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.     

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.     

海洋平台磁流变模糊半主动振动控制研究

为更有效地减小海洋平台动力响应,采用基于模糊控制算法的磁流变阻尼器对海洋平台的振动进行控制.以海洋平台位移响应误差和误差变化为输入变量、以最优控制力为输出变量,优化设计出模糊控制器,根据磁流变半主动控制算法提供接近于最优控制力的半主动控制力.数值仿真结果表明:在模糊磁流变控制中,无论是对于位移反应、速度反应还是加速度反应都可以实现非常有效的控制.     

海洋平台结构振动控制研究综述

海洋平台结构的振动将会影响工作人员的身心健康,导致结构疲劳和破坏,降低平台的实用性、生存性以及可操作性,给海上油气顺利开采带来一系列的威胁。本文主要对海洋平台结构振动控制的研究和应用现状做了简要的介绍,并重点介绍了被动控制、主动控制以及半主动控制技术。最后提出了海洋平台结构振动控制存在的一些问题。     

基于ANSYS的舰船桅杆振动半主动神经网络控制仿真

舰船桅杆在风载、船舶横摇惯性载荷以及由螺旋桨引起的桅杆基础加速度激励等载荷作用下,其顶部雷达处会产生较大的转角振动,严重影响雷达追踪的分辨率.文中以磁流变液阻尼器(Magneto-Rheological Damper)为作动器,采用神经网络模拟该阻尼器的逆向动特性,并运用独立模态空间控制算法设计了半主动控制系统.研究了基于ANSYS平台的振动半主动控制实现方法,并最终在ANSYS中实现了基于磁流变阻尼器的舰船桅杆振动半主动控制.数值计算结果表明,文中设计的控制系统能有效地减小桅杆顶部雷达的转角振动,基于ANSYS实现结构振动控制仿真是可行的.     

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。     

潜艇浮筏隔振系统的半主动变结构控制

对带有电流变液智能阻尼器的双层浮筏隔振系统设计了一种半主动输出反馈变结构控制器。根据滑模运动方程稳定的 Hurwitz 判据选择滑模面矩阵。半主动控制条件限制电流变阻尼器可控阻尼力对隔振系统做负功,耗散振动能量。仿真分析了浮筏隔振系统在扫频激励信号下的力传递率及在双频激励信号下的输入力与输出力曲线。同时还仿真分析了双频激励信号作用下半主动静态输出反馈变结构控制下的双层浮筏隔振系统在系统参数出现摄动时的鲁棒性。仿真结果表明：半主动输出反馈变结构控制下的浮筏隔振系统的减振效果要远好于最优被动阻尼系统,对系统参数摄动也具有很强的鲁棒性。     

基于模糊控制的舰船桅杆振动半主动控制研究

针对舰船桅杆在外载荷作用下产生的基础激励对其雷达等设备造成转角振动的问题,设计一种复合式的半主动的桅杆振动控制系统。根据航行中舰船的桅杆振动特性,采用基于磁流(MR)变阻尼器和并联机构的复合式半主动减振控制装置。针对复合控制器具有较高的非线性的特性,采用模糊控制的非线性映射功能,建立半主动控制系统。同时,基于Ansys平台,使用APDL对设计的复合式半主动控制系统进行仿真计算。选取某型舰船桅杆振动为研究对象,仿真结果表明本文所提方法能够有效的降低桅杆振动。     

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.     

半主动浮筏隔振系统的模糊PID控制

对带有电流变液智能阻尼器的半主动双层浮筏隔振系统设计了一种模糊PID控制器.将半主动浮筏隔振系统中间质量的位移及其导数作为模糊控制器的输入,PID控制器的三个增益参数作为其输出,利用电流变液智能阻尼器的阻尼力可随电压变化的特性来降低中间质量的振动.仿真分析了多种激励下浮筏隔振系统的输出力响应.仿真结果表明:与最优被动阻尼和电流变液阻尼器最大阻尼系统相比,模糊PID控制下的半主动浮筏隔振系统的减振效果最好.     

主动质量驱动器对导管架式海洋平台振动控制效果研究

采用前馈-反馈控制方法设计主动质量驱动系统AMD(Active Mass Damper)的控制器.为了获得最优控制效果,采用一白噪声过程通过滤波器近似随机波浪力谱,将海洋平台-AMD的动力学方程转化为符合前馈-反馈控制要求的增广状态空间表达形式,并推导出了最优控制力的计算公式.以一典型平台为算例,数值模拟了在AMD控制装置作用下海洋平台的动力响应、比较了AMD在分别采用前馈-反馈控制方法和反馈控制方法进行设计时对平台的振动控制效果、分析了AMD对海洋平台振动控制的特点.     

基于模态曲率法的海洋平台结构损伤识别与定位研究

针对海洋平台结构特点,将海洋平台结构分为若干子结构,基于模态曲率法结合模态应变发展了一种适用于海洋平台结构的损伤识别与定位方法.为了验证该方法的可行性和有效性,以一典型导管架平台为数值算例,建立有限元损伤模型,分别进行了单构件损伤及多构件损伤时的识别效果研究.数值计算结果表明将模态曲率法和应变模态相结合进行海洋平台的损伤识别与定位是切实可行的.     

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。     

主动质量驱动器对导管架式海洋平台振动控制效果研究

采用前馈-反馈控制方法设计主动质量驱动系统AMD(Active Mass Damper)的控制器。为了获得最优控制效果，采用一白噪声过程通过滤波器近似随机波浪力谱，将海洋平台-AMD的动力学方程转化为符合前馈-反馈控制要求的增广状态空问表达形式，并推导出了最优控制力的计算公式。以一典型平台为算例，数值模拟了在AMD控制装置作用下海洋平台的动力响应、比较了AMD在分别采用前馈-反馈控制方法和反馈控制方法进行设计时对平台的振动控制效果、分析了AMD对海洋平台振动控制的特点。     

基于磁流变阻尼器的舰船桅杆振动半主动模糊控制

舰船桅杆在恶劣海况环境下振动非常严重,特别是顶部雷达处有较大的转角振动,严重影响雷达追踪的分辨率.文章基于磁流变阻尼器(MR Damper),采用双输入单输出模糊控制算法实现桅杆振动半主动控制.针对磁流变阻尼器滞回模型具有高度非线性的特性,借助神经网络技术,建立其逆向动特性数学模型,从而达到实现半主动控制的目的.基于ANSYS平台采用APDL命令流仿真实现了桅杆结构振动的模糊半主动控制,仿真结果表明模糊控制能有效地减少桅杆顶部雷达的转角振动.     

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。     

海洋平台模块钻机滑移技术优化设计

针对海洋平台模块钻机在滑移作业过程中滑轨出现划痕的问题,分析划痕产生的原因和机理,结合海洋模块钻机框架式结构特点,采用增设滑移垫板的优化方案,以渤海某平台模块钻机为例,从材料选取、结构优化以及安装方案等方面对方案进行分析,结果表明,方案满足模块钻机设计要求,应用效果良好。     

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.     

H2控制方法中加权函数对海洋平台振动控制效果的影响分析

采用具有鲁棒性能的H2控制方法对海洋平台的过度振动进行控制,给出与控制效果相关的加权函数W1和与控制力相关的加权函数W2的表达形式,以一典型平台为例,重点分析加权函数中各参数对振动控制效果及所需控制力的影响趋势,并对加权函数中的各参数进行敏感性分析。