[发明专利]一种针对柔性立管振动控制的方法及装置

权利要求书

1.一种针对柔性立管振动控制的方法，其特征在于，包括：

获取饱和非线性输入和死区非线性输入的动力学方程，构建海洋柔性立管系统的输入饱和模型；

根据所述输入饱和模型，引入辅助系统和扰动上界自适应律，得到控制率公式；

获取所述海洋柔性立管系统的实际参数，并结合所述控制率公式，计算任一时刻的边界控制率；

根据所述边界控制率控制驱动装置向海洋柔性立管施加作用力；

所述辅助系统，为含有状态变量β(t)和正常数k₁的辅助系统，

其中，Δu＝u-τ；

设定辅助变量，为

构建控制输入τ(t)，为

设定未知常数的扰动上界自适应律，为

其中，估计误差，为

设定李雅普诺夫函数，即控制率公式，为

V(t)＝V_o(t)+V_p(t)+V_q(t)；

其中，

2.根据权利要求1所述的针对柔性立管振动控制的方法，其特征在于，

动力学方程，为

边界条件，为

y(0,t)＝y′(0,t)＝y″(l,t)＝0；

其中，t和z分别表示独立的时间和空间变量，y(z,t)为立管在z处t时刻的振动位移量，l、ρ、T、EI、c分别为立管的长度、单位长度质量、张力、弯曲刚度、阻尼系数，m、d_a分别为船的质量、阻尼系数，d(t)为环境干扰，f(z,t)是洋流的水动力影响下产生的分布式干扰，u(t)是在立管顶部施加的边界控制量；表示横向位移函数y(z,t)对时间的一阶偏导数，表示横向位移函数y(z,t)对时间的二阶偏导数，y″″(z,t)表示函数y(z,t)对位移z的四阶偏导数；y(z,t)是一致最终有界的，即

输入饱和函数，为

其中，θ_max和θ_min为输入饱和极限值；

输入死区函数，为

死区逆函数，为

其中，b_r,b_l,m_r,m_l是死区的未知参数和函数，D⁺是D的右逆，D是输入非线性函数，τ(t)是设计的控制律；

联立输入饱和函数，输入死区函数和死区逆函数，将死区饱和特性转化为输入饱和模型，为

3.根据权利要求2所述的针对柔性立管振动控制的方法，其特征在于，y(l,t),y′(l,t),y″′(l,t)，为分别根据时刻t－1的y(l,t-1),y′(l,t-1),y″′(l,t-1)和时刻t的进行后向差分计算所得。

4.根据权利要求1所述的针对柔性立管振动控制的方法，其特征在于，所述海洋柔性立管系统的实际参数，具体的，

通过激光位移传感器，倾角仪和剪切力传感器测量时刻t的信号y(l,t)，对所测量的时刻t的信号y(l,t)进行导数计算，得到在时刻t的偏导数y′(l,t)，y″′(l,t)的值。