（发号）海洋平台结构振动控制综述

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1、海洋平台结构振动控制综述【摘要】振动将会影响平台工作人员的身心健康，导致结构疲劳和破坏，降低平台的实用性和生存性，给生产生活带来极大威胁。对结构振动控制的研宄和应用现状作了回顾，总结了国内外海洋平台振动控制的研究进展，并对今后的研究提出了建议和展望。【关键词】结构；振动；控制：海洋平台0引言众所周知，深海石汕、天然气资源的开发前景十分广阔，随着社会经济的《速发展，世界各国都把关注的目光投向了广阔的海洋，建造了大量的海洋平台。海洋平台结构复杂、体积庞大、造价昂贵，而且长期在十分险恶的环境下工作，对相应的勘探、开

2、采技术装备的设计和使用提出了更高的要求。海洋平台作为海洋资源开发的基础性设施、海上生产生活的基础，会受到风、浪、流、冰和地農等环境载荷的作用。这些大型柔性海洋平台一般表现为以下特征：（1）固有频率低，且低频模态密集；（2）本质上的分布参数系统，具有强祸合性和非线性；（3）结构复杂，参数易变，自身结构以及所受外载荷具有不确定J陛。对于这些大型柔性结构而言，即使强度足够，但是在风浪流等动载荷的作用下，仍有可能产生过大的振动响应，影响工作人员的身体健康，导致结构的疲劳和破坏，降低平台的实用性和生存性能，从而给生产生

3、活带来极大的危害。历史上曾经发生过多次海洋平台事故，造成了重大的经济损失和人员伤亡。如果利用传统的减振方法，仅仅靠加强平台结构来粍散振动能量，被动地抵御风浪流等动载荷的作用，不仅会大大地增加平台造价，而且由于结构复杂性和外载荷的不确定性，也将难以达到预期的效果。结构控制技术及智能控制技术的出现为解决海洋平台振动控制这一难题提供了新的手段，并大大拓展了它们本身的应用范围，同时也带来了一些富有挑战性的问题。1结构振动控制发展现状结构振动控制（简称结构控制）是指通过采取一定的控制措施来减轻或抑制工程结构由于动力载荷

4、所引起的反应，以满足结构安全性、实用性和舒适性的要求。自从1972年美籍华裔学者YaoJTP111首次提出结构振动控制的概念以来，目前已经成为结构工程学科中的一个十分活跃的领域，并且取得了丰硕的成果。结构控制在土木、机械、宇航等领域己经得到广泛的应用，在海洋工程领域的研宄和应用仍然处于起步阶段，涉及到海洋平台的振动控制的研宄成果为数不多，但是海洋平台振动控制却是未来研宄和应用的主要方向。HousnerGW121等10位科学家在1997年对结构控制的过去、现在和将来进行了全而的总结和展望。结构控制涉及到控制理论

5、、随机振动、结构工程、材料科学、生物科学、机械工程、计算机技术、振动测量和数据处理等，是一门交叉学科。结构控制根据所采取的控制措施是否需要外部能源可以分为：被动控制、主动控制、浞合控制和半主动控制。1.1被动控制被动控制是指控制装置不需要外部能源输入的控制方式，一般是指在结构的某个部位附加一个子系统，或者对结构向身的某些构件作构造上的处理以改变结构体系的动力特性。被动控制因其结构简单、造价低廉、易于维护且无须外部能源输入等优点而受到广泛的关注,许多被动控制技术己经R趋成熟，并己在工程实际中得到应用。被动控制的

6、设计思想就是采用隔离（基础隔振）、转移（吸振减震）、消耗（耗能减振）能:W:等方法来达到减小结构振动的目的。被动控制装置主要包括调谐质阻尼器（TMD）、调谐液体阻尼器（TLD）、液压质量控制系统、质量泵以及粘弹性耗能阻尼器、摩擦阻尼器、金属耗能阻尼器等。被动控制系统无需外部外部能源，一般只对某种设定的振动特征进行控制，缺乏跟踪和调节的能力，其效果明显依赖于输入激励的频谱特性和结构的动态特性。目前来说，对于被动控制的研宄主要存在如下儿个问题。一是被动控制减振效果的定量设计控制；二是被动控制系统的可靠性研宂，包拈

7、结构本身可靠性与控制器的可靠性研究；最后就是新型经济有效的被动控制装貫的研宄。1.2主动控制主动控制是指应用现代控制技术，采用传感器对输入的外部激励和结构响应进行实时联机跟踪和预测，将监测到的信息送至控制器，控制器根据给定的控制律向作动器发出动作指令，并通过作动器对结构施加控制力来改变结构的系统特性，使得结构和系统性能满足一定的优化准则，以达到减小或抑制结构振动响应的目的。由于实时控制力可以随激励输入改变，其控制效果基本上不依赖于输入的特性，因此控制效果明显优于被动控制。主动控制的研究工作主要分为主动控制算法

8、和主动控制装罝两部分。一般而言，主动控制算法包括经典线性最优控制、极点配罝法、瞬时最优控制算法、独立模态空间控制法、滑动模态控制、//~状态反馈控制、随机最优控制法、A适应控制法等，各种方法之间并非完全排斥，在实际应用中更是结合实际控制对象，采用混合控制技术。目前在海洋平台的振动控制领域，主动控制主要侧于理论分析和数值模拟。主动控制装置是主动控制从理论走句实际应用的关键环节，目前开发应用的主动控制装