动超标的主要原因是板架结构中加筋板单元的振动固有频率与激励频率重合引起的结构局部共振。所得计算方法和流程可应用于类似工程结构的振动预报和设计,具有一定的工程意义和研究价值。     

基于BP神经网络的深水自升式海洋平台半主动控制方法研究

传统的主动控制算法依赖于精确的结构模型,为了克服这一缺点,文中结合线性反馈控制方法和BP神经网络,提出一种适用于深水自升式海洋平台的半主动控制方法.以一深水自升式海洋平台为例,对其在极端海况下结构振动响应的控制效果进行了数值仿真,分析了不同环境载荷参数和平台参数情况下该方法的鲁棒性能.仿真结果表明:BP神经网络半主动控制方法能够有效的控制自升式平台振动响应,同时具有很好的鲁棒性能.     

海洋平台磁流变阻尼器振动控制模型试验

以一位于墨西哥湾的典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1:50比例设计海洋平台结构模型.在此基础上采用模糊控制原理设计以磁流变阻尼器(MR)为控制装置的半主动控制系统.在波浪水池中进行了多种工况模型试验,对平台在规则波、不规则波作用下的减振效果进行了试验研究.试验结果表明,采用模糊原理设计的磁流变阻尼器半主动控制系统能够对海洋平台结构的振动进行有效的控制,且控制效果稳定.     

基于灰预测和粗神经网络的海洋平台逆控制研究

导管架式海洋平台在随机波浪等外载荷作用下极易产生有害振动,且其动力响应具有极强的非线性和时变性,采用被动控制方法和基于精确数学模型的主动控制方法控制海洋平台的有害振动很难达到理想的控制效果.为此文中将灰预测和粗神经网络相结合,提出了一种基于灰预测和粗神经网络的预测逆控制方法,并将其与动态刚度阵法相结合用于导管架式海洋平台的振动主动控制中.数值算例分析表明此种控制方法可有效地控制波浪和风载荷作用而引起的导管架式平台的有害振动,并能解决由于控制信号传输等原因引起的时滞问题.     

地震载荷作用下海洋平台振动控制仿真研究

分别以海洋平台的前三阶固有频率作为被控频率，振动控制系统的参数在最优参数区间内取值，应用ANSYS有限元分析软件，对海洋平台在三维地震载荷作用下的振动控制进行仿真研究。结果表明，地震载荷作用下，振动控制系统具有明显的减振效果，减振率都在60％以上。控制平台的第一阶固有频率可以得到很好的振动控制效果。同时控制平台的前二、三阶固有频率，振动控制效果存Y和Z方向有所提高，分别为10％和20％左右。     

CCS与海洋石油工程公司签订“863”项目合同

日前．中国船级社与海洋石油工程股份有限公司签订了“《海上平台振动检测与结构安全评估指南》编制发布及现役海洋平台结构安全评估软件系统验证技术服务”项目合同。该项目是以海洋石油工程股份有限公司为依托的863项目“基于振动检测的现役海洋平台结构安全评估技术研究”的子课题。     

导管架式海洋平台自适应预测逆控制研究

文章提出了一种新的基于动态刚度阵法的导管架式海洋平台模糊神经网络自适应预测逆控制模型。该模型是通过安放在海洋平台桩腿上的压力传感器实时采集海洋平台所受波浪力,然后应用动态刚度阵法快速而准确地计算出平台顶部的响应,再将此响应作为模糊神经网络预测逆控制器的输入信号,预测出下一时刻平台顶部的控制力来对海洋平台振动响应进行控制;同时,通过反馈的自适应预测逆控制器来减小扰动和前馈控制的误差。为了验证该模型的抗干扰能力,文中还对有随机风载荷扰动情况下的导管架式海洋平台主动控制进行了研究。最后的数值算例结果表明,文中所提出的导管架式海洋平台主动控制模型具有较强的抗干扰能力,能很好地解决控制系统中存在的时滞问题,可有效地控制导管架式海洋平台的振动响应。     

海洋柔性柱体涡激振动抑制装置研究进展

涡激振动是导致海洋柱体结构疲劳损伤的主要原因之一。海洋工程中大型柱体如海洋立管系统、Spar平台等柱体结构大多数运行工况都在超临界、过临界区间,但目前对于超高雷诺数涡激振动抑制装置的研究较少。本文概述涡激振动抑制装置的主要种类、设计方法以及研究进展和难点,并针对涡激振动抑制装置的发展趋势进行展望和提出建议。     

在役海洋平台新增大型动设备引起的振动分析

针对在役海洋平台因新增动设备引起的振动问题，梳理了设备激励下的平台结构振动分析流程和评价准则。以某在役平台及其新增橇装透平发电机组为例，应用SACS和ANSYS软件建立数值仿真模型，进行结构模态和动响应分析，计算和评估橇装设备与平台结构的频率裕度，以及甲板在设备激励下的局部振动响应。结果表明：平台的结构频率储备和局部振动响应值分别满足ISO标准和CCS指南的要求。评估方法可为在役平台新增橇装动设备提供技术支持。     

装船机俯仰机构平台振动控制方法研究

基于对装船机俯仰机构平台振动原因的分析,重点介绍机械设备钢结构振动控制的分类方法,以及利用振动控制理论对装船机俯仰平台的振动实施控制的基本方法.以黄骅港煤码头二期工程SL6装船机为例,详细介绍了装船机俯仰机构平台振动控制的方法,为类似码头工程的建设提供借鉴和参考.     

基于人工神经网络的海洋平台振动主动控制

将经典最优控制算法与人工神经网络相结合，采用BP神经网络模型，实现了受随机波浪力作用下的海洋平台的振动主动控制。由于神经网络的鲁棒性、容错性和很好的泛化能力，仿真结果表明控制是可行、有效的，并且克服了传统算法本身的时滞问题，为海洋平台的振动控制提供了一条新的思路。