钢结构导管架海洋平台减振系统的时滞依赖H∞控制方法研究

摘要

海洋平台主要用于海上资源开发、利用的基础性设施。由于海洋环境的复杂性,使其不可避免地受到多种外部载荷的作用,诸如波浪力、地震以及冰载等,进而造成海洋平台的安全受到威胁以及平台结构损伤等.因此,对海洋平台减振控制的研究就显得尤为重要.
　　为确保海洋平台的安全性和可靠性,海洋平台系统的建模和减振控制问题一直是人们关注的重点课题之一.本文研究海洋平台减振系统的时滞依赖H∞控制方法,并在给出海洋平台系统的非建模动态以及控制时滞的非线性时滞简化模型的基础上,进一步研究了滑模H∞控制方法对海洋平台减振的效果.
　　第一,研究了钢结构导管架海洋平台的时滞不确定性动态建模以及时滞依赖鲁棒H∞控制方法.首先,考虑到海洋平台的控制时滞,以及结构固有频率和阻尼比,给出了海洋平台系统的不确定时滞动态模型;然后,提出了时滞相关鲁棒H∞控制方案,且时滞依赖鲁棒H∞控制器的求解转化为非线性最小化问题;最后,仿真结果表明,尽管存在时滞和系统参数的不确定性,所设计的控制器仍可以有效地减小平台的振动.
　　第二,研究了海洋平台减振系统的滑模H∞控制方法.首先,给出了考虑海洋平台系统的非建模动态以及控制时滞的非线性时滞简化模型.其次,给出了海洋平台减振系统的积分滑模H∞控制方法,得到了系统积分滑模H∞时滞依赖控制器存在的一个充分条件,控制器增益的求解问题可通过数值求解非线性最小化问题得到.仿真算例表明了方法的有效性。

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表清单

1 绪论

1.1 选题背景、意义

1.2 国内外研究现状

1.3 时滞系统稳定性基本概念

1.4 H∞控制

1.5 主要研究内容

2 预备知识及其主要引理

2.1 符号定义

2.2 线性矩阵不等式简介

2.3 稳定性概念及其理论

2.4 主要引理

3 含参数不确定的海洋平台时滞依赖H∞控制方法

3.1 海洋平台振动系统的时滞不确定性动态模型

3.2 时滞依赖鲁棒H∞控制器设计

3.3 仿真结果

3.4 结论

4 时滞依赖滑模H∞控制方法

4.1 问题描述

4.2 主要结果

4.3 数值仿真

4.4 结论

5 结论与展望

5.1 论文工作总结

5.2 进一步需要开展的工作

参考文献

作者简历