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《中国海洋大学》 2004年
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随机波浪载荷激励下海洋平台振动控制技术研究

陆建辉  
【摘要】:随着我国近海油气资源的开采,工程设施的建设急需一套实时检测/监测、预警和控制等技术安全保障措施,海洋平台的振动控制技术研究正是适于这种需要提出的。近年来,岸上结构振动控制技术得到迅速发展,但对海上结构而言,这一方面的研究成果甚少。本文针对某海洋平台的振动治理工程,以平台振动控制为主线,进行海洋平台振动控制等相关技术研究,主要包括以下几个方面内容: 海洋平台结构系统参数辨识 包括模态参数辨识和物理参数辨识;研究利用环境激励技术对平台动力参数进行辨识,数值模拟表明对低阶模态参数辨识有较高精度。建立剪切型结构模型物理参数识别递推公式,阐明了利用完整结构模态信息和非完整信息进行辨识的差异,指出引起误差的原因。 结构振动控制模型 结构振动控制需要精确的系统数学模型,同时控制的实时性要求系统的模型阶数不能过高。采用动力减缩技术,得到适于振动控制研究的平台减缩模态,在随机环境载荷激励下,减缩模型与有限元模型两者位移响应具有较好一致性。 平台振动测试数据分析 分析海洋平台测量数据,得到平台基频的漂移性及其量值,结合数值分析结果阐明引起过度振动的原因,为平台振动治理提供依据。 平台振动粘弹性阻尼控制 根据CII平台所处海域环境条件,采用粘弹性阻尼振动控制技术,对阻尼器在实际平台上的安装位置、振动控制效果等作了评价。对所设计的粘弹性阻尼器,平台顶层甲板位移均方根差下降32.3%,加速度均方根差下降38.9%。 基于TMD的变刚度主动振动控制技术 建立基于TMD变刚度半主动振动控制实施技术路线、控制策略等,设计VSTMD控制系统,考虑了保证VSTMD装置长期有效、可靠工作的作动器校正措施;采用一次强风暴波面实测数据模拟长期非平稳波浪载荷,评价所设计的VSTMD装置对海洋平台振动控制的有效性。在一次风暴潮过程中,安装VSTMD后,平台上甲板位移均方根差最多下降50%,平均下降30.2%。
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