海洋平台减振系统的时滞非脆弱控制方法研究

摘要

海洋平台是在海上开发油气资源的重要技术装备,长期处在海洋环境中会受到地震、波浪、风以及冰等多种环境载荷的耦合作用,而且由于平台自身结构特性会产生自激波浪力,这都将会使平台发生振动。因此,研究经济、可靠的减振控制方法以提高海洋平台系统的稳定性,对改善平台作业人员的工作环境和保证机械设备的正常运行有着极其重要的理论和实际价值。
　　本文对海洋平台减振控制方法的研究主要基于时滞非脆弱控制和鲁棒H∞控制两种方法,讨论了控制增益摄动和时滞对控制器减振效果的影响,具体内容如下:
　　第一,研究了海洋平台在非线性自激波浪力作用下,时滞非脆弱控制方法的设计过程。首先,给出了海洋平台在非线性自激波浪力干扰下的简化模型,得到了时滞非脆弱控制方法存在的充分条件;并进一步给出了时滞非脆弱控制方法的两种特殊形式及其存在的充分条件。最后,仿真实验表明:i)考虑控制器存在增益摄动的情形下,时滞非脆弱控制方法对平台的减振控制效果优于时滞控制方法,而且施加的控制力更小;ii)在非脆弱控制器中人为的引入一个时滞,能提高控制器的作用效果;iii)与滞后动态输出反馈控制方法相比较,本文设计的时滞非脆弱控制方法允许的时滞上界更大。
　　第二,研究了海洋平台不确定系统的时滞鲁棒非脆弱H∞控制方法中时滞的正作用。首先,给出了海洋平台系统在参数摄动,自激波浪力和外部扰动力同时作用时的模型,得到了时滞鲁棒非脆弱H∞控制方法存在的充分条件;然后,出于对比实验结果的目的,给出了时滞鲁棒非脆弱H∞控制方法特殊形式及其存在的充分条件。最后,仿真实验表明:i)不论标称系统还是不确定系统,在控制器中人为的引入一个适当大小的时滞,能有效的改善控制器作用效果;ii)与其他文献中的控制方法相比较,本文设计的时滞鲁棒非脆弱H∞控制方法允许的时滞上界更大。

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表清单

1 绪论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 海洋平台系统的时滞非脆弱H∞控制方法

1.4 本文的主要工作

2 预备知识及主要引理

2.1 符号说明

2.2 稳定性定理

2.3 H∞控制理论

2.4 LMI方法

2.5 主要引理

3 海洋平台减振系统的时滞非脆弱控制方法

3.1 引言

3.2 导管架海洋平台系统模型

3.3 时滞非脆弱控制律的描述

3.4 时滞非脆弱控制律的设计

3.5 数值仿真

3.6 总结

4 海洋平台减振系统的时滞鲁棒非脆弱H∞控制

4.1 引言

4.2 导管架海洋平台不确定系统模型

4.3 时滞鲁棒非脆弱H∞控制律的设计

4.4 数值仿真

4.5 结论

5 结论与展望

5.1 研究总结

5.2 进一步需要开展的工作

参考文献

作者简历