JZ20-2NW平台磁流变阻尼半主动控制系统的分析、试验与实施

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渤海是我国油气开发的重要海域,同时也是我国唯一冬季结冰的内海。处于这里的海洋平台在服役期间除承受风、浪等环境荷载作用外,在冬季还承受冰荷载作用。在冰情较严重的冬季,平台在海冰作用下发生强烈振动,严重影响了平台结构的疲劳寿命以及平台上设备和工作人员的安全。同时,渤海海域属于抗震设防区,地震也是影响这里的海洋平台安全的重要因素之一。为了对平台结构的振动响应进行控制,JZ20-2NW平台安装了磁流变阻尼智能减振系统。  本文建立JZ20-2NW平台的简化模型,并对JZ20-2NW平台的磁流变阻尼半主动控制系统进行设计,对磁流变阻尼半主动控制系统对冰和地震作用下的减振效果,运用实时子结构试验技术进行试验验证,最后对应用于平台现场的磁流变半主动控制系统进行设计,并对现场实测的数据进行了初步分析。研究内容主要包括:  1.在 JZ20-2NW平台 ANSYS简化模型的基础上,分别建立四自由度和八自由度的简化模型,并验证两个简化模型的精确性,为磁流变阻尼半主动控制系统提供可用的简化模型。  2.在 JZ20-2NW平台外部荷载未知的情况下,对 Kalman滤波器进行设计,利用 Kalman滤波器对结构的所有状态进行估计,并对 Kalman滤波器对结构状态估计的准确程度进行分析。根据 Kalman滤波器估计得到的结构的状态,对平台结构的磁流变阻尼半主动控制系统进行设计,并对平台在冰力和地震作用下的动力响应进行仿真分析。结果表明,磁流变阻尼半主动控制系统能够取得很好的减振效果。  3通过实时子结构试验,验证磁流变阻尼半主动控制系统对平台在冰力作用下的结构响应的减振效果。试验结果表明,磁流变阻尼半主动控制系统能够有效地减小平台结构在冰力作用下的动力响应。  4.根据 JZ20-2NW平台现场的观测信号,综合考虑平台结构的冰力和地震作用的情况,设计用于平台现场控制的半主动控制系统。根据在 JZ20-2NW现场测回的数据,对磁流变阻尼半主动控制系统的控制效果进行初步分析。分析结果表明,阻尼器可以给平台结构附加较大的阻尼比。
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