海洋平台动力响应分析与振动控制技术研究

【摘要】： 海洋平台在服役期内会受到风、浪、流甚至是冰、地震荷载的作用。这种长期、连续的作用会导致平台在使用过程中发生明显、持续的振动，从而加剧平台的疲劳破坏、降低系统的可靠度，甚至影响平台的正常生产活动，因此近年来，利用振动控制技术来减轻海洋平台在环境荷载作用下的振动问题，日趋重要。 本文的研究是结合国家自然科学基金项目“海洋平台结构系统的辨识和结构振动控制技术研究”开展的。在充分了解国内外有关结构振动控制理论研究现状的基础上，本文考虑了海洋平台在随机波浪作用下所表现的动力特性，及振动控制技术在应用于海洋平台过程中的一些理论和技术问题，对海洋平台振动控制技术和一些相关问题进行了较为深入的研究。本文的研究内容主要包括： 采用有限元方法，建立了海洋平台的数学模型，并分别从频域和时域的角度分析了平台的动力响应特性。 提出了适用于海洋平台的前馈-反馈振动控制方法，在控制器的设计中，考虑了噪声(动态噪声和测量噪声)的影响，及AMD冲程、控制力大小受到限制等实际情况。 建立了海洋平台-主动控制装置的不确定性数值模型，在此基础上，研究了带有一定鲁棒性的H_2控制技术对海洋平台的振动控制效果，给出了在考虑AMD冲程及作动器出力限制时，H_2控制器的设计方法。 建立了包含时间滞后的海洋平台-主动控制装置的振动控制方程，分析了时间滞后对主动控制所产生的不利影响。 基于Taylor基数法和预测控制方法，研究了既适用于反馈控制系统又适用于前馈-反馈控制系统的时滞补偿方法一直接展开补偿法和一步预测补偿法。 基于MATLAB6.1语言，开发了振动控制系统的仿真应用软件。