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基于粘弹性阻尼器的海洋平台振动控制

马海龙  
【摘要】: 海洋平台受风、浪、流和冰等环境荷载的作用,这些外荷载具有显著的长期性、连续性特点,因此,海洋平台在使用过程中存在着较陆上结构更为明显、持续的振动问题。本文在总结了国内外对海洋平台振动控制研究现状的基础上,对海洋平台粘弹性阻尼控制技术进行研究,提出采用粘弹性阻尼器对海洋平台进行振动控制的策略。分别采用规则波理论和随机波理论描述海浪模型,通过线性化的Morison方程计算平台承受的波浪力。分析粘弹性阻尼器的性能,建立粘弹性阻尼器的模型,根据实际环境条件,设计了粘弹性阻尼器。基于现代控制理论研究了海洋平台粘弹性阻尼器控制系统,建立海洋平台粘弹性阻尼控制系统的运动方程以及相应的状态空间方程,编制了相应的计算程序,并进行数值仿真计算。粘弹性阻尼器安装位置的优化,是提高振动控制效果和效率的关键问题。研究了极点配置技术,对粘弹性阻尼器进行位置优化配置,同采用将粘弹性阻尼器设置在平台层间位移均方差最大处作了比较。考虑波浪峰值先后到达相邻平台的时间不同,研究了采用粘弹性阻尼器的相邻海洋平台的振动控制;分析了利用粘弹性阻尼器对海洋平台进行振动控制的有效性。 本文的研究表明采用粘弹性阻尼器对海洋平台的振动进行控制是有效的,由于它不需外界输入能量,无主动控制、半主动控制的延时滞后问题,且装置简单、不易失稳,使用寿命长,比主动控制、半主动控制容易实施且更经济,而且控制效果能满足要求,所以,具有较大的研究和应用价值。


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