【摘 要】
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随着现代工业的快速发展,国家对新能源资源的需求日益增加,海洋油气资源的开发也成为了各国关注的重点。海洋柔性立管作为海洋浮体平台与海下石油井的链接装置,在油气集输环节中占有至关重要的地位,同时,由于海洋柔性立管所处环境的复杂性,海洋柔性立管极易因为外界的影响而发生不规则的振动,从而会导致其疲劳损坏,减少其使用寿命,这也将影响油气集输环节的正常运行,轻则会使海洋作业的产出下降,重则将会引发油气泄露,对
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随着现代工业的快速发展,国家对新能源资源的需求日益增加,海洋油气资源的开发也成为了各国关注的重点。海洋柔性立管作为海洋浮体平台与海下石油井的链接装置,在油气集输环节中占有至关重要的地位,同时,由于海洋柔性立管所处环境的复杂性,海洋柔性立管极易因为外界的影响而发生不规则的振动,从而会导致其疲劳损坏,减少其使用寿命,这也将影响油气集输环节的正常运行,轻则会使海洋作业的产出下降,重则将会引发油气泄露,对海洋环境造成不可估计的损害。因此,解决海洋柔性立管振动抑制问题是一项迫切并且十分重要的任务。本文的主要内容如下:1.本文针对海洋柔性立管系统的振动抑制问题展开了控制研究。使用有限维常微分方程结合无限维的偏微分方程组来描述海洋柔性立管的动力学模型,有效避免控制溢出的问题,从而可以实现更好的控制效果。2.研究海洋柔性立管在存在系统参数不确定、输入死区以及输出限制的条件下的减震问题。通过选取合适的barrier Lyapunov函数来解决系统的输出限制问题,保证系统输出维持在给定限制内,利用神经网络对系统中存在不确定性的参数以及输入非线性项进行逼近,再运用边界控制,设计自适应神经网络边界控制器,从而实现对海洋柔性立管的振动抑制。运用Lyapunov稳定性原理验证在所提控制器的控制下闭环系统的稳定性,之后通过对海洋柔性立管进行MATLAB数值仿真,进一步展示所提出的控制算法的有效性。3.针对海洋柔性立管系统存在外界干扰、输入饱和以及输出限制的情况,设计迭代学习边界控制器实现对系统的控制。设计合适的辅助系统来解决系统的输入限制问题,通过barrier Lyapunov函数处理系统的输出限制问题,通过引入迭代项,基于边界控制方法,设计迭代学习边界控制,实现对海洋柔性立管系统的振动抑制。借助Lyapunov稳定性原理对系统闭环稳定性进行验证,结合MATLAB数值仿真验证以及展示了控制算法的控制效果。
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