[发明专利]针对不确定结构在线补偿的海洋平台减振控制算法

说明书

针对不确定结构在线补偿的海洋平台减振控制算法，包括：S1.根据海洋平台运动模型参数，提出线性反馈附加在线补偿的控制律；S2.设计李雅普诺夫函数，结合H无穷指标得到线性矩阵不等式和线性矩阵等式；S3.求解满足线性矩阵不等式的H无穷指标γ；S4.逐渐减小H无穷指标γ的数值；S5.判断H无穷指标γ是否满足预设条件，如是，则重复步骤4，如否，则在线性矩阵不等式有解范围内获取最小指标；S6.根据线性矩阵不等式确定控制增益的值K；S7.根据线性矩阵不等式确定预设参数P₁；S8.根据获得的H无穷指标求解并在线更新线性矩阵等式中的W，获得海洋平台减振控制律。本发明应用在线补偿策略，提高了海洋平台减振效果。

技术领域

本发明涉及一种海洋平台减振控制系统，属于海洋工程技术领域，尤其涉及针对不确定结构在线补偿的海洋平台减振控制算法。

背景技术

海洋钻井平台工作在近海环境，平台钢结构容易受到海洋波浪和潮汐影响并产生结构振动响应。其受到的波浪干扰可能很难测量。大部分控制系统中存在噪声或其他周期性干扰，而海洋平台的地理位置决定了其受到的波浪干扰数量级较大，且具有非周期性变化。波浪力可能对平台钢结构的强度、系泊等造成影响，平台在作业活动中产生结构变化则会导致其配备的减振稳定系统与实际系统异步。

目前针对海洋平台减振控制，通常需要结构不确定项假定上界进行算法设计。在具体分析结构动力特性时，波浪带来的作用载荷难以被传感器实时捕捉，因此包含外部干扰的系统建模往往不精确；在描述实际控制过程时，平台参数的结构性变化、测量误差等不确定因素又进一步影响减振控制效果。因此，在减振过程中量化系统干扰、并对于不确定结构有针对性地展开研究十分有必要。

现有的干扰抑制策略多应用内模原理，即将外部扰动引入控制律的设计中，构建控制系统内部模型，进而抵消此部分不良干扰。然而，内模原理依赖于内模对外部干扰的准确估计及重构，适用于白噪音及周期性干扰影响下的系统，实际应用时则较难实现。另外，对于动力学方程和实际很有可能存在异步现象的控制对象，内模原理较难选择合适的模型。此外，现有技术一般采取固定增益值进行控制，很难根据实际情况及时调整控制参数，其应用效果将大打折扣，在较大建模误差时其缺点更加明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对不确定结构在线补偿的海洋平台减振控制算法，用于解决现有的控制算法对干扰较难选择合适的模型、无法根据实际情况调整控制参数等问题，影响应用和减振效果。

一般结合内模原理的减振方法如下：

u(t)＝K_xx(t)+K_ff(t) (8)

其中，u(t)为t时刻输入平台的控制力，x(t)为平台主要模态体现的结构响应，f(t)为平台受到的波浪干扰，K_x，K_f为相应的控制增益。

可见，上述减振控制律的确定需要预先已知时变的随机波浪力，而在实时波浪干扰不可测得情况下，减振控制律是不可获得的，例如平台没有配备高精度波浪实时传感器，或波浪传感器出现延迟等，则上述控制律会缺失波浪力项输入，从而导致最终控制律无法实现海洋平台的减振控制。

本发明通过以下技术方案予以实现：

针对不确定结构在线补偿的海洋平台减振控制算法，包括以下步骤：

S1.根据海洋平台运动模型参数，提出线性反馈附加在线补偿的控制律；

S2.设计李雅普诺夫函数，结合H无穷指标得到线性矩阵不等式和线性矩阵等式；

S3.求解满足线性矩阵不等式的H无穷指标γ；

S4.逐渐减小H无穷指标γ的数值；