【摘要】：隨著海洋技術(shù)的發(fā)展,各種用途的海洋平臺越來越多地出現(xiàn)在環(huán)境惡劣的深海中。這些大型柔性海洋平臺一般表現(xiàn)為以下特征:(1)固有頻率低,且低階模態(tài)接近于波浪分布中多數(shù)子波的頻率范圍;(2)分布參數(shù)系統(tǒng),具有強(qiáng)耦合性和非線性;(3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,參數(shù)易變,所受外載荷具有不確定性。因此無論是在正常海況還是在極限海況,即使強(qiáng)度足夠,但是在風(fēng)浪流等環(huán)境載荷的作用下,平臺都有可能產(chǎn)生過大的振動響應(yīng)。過大的振動將會危害人員身心健康、威脅結(jié)構(gòu)安全、降低平臺設(shè)備的精確性和可靠性、削弱平臺的適應(yīng)性和生存性能,因此有效地控制平臺的振動響應(yīng)就顯得非常重要。然而對于海洋平臺這種大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)而言,僅僅靠加強(qiáng)平臺結(jié)構(gòu)來被動地抵御波浪載荷、風(fēng)載荷和地震載荷等的作用,不僅會大大增加平臺造價(jià),而且由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜性以及載荷的不確定性等,將會難以達(dá)到預(yù)期的效果。 土—結(jié)構(gòu)動力相互作用將會對海洋平臺動力特性產(chǎn)生不可忽視的影響。論文對考慮土—結(jié)構(gòu)動力相互作用的海洋平臺自振特性進(jìn)行了深入的研究,通過將平臺樁腿模擬成Winkler彈性地基梁,將土層對平臺樁腿的耦合作用轉(zhuǎn)化為沿樁腿連續(xù)分布的線彈性彈簧和依賴頻率的阻尼器來表示。使用ANSYS軟件對導(dǎo)管架平臺的自振特性進(jìn)行了分析計(jì)算;根據(jù)結(jié)構(gòu)控制的需要,對海洋平臺模型簡化計(jì)算方法進(jìn)行了探討,從而也為下一步海洋平臺振動控制進(jìn)行了有益的探索。 結(jié)構(gòu)振動控制方式目前研究最多的是被動控制和主動控制兩種。雖然被動控制安裝簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,在土木工程、航空航天、船舶與海洋工程等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,但是被動控制本身也具有一些不可克服的缺陷,主動控制能夠比被動控制取得更好的控制效果。在過去的幾十年中國內(nèi)外專家學(xué)者已經(jīng)對海洋平臺結(jié)構(gòu)控制進(jìn)行了廣泛的研究,并且取得了豐碩的成果。海洋平臺結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)易變,要想得到平臺和外部激勵(lì)的精確數(shù)學(xué)模型是非常困難的,甚至是不可能的。傳統(tǒng)的控制方法在解決難以精確建模的海洋平臺結(jié)構(gòu)控制問題時(shí)遇到了巨大的困難。結(jié)構(gòu)振動智能主動控制技術(shù)可以有效地解決傳統(tǒng)控制方法難以奏效的海洋平臺振動控制問題。 采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督控制與預(yù)測控制模式,通過將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為控制器與預(yù)測器兩種方法來獲得平臺的主動控制序列,計(jì)算結(jié)果表明基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋平臺振動主動控制是完全可行的、有效的。L.A.Zadeh教授提出的模糊邏輯理論能夠有效地處理現(xiàn)實(shí)世界中存在的非線性、不確定性以及不精確性,模糊控制無需建立精確的數(shù)學(xué)模型,僅 摘要 僅需要基于專家經(jīng)驗(yàn)建立一些模糊推理規(guī)則。由于模糊邏輯控制器固有的魯棒性、處理 非線性、不確定性以及不精確性的能力,數(shù)值模擬結(jié)果顯示基于模糊邏輯的海洋平臺振 動主動控制是有效可行的。采用語言值軌跡方法對海洋平臺模糊邏輯控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性 進(jìn)行了探討,對處于極端危險(xiǎn)狀態(tài)下的海洋平臺施加模糊控制,通過平臺是否具有回復(fù) 到平衡位置的能力來檢驗(yàn)?zāi)：刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性. 基于剛度、質(zhì)t和阻尼的隨機(jī)性用MOnie Carl。直接抽樣法對海洋平臺結(jié)構(gòu)振動特 性與模糊控制進(jìn)行了研究。隨機(jī)不確定性通過結(jié)構(gòu)參數(shù)物理特性確定性均值附近的微小 波動來模擬,根據(jù)文中提出的性能指標(biāo)考察了結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量和阻尼的隨機(jī)性對海洋平 臺振動模糊控制效果的影響,數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明結(jié)構(gòu)參數(shù)的隨機(jī)性對控制效果有一定的 影響,但是模糊邏輯控制器仍然能夠?qū)ζ脚_實(shí)現(xiàn)非常有效的結(jié)構(gòu)控制。 基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)對考慮土一結(jié)構(gòu)相互作用的海洋平臺結(jié)構(gòu)振動主動控 制進(jìn)行了研究。考慮土一結(jié)構(gòu)相互作用的海洋平臺模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)能夠有效地抑 制平臺頂部出現(xiàn)的有害振動;控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性、魯棒性以及泛化能力,能夠 對不同外部激勵(lì)以及不同土層參數(shù)狀態(tài)模型實(shí)現(xiàn)有效的結(jié)構(gòu)控制。隨著淺層土剪切模量 的減小,平臺固有頻率隨之降低,同時(shí)動力響應(yīng)增大;所需控制力逐漸增大,且最優(yōu)控 制所需控制力增長幅度大于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所需控制力增長幅度。土一結(jié)構(gòu)相互作用對海 洋平臺動力特性以及結(jié)構(gòu)控制效果均有一定的影響,為了高效經(jīng)濟(jì)地實(shí)施結(jié)構(gòu)控制,應(yīng) 當(dāng)合理考慮土一結(jié)構(gòu)相互作用的影響,特別是淺層土性質(zhì)的影響。 研究表明論文所采用的海洋平臺結(jié)構(gòu)振動智能主動控制策略是完全可行的、有效的, 提高了平臺的適應(yīng)性和生存性。毫無疑問,論文為海洋平臺結(jié)構(gòu)振動控制開辟了一條新 的思路。 關(guān)鍵詞:導(dǎo)管架海洋平臺、振動、智能、主動控制 ,一~一,-一一一~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~.~~.~~..~ ·11·
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：P75;TU311.3
【圖文】：

K.5.Fu42]l(傅京孫)和QN.Saridis43l.441提出三元結(jié)構(gòu)，即智能控制可以認(rèn)為是人工智能(ArtificialInetlligent)、自動控制〔AutomaticCon趕DI)和運(yùn)籌學(xué)(。件而ionsRes已叮ch)三個(gè)主要學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物，如圖1一2所示。QN.Saridis提出了分層遞階智能控制(Hi~hicallylitlellignetC。咖1ysestm)的概念，把智能控制系統(tǒng)分成三級，如圖卜3所示，并且具有如下兩個(gè)特點(diǎn)【45]:()l對控制而言，自上而下控制的精度越來越高;(2)對識別而言，‘自上而下的反饋越來越粗略，相應(yīng)的智能程度越來越高.·9·

【引證文獻(xiàn)】

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2 蘇厚德;李金波;任永泉;樊建領(lǐng);;海洋導(dǎo)管架在復(fù)雜載荷作用下的動態(tài)響應(yīng)[J];石油化工設(shè)備;2011年06期

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2 龐業(yè)珍;基于傳遞函數(shù)的吸聲隔聲測量方法與應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2006年

3 居樺樺;導(dǎo)管架海洋平臺裂紋的振動診斷研究[D];大連理工大學(xué);2006年

4 崔洪宇;基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋平臺振動主動控制[D];大連理工大學(xué);2007年

本文編號：2797017