海洋平台冰振控制试验研究

为了验证磁流变阻尼半主动控制对海洋平台结构冰激振动控制的有效性,针对JZ20-2导管架式海洋平台结构,提出利用橡胶垫和磁流变阻尼器在平台设置隔振层的方案,采用一条实测挤压冰对无控结构、纯隔振结构和磁流变智能隔振结构进行冰激振动控制试验研究.试验结果表明:磁流变半主动控制能有效控制导管架端帽位移和甲板加速度,保证了平台结构的安全度和舒适度,并且能有效降低隔振层位移,满足生产平台采油工艺要求,是一种较好的振动控制方案.     

Dynamic Analysis for Two Kinds of Jacket Platforms under Wave Force

A detailed finite element analysis is presented in this paper in order to obtain the different vibration properties of two kinds of fixed jacket platforms under wave force. More attention is paid to the platform with prism shape jacket because of its more possibly excessive vibration in service than that of the jacket platform with slant piles. Numerical simulations are compared with the results from actual platform test and an effective strengthening technique is proposed. The conclusion of the paper may be taken as the ha-sis of following control work. It also gives some guidance to the future design of the frxed platform with prism shape jacket.     

海上导管架平台可靠性分析抽样-模拟方法

在可靠性分析中,海洋平台的结构极限状态方程很难得到显式表达,用传统方法求解其可靠度指标时很难满足计算效率和精度要求．鉴于此,以胜利CB11F平台为例,通过试验设计的方法,选取部分结构响应．采用Kriging模型模拟了未知状态的结构响应,然后附以最优化的方法求解了导管架平台的可靠性指标,该方法综合了蒙特卡罗法和响应面法在计算上的优点,突破了大样本抽样计算量的制约,同时避免了因极限状态方程的不同表达而产生的影响,在很大程度上提高了计算效率和精度．     

相邻模型结构MR阻尼器半主动控制振动台试验

利用振动台对磁流变(MR)阻尼器连接的相邻模型结构的地震响应进行了研究.为了验证基于MR阻尼器控制系统的控制效果,振动台试验中对3种地震激励下的相邻模型结构采用了2种被动控制策略和3种半主动控制策略.试验中,最大电流被动控制策略和3种半主动控制策略使相邻模型结构各层的地震响应皆有明显降低;半主动控制策略皆采用了加速度反馈的方法以减少试验中所用传感器的数量.试验结果表明:MR阻尼器是有效的半主动控制装置,在被动和半主动控制系统中有稳定的控制效果;基于加速度反馈的控制方法适用于具有闭环增益矩阵的控制算法,可以减少控制系统的硬件投入以及增加半主动控制系统在实际工程应用中的可行性.     

磁流变阻尼器的有限元参数优化设计

磁流变阻尼器结构优化设计是高性能磁流变阻尼器研制及应用的关键技术。在传统磁流变阻尼器设计方法的基础上,将有限元分析方法引入结构优化设计程序中。针对某汽车磁流变阻尼器的设计、开发,建立了优化模型,提出了磁流变阻尼器优化设计计算流程。采用有限元分析软件ANSYS的参数化编程语言APDL(ANSYS Parametric Design Language),对汽车磁流变阻尼器的结构参数进行了优化。研究结果表明:采用参数化编程语言APDL程序对磁流变阻尼器进行优化设计,结构体积明显减小,磁场分布更加合理,能量利用率增加,阻尼力调节范围满足实际工程需要,优化设计方法是可行和有效的。     

基于天棚On-Off控制的磁流变半主动悬架研究

以平行平板流动模型和Bingham模型为理论基础,推导了磁流变减振器的阻尼力计算公式. 在车辆悬架动态性能模拟试验台上对磁流变减振器的示功特性和速度特性进行了试验验证. 最后基于天棚on-off控制,利用dSPACE搭建了实车试验平台,并进行了实际越野路面的道路试验. 试验结果表明:与传统被动悬架对比,磁流变半主动悬架能够很好地抑制车身以及驾驶员座椅的低频共振峰值,降低车身垂向振动幅值,提高车辆行驶平顺性和乘坐舒适性.      

基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动控制

为研究磁流变阻尼器在汽车振动控制中的应用可行性，对Bouc-Wen磁流变阻尼器模型进行了数值计算分析，揭示了14个参数对模型阻尼力的影响．运用随机理论对Bouc-Wen模型及基于该模型的汽车悬架进行了模拟仿真分析，与传统线性阻尼器进行对比，采用非线性阻尼器模型能更精确描述汽车悬架的物理特性，通过对比半主动可调磁流变阻尼控制与被动控制、主动控制和半主动on-off控制在正弦激励和随机激励下的各种动态特性，证明了磁流变阻尼器在汽车控制工程中的可行性，说明磁流变阻尼器有较好的应用价值．     

采用磁流变阻尼器的斜拉索半主动控制

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法，对斜拉索和磁流变阻尼器组成的系统进行了动力分析．考察了斜拉索基频（张力、索长、质量）、Irvine参数、激励荷载（类型、频率、大小）等各种因素对斜拉索动力响应的影响，并与磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器控制效果进行了比较．以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标．研究表明：磁流变阻尼器半主动控制对斜拉索抑振效果比磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器有较大幅度的提高；索全长全时程振动响应的位移均方根减小幅度可达50％，且在磁流变阻尼器型号的有效区间内，可使多阶振动模态均取得较好的减振效果．     

磁流变半主动空气悬架混合天地棚控制策略研究

以磁流变减振器半主动空气悬架为研究对象,基于流体动力学理论建立空气弹簧数学模型,利用试验数据建立磁流变减振器多项式模型。考虑到空气弹簧刚度和磁流变减振器阻尼的非线性,将其以空气弹簧和磁流变减振器非线性力的形式引入到四分之一车辆动力学模型中;以汽车行驶平顺性,轮胎接地性和操纵稳定性的综合性能为控制目标,利用加权系数u引入混合天地棚控制策略,并分析了不同的u值对悬架各性能指标的影响,当u取0.8时,悬架综合性能最好,簧上质量加速度均方根值改善达23.2%,轮胎动载荷均方根值降低17.4%,悬架动行程略有改善。     

柴油机双层隔振系统半主动模糊控制

针对柴油机的双层主动隔振系统,提出了基于MR阻尼器的半主动模糊控制方法.通过建立柴油机双层隔振的半主动控制模型,设计了双输入单输出的模糊控制器,根据经验和理论分析制定了模糊控制规则,运用MATLAB软件对被动控制与半主动控制联合建模并仿真.结果表明:与被动控制相比,半主动模糊控制具有良好的控制效果,能够进一步提高柴油机的减振效果.     

基于Lyapunov稳定性理论的磁流变半主动悬架整车控制

研究了1种磁流变减振器半主动悬架整车控制策略。对每个车轮的悬架系统,以一理想的Skyhook半主动悬架系统作为参考模型,用Lyapunov稳定性理论建立控制策略,使之追踪参考模型。以车体的俯仰角和侧倾角为控制目标建立整车模型控制法则。结果表明：此控制策略比传统的Skvhook控制策略优越,能很好地追踪参考模型,对模型参数的变化有良好鲁棒性,他车身的速度、加速度降低10％。     

磁流变调谐质量阻尼器在海上风机振动控制中的应用

针对近海风机在风、波浪和地震3种载荷作用下的振动控制问题,提出了基于磁流变弹性体(magnetorheological elastomer, MRE)调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)的海上风机半主动控制方法。首先,介绍了MRE的变刚度磁致力学特性及面向海上减振需求的MRE-TMD结构设计原理;其次,建立了海上风机-TMD动力学模型,计算了风、波浪及地震激励载荷;再次,应用半主动控制算法跟踪识别风机塔筒顶端响应的频率,实时调节MRE-TMD的刚度,进而对海上风机进行振动控制。通过分析导管架式近海风机在多种载荷作用下的动力响应可知,采用基于MRE-TMD的控制方法能够有效衰减导管架式海上风机在多种载荷作用下的振动响应。与被动TMD相比,MRE-TMD具有较好的减振效果,为海上风机振动控制提供了一种新的解决思路。     

Investigation on the Cause of Excessive Vibration of an Offshore Platform

0　IntroductionWiththeexploitureanddrillingforoceanre source,offshore platformsaremost prolificandprevalentintheoffshoreindustrytoday .Asthefun damentalinstallationsofdevelopmentofoceanre sources ,designingrequirementsofoffshoreplatformsarebecomingmoreandmoreimportant.Underenvironmentalloadsduetowind ,cur rent ,waveandevenseismicprotectionattack ,off shoreplatformsinevitablyvibrateduringtheirlife time .While ,foranormalconditionthisvibrationissmallandtheoccupantsontheplatformdon tsenseitatall.…     

Semi-active control of a cable-stayed bridge under multiple-support excitations

This paper presents a semi-active strategy for seismic protection of a benchmark cable-stayed bridge with consideration of multiple-support excitations. In this control strategy, Magnetorheological (MR) dampers are proposed as control devices, a LQG-clipped-optimal control algorithm is employed. An active control strategy, shown in previous researches to perform well at controlling the benchmark bridge when uniform earthquake motion was assumed, is also used in this study to control this benchmark bridge with consideration of multiple-support excitations. The performance of active control system is compared to that of the presented semi-active control strategy. Because the MR fluid damper is a controllable energy- dissipation device that cannot add mechanical energy to the structural system, the proposed control strategy is fail-safe in that bounded-input, bounded-output stability of the controlled structure is guaranteed. The numerical results demonstrated that the performance of the presented control design is nearly the same as that of the active control system; and that the MR dampers can effectively be used to control seismically excited cable-stayed bridges with multiple-support excitations.     

一种新的灰神经网络及其在海洋平台振动控制中应用

针对灰色理论预测精度比较低和神经网络结构很难确定等问题,首次提出一种基于新的效果测度的灰局势决策理论,并据其构造神经网络的拓扑结构,确定神经网络的各层神经元个数及神经元的输入输出运算.将灰神经网络作为自适应预测逆控制器用于导管架式海洋平台的振动主动控制中,数值仿真结果表明,构造的灰神经网络泛化能力强,提出的控制方法可有效地控制导管架式海洋平台顶部在随机外荷载作用下产生的位移响应.     

含磁流变阻尼器的框架结构控制研究

以框架结构为对象进行振动控制研究.为保证地震作用下系统半主动控制的顺利实现,选择了基于系统可控性/可观性的内平衡理论的模型降阶方法.在考虑结构参数、几何尺寸不确定性,磁流变阻尼器非线性特征以及实际控制离散性和地震作用随机性因素的基础上,研究了基于离散状态方程和以控制力为阶跃函数的广义预测控制策略,提出了一种可用于框架结构振动控制的半主动控制技术,并通过算例验证了该技术的有效性.     

冰区海洋平台整体可靠度分析高效近似算法

冰荷载是冰区海洋平台设计的控制荷载,极值冰力直接危害着平台结构整体的安全.以渤海辽东湾 JZ20-2 MSW、JZ20-2 NW 导管架海洋平台为例,考虑了冰荷载、构件几何尺寸、材料弹性模量、屈服强度、恒荷载的随机性,利用Monte-Carlo法进行随机抽样分析,得到了冰区导管架海洋平台结构整体抗力及极值冰力响应(顶点位移)的概率统计.在此基础上,提出了冰区海洋平台整体可靠度分析的高效近似算法,把功能函数简化为线性的显武表达式.数值算例表明该算法大大提高了计算效率,并具有满意的精度与适用性.     

混合模式磁流变阻尼器的机械腿减振控制

针对足式机器人在重载情况下机械腿会受到较大足地冲击,现有普通磁流变阻尼器的出力等级抑制有限的问题,提出一种剪切阀-挤压混合式磁流变阻尼器,并设计半主动控制器对机械腿进行减振控制.首先,分析新型磁流变阻尼器结构原理,并对其力学性能进行测试.然后,基于Bouc-Wen模型与实验数据,采用遗传算法对阻尼器力学正模型参数进行辨识求解.最后,建立基于新型混合磁流变阻尼器的机械腿减振系统的理论模型,并设计天棚控制器对其进行机械腿振动控制仿真.结果表明,新型混合式磁流变阻尼器在天棚控制策略下能有效降低机械腿振动的幅值与加速度,分别下降了49%和47%.     

MR智能基础隔震结构的抗震分析

为研究MR智能基础隔震结构的抗震性能,应用双线性恢复力模型来描述基础橡胶隔震垫的弹塑性特性,通过模糊半主动控制策略计算MR阻尼器的控制力,建立该混合控制结构的数学模型,并对某MR智能基础隔震的框架结构进行地震作用下的时程反应分析.仿真分析表明：MR智能基础隔震系统不仅能够减小上部结构的地震反应,而且还能够有效地保护基础隔震系统免于因过大变形而产生失效破坏,说明MR智能基础隔震结构是一种性能优异的智能控制系统.     

基于振动响应的导管架平台极限承载能力分析

为评估到达一定服役期限的导管架平台结构安全性能,提出基于振动响应的平台时变极限承载能力分析方法。以东海某气田导管架平台为对象开展振动监测研究,采集不同海况下平台上部组块的加速度响应,通过随机减量法对平台振动响应数据进行特征函数提取,分别采用时序分析法和复指数法对预处理数据进行动力学参数识别。借助有限元分析建立不同损伤状态下平台固有频率数据库,通过与模态参数识别数据对比识别出平台结构健康状态。应用时域分析法进行平台非线性动力学分析,并结合极限承载能力评估准则建立动力极限承载能力分析方法。结果表明,基于振动监测分析结果的平台修正模型能较准确地反映在役平台结构健康状态,可实现平台的结构抗力的精确评估,得到不同服役期导管架平台结构时变抗力变化规律。