导管架式海洋平台振动智能自适应逆控制研究

发布时间：2021-03-08 17:07

　　随着海洋开发的不断发展,越来越多大型柔性结构的海洋平台被用于海底钻探和石油开采。海洋平台长期在恶劣的海洋环境中工作,经常要承受风、浪、流和潮汐等环境载荷的作用,在这些环境载荷的作用下海洋平台可能发生有害振动。振动响应过大不但会危害人员的身心健康,使平台设备仪器失灵或损坏,还会导致海洋平台结构疲劳破坏,降低平台可靠性,威胁平台结构安全,因此如何有效地控制海洋平台的有害振动就显得非常重要。采用被动控制方法控制海洋平台的振动,控制的频带范围有限。应用基于精确数学模型的主动控制方法控制海洋平台的振动,对于海洋平台这种结构复杂、参数易变,外载荷具有随机性和不确定性的系统很难达到理想的控制效果。在海洋平台振动主动控制过程中,控制信号传输延时会使控制系统发生振荡、不稳定甚至发散,因此如何减小控制过程中的时延也是一个急待解决的问题。近些年发展起来的智能控制方法可有效地解决海洋平台振动控制中存在的问题,为此本文应用智能自适应逆控制方法对随机波浪载荷和风载荷激励下导管架式海洋平台的振动响应进行控制。本文的主要工作如下:（1）基于动态刚度阵法的导管架式海洋平台动力响应计算本文通过数值方法模拟作用在导管架式海... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：171 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题依据与研究背景
    1.2 结构振动控制方法
        1.2.1 被动控制
        1.2.2 主动控制
        1.2.3 半主动控制
        1.2.4 混合控制
    1.3 自适应逆控制及其发展应用
    1.4 智能算法
        1.4.1 神经网络
        1.4.2 模糊逻辑
        1.4.3 支持向量机
        1.4.4 粗糙集
        1.4.5 灰色理论
    1.5 海洋平台结构振动控制研究进展
    1.6 本文主要工作
2 基于动态刚度阵法的导管架式海洋平台动力响应计算
    2.1 引言
    2.2 DSM法和Wittrick-Williams算法
        2.2.1 DSM法的基本概念及推导过程
        2.2.2 平面Timoshenko梁单元动态刚度阵
        2.2.3 Wittrick-Williams算法
    2.3 载荷计算
        2.3.1 波浪载荷
        2.3.2 风载荷
    2.4 基于DSM法的导管架式海洋平台动力特性分析
        2.4.1 导管架式海洋平台
        2.4.2 导管架式海洋平台附加水质量计算
        2.4.3 基于DSM法的导管架式海洋平台模型的建立
    2.5 数值算例
        2.5.1 基于Timoshenko梁理论DSM法的简支梁算例
        2.5.2 导管架式海洋平台模型简化
        2.5.3 波浪载荷作用下导管架式海洋平台动力响应
        2.5.4 风载荷作用下导管架式海洋平台动力响应
    2.6 本章小结
3 基于动态刚度阵法的海洋平台振动智能自适应逆控制模型
    3.1 引言
    3.2 自适应逆控制
        3.2.1 自适应逆控制的基本概念及原理
        3.2.2 逆对象建模
        3.2.3 自适应逆控制系统及其扰动消除
    3.3 基于DSM法的导管架式海洋平台振动智能自适应逆控制模型
        3.3.1 基于智能算法的导管架式海洋平台预测逆建模
        3.3.2 基于DSM法的导管架式海洋平台智能自适应逆控制模型结构
    3.4 模糊神经网络自适应逆控制系统
        3.4.1 模糊神经网络
        3.4.2 模糊神经网络自适应逆控制系统结构
    3.5 数值算例
        3.5.1 模糊神经网络训练及泛化
        3.5.2 基于DSM法的海洋平台振动模糊神经网络自适应逆控制
    3.6 本章小结
4 基于支持向量机的导管架式海洋平台振动自适应预测逆控制研究
    4.1 引言
    4.2 支持向量机的基础理论
        4.2.1 支持向量机原理
        4.2.2 最小二乘支持向量机回归方法
    4.3 基于支持向量机的导管架式海洋平台振动自适应逆控制系统
        4.3.1 基于支持向量机的导管架式海洋平台逆建模
        4.3.2 基于支持向量机的导管架式海洋平台逆控制系统结构
    4.4 数值算例
        4.4.1 支持向量机训练及泛化
        4.4.2 基于支持向量机的导管架式海洋平台振动自适应逆控制
    4.5 本章小结
5 基于粗神经网络的导管架式海洋平台振动自适应预测逆控制研究
    5.1 引言
    5.2 粗糙集理论
        5.2.1 粗糙集理论的基本概念及性质
        5.2.2 粗糙集的近似精度和粗糙度
        5.2.3 粗糙集决策系统
        5.2.4 粗糙集算例
    5.3 粗神经网络
    5.4 基于粗神经网络的导管架式海洋平台振动自适应逆控制系统
    5.5 数值算例
        5.5.1 粗神经网络训练及泛化
        5.5.2 基于粗神经网络的导管架式海洋平台振动自适应逆控制
    5.6 本章小结
6 灰神经网络及其在海洋平台振动自适应预测逆控制中的应用
    6.1 引言
    6.2 灰色系统的概念
        6.2.1 灰色系统的基本原理
        6.2.2 灰数及其运算
    6.3 灰局势决策理论
        6.3.1 效果测度
        6.3.2 最优局势
        6.3.3 本文提出的新效果测度及证明
        6.3.4 灰局势决策步骤
        6.3.5 灰局势决策算例
    6.4 灰神经网络结构
    6.5 基于灰神经网络的导管架式海洋平台振动自适应逆控制系统
    6.6 数值算例
        6.6.1 灰色神经网络训练及泛化
        6.6.2 基于灰色神经网络的导管架式海洋平台振动自适应逆控制
    6.7 本章小结
7 基于灰预测和智能算法的海洋平台振动自适应逆控制研究
    7.1 引言
    7.2 灰生成理论
    7.3 灰预测建模理论
    7.4 基于灰预测和DSM法的海洋平台振动智能自适应逆控制模型
    7.5 数值算例
        7.5.1 载荷计算
        7.5.2 基于灰预测和智能算法的海洋平台振动自适应预测逆控制
    7.6 本章小结
8 导管架式海洋平台振动主动质量阻尼控制
    8.1 引言
    8.2 AMD主动控制系统的减振原理
    8.3 AMD主动控制系统的设计
    8.4 数值算例
        8.4.1 导管架式海洋平台AMD控制系统位置设计
        8.4.2 导管架式海洋平台AMD控制系统参数设计
        8.4.3 载荷计算
        8.4.4 导管架式海洋平台振动 AMD控制
    8.5 本章小结
9 结论与展望
    9.1 结论
    9.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表学术论文情况
论文创新点摘要
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊理论海洋平台的MRFD半主动控制理论研究[J]. 霍发力,嵇春艳,李珊珊,陈明璐.  中国海洋平台. 2009(01)
[2]我国石油资源分布与勘探状况[J]. 周庆凡.  石油科技论坛. 2008(06)
[3]空间网壳结构振动问题的改进神经网络控制[J]. 郭军慧,周岱,李磊,黄剑伟.  工程力学. 2008(10)
[4]基于灰色径向基神经网络模型的流量预测与分析[J]. 白燕,马光思.  计算机工程与科学. 2008(10)
[5]基于磁流变阻尼器的舰船桅杆振动半主动模糊控制[J]. 钟骏平,程远胜.  船舶力学. 2008(04)
[6]基于变精度粗糙集的粗集神经网络[J]. 张东波,王耀南,黄辉先.  电子与信息学报. 2008(08)
[7]基于粗糙集的模糊神经网络控制器的研究[J]. 王劲松,张仁忠,张妤.  电机与控制学报. 2008(04)
[8]波浪荷载作用下导管架海洋平台利用TLCD的振动控制[J]. 何晓宇,李宏男.  振动工程学报. 2008(01)
[9]海洋平台结构SMA阻尼隔振振动台试验与分析[J]. 张纪刚,吴斌,欧进萍.  地震工程与工程振动. 2007(06)
[10]基于在线最小二乘支持向量机的广义预测控制(英文)[J]. 李丽娟,苏宏业,诸建.  自动化学报. 2007(11)

博士论文
[1]船舶与海洋结构动力分析中的动态刚度阵法研究[D]. 周平.大连理工大学 2007
[2]导管架海洋平台结构振动智能主动控制研究[D]. 周亚军.大连理工大学 2004



本文编号：3071360