海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制探究綜述

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1、海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制探究綜述摘要：海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)將會(huì)影響工作人員的身心健康，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞和破壞，降低平臺(tái)的實(shí)用性、生存性以及可操作性，給海上油氣順利開(kāi)采帶來(lái)一系列的威脅。本文主要對(duì)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)要的介紹，并重點(diǎn)介紹了被動(dòng)控制、主動(dòng)控制以及半主動(dòng)控制技術(shù)。最后提出了海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制存在的一些問(wèn)題。關(guān)鍵詞：海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)；振動(dòng)控制；智能控制ReviewontheStudyofStructureVibrationControlforOffshorePlatformsXIAOYuwei,SUNShumin(SouthChinaUniver

2、sityofTechnology,Guangzhou510640)Abstract：Thevibrationofoffshoreplatformswillharmstaff'sphysicalandmentalhea1th,causefatigueanddestructionofthestructure,reducepracticality,survivabilityandmaneuverabilityofoffshoreplatformsandbringaseriesofthreattooilmining.Thispapermainlyintroducesthe

3、studyandapplicationstatusofstrueturevibrationcontrolofoffshoreplatformsandfocusesonthepassivecontrol,activecontrolandsemi-a.ctivecontroltechnology.Finallysomeproblemsonstructurevibrationcontroloffshoreplatformsareputsforward.Keywords：Structureofoffshoreplatform；Controlofvibration；Inte

4、lligentcontrol1引言由于全球能源危機(jī)出現(xiàn)以及陸地油氣資源的日益枯竭，人們逐漸將注意力集中到海洋上。眾所周知，深海石油、天然氣資源十分豐富，開(kāi)發(fā)前景廣闊，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技的快速發(fā)展，世界各國(guó)都把目光投向了廣闊的海洋，并且建造了大量的海洋平臺(tái)，用于海洋油氣資源的開(kāi)發(fā)利用。海洋平臺(tái)是海上油氣資源開(kāi)發(fā)的基地，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，造價(jià)昂貴，位于無(wú)遮蔽的海域，需要經(jīng)受住暴風(fēng)、巨浪、地震、堅(jiān)冰等惡劣海洋環(huán)境條件的考驗(yàn)。在環(huán)境載荷的作用下，海洋平臺(tái)一般表現(xiàn)為以下的特征[1]:(1)固有頻率低，且低頻模態(tài)密集；(2)本質(zhì)上的參數(shù)分布系統(tǒng)，具有強(qiáng)耦合和非線性；(3)結(jié)

5、構(gòu)復(fù)雜，參數(shù)易變，自身結(jié)構(gòu)以及所受外荷載具有不確定性。平臺(tái)結(jié)構(gòu)受到較大外部激勵(lì)，可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)響應(yīng)，影響人員安全，降低平臺(tái)使用性能，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞破壞。因此，利用合適的減振方法，對(duì)海洋平臺(tái)進(jìn)行振動(dòng)控制，受到了越來(lái)越多的關(guān)注。由于海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的特殊性，對(duì)海洋平臺(tái)進(jìn)行振動(dòng)控制也相應(yīng)具有一定的特殊性。2結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的發(fā)展?fàn)顩r結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制就是對(duì)結(jié)構(gòu)在外部激勵(lì)下的動(dòng)力反應(yīng)和動(dòng)力不穩(wěn)定性加以抑制，使其能夠在規(guī)定的范圍內(nèi)工作，滿足其正常使用的要求。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制從提出到現(xiàn)在，已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域一個(gè)十分活躍的課題。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制在建筑工程，橋梁工程，機(jī)械工程，航空工程領(lǐng)

6、域已經(jīng)得到了廣泛的研究與應(yīng)用，但是在海洋工程領(lǐng)域還處于起步階段，有許多振動(dòng)控制問(wèn)題亟待解決，這也是以后研究的一個(gè)重要方面。按照所需外部能源的大小，結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制可分為被動(dòng)控制、主動(dòng)控制、半主動(dòng)控制和混合控制四種［2］。2.1被動(dòng)控制被動(dòng)控制無(wú)需外加能源，其控制力是控制裝置隨結(jié)構(gòu)一起振動(dòng)變形時(shí)因裝置本身的運(yùn)動(dòng)而被動(dòng)產(chǎn)生的，依靠結(jié)構(gòu)元件之間，結(jié)構(gòu)與輔助系統(tǒng)、子系統(tǒng)之間的相互作用消耗振動(dòng)能量，從而達(dá)到減振目的。被動(dòng)控制構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，易于維護(hù)并且無(wú)需外部能源輸入等優(yōu)點(diǎn)而受到了廣泛的研究與應(yīng)用，其技術(shù)已非常成熟。被動(dòng)控制主要分為基礎(chǔ)隔振、耗能減振、吸能減振，被動(dòng)控制裝置

7、主要有調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)、調(diào)諧液體阻尼器(TLD)、粘彈性耗能器、摩擦阻尼器等。被動(dòng)控制裝置的控制效果明顯依賴(lài)于輸入激勵(lì)的頻譜特性和結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，一般只對(duì)某種特定范圍內(nèi)的振動(dòng)特征具有較好的振動(dòng)控制效果，缺乏調(diào)節(jié)跟蹤能力。2.2主動(dòng)控制結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制需要實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)構(gòu)反應(yīng)或環(huán)境干擾，釆用現(xiàn)代控制理論的主動(dòng)控制算法在精確的結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上運(yùn)算和決策最優(yōu)控制力，最后作動(dòng)器在很大的外部能量輸入下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制力。在結(jié)構(gòu)反應(yīng)觀測(cè)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的主動(dòng)控制稱(chēng)為反饋控制，而在結(jié)構(gòu)環(huán)境干擾觀測(cè)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的主動(dòng)控制稱(chēng)為前饋控制。主動(dòng)控制作動(dòng)器通常采用液壓伺服系統(tǒng)或電機(jī)伺服系統(tǒng)，一般需要很

8、大的能量驅(qū)