海洋输油立管的建模及边界控制

华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2012, Vol. 40 ›› Issue (8): 32-38,62.

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海洋输油立管的建模及边界控制

吴忻生李林野刘屿^† 高红霞

华南理工大学自动化科学与工程学院，广东广州 510640

收稿日期:2012-04-05 修回日期:2012-06-11 出版日期:2012-08-25 发布日期:2012-07-01
通信作者: 刘屿(1977-) ，男，博士，助理研究员，主要从事分布参数系统控制研究． E-mail:auylau@scut.edu.cn E-mail:auxswu@ scut.edu.cn
作者简介:吴忻生(1961-) ，男，副教授，主要从事智能控制及自动化技术应用研究．
基金资助:
国家自然科学基金资助项目( 61203060) ; 广东省自然科学基金资助项目( S2011040005707) ; 华南理工大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目( 2011ZZ0020) ; 广东省安全生产专项资金资助项目( 2010-95)

Modeling and Boundary Control of a Marine Riser

Wu Xin-sheng Li Lin-ye Liu Yu Gao Hong-xia

School of Automation Science and Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China

Received:2012-04-05 Revised:2012-06-11 Online:2012-08-25 Published:2012-07-01
Contact: 刘屿(1977-) ，男，博士，助理研究员，主要从事分布参数系统控制研究． E-mail:auylau@scut.edu.cn E-mail:auxswu@ scut.edu.cn
About author:吴忻生(1961-) ，男，副教授，主要从事智能控制及自动化技术应用研究．
Supported by:
国家自然科学基金资助项目( 61203060) ; 广东省自然科学基金资助项目( S2011040005707) ; 华南理工大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目( 2011ZZ0020) ; 广东省安全生产专项资金资助项目( 2010-95)

摘要/Abstract

摘要： 为了更准确地描述海洋输油立管结构的动力学特性，文中基于Hamilton 原理建立了耦合时变内流和海流的动力学的立管模型，该模型由一组偏微分方程( PDEs) 和一组常微分方程构成，具有无限维特点．随后基于该原始无穷维PDEs 模型，结合边界控制技术和Lyapunov 方法，分别设计了纵向和横向二维边界控制器用以抑制立管振动．之后利用Lyapunov 方法对立管系统的稳定性和一致有界性进行了证明，并通过仿真实验验证了文中控制算法的有效性．

关键词: 海洋输油立管, 边界控制, Hamilton 原理, Lyapunov 方法, 时变内流

Abstract:

In order to accurately describe the dynamic characteristics of marine risers,a marine riser model coupling time-varying internal flow and ocean current dynamics is proposed based on Hamilton principle. This model is described with a set of partial differential equations ( PDEs) and a set of ordinary differential equations,and it is infinite-dimensional. Then,based on the proposed model,the boundary controllers in the longitudinal and lateral directions are designed to reduce riser vibrations,respectively by means of the boundary control technique and the Lyapunov method. Consequently,the stability and uniform boundness of the riser system are proved via Lyapunov method. Finally,the effectiveness of the proposed model is verified by simulated experiments.

Key words: marine riser, boundary control, Hamilton principle, Lyapunov method, time-varying internal flow

吴忻生李林野刘屿高红霞. 海洋输油立管的建模及边界控制[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2012, 40(8): 32-38,62.

Wu Xin-sheng Li Lin-ye Liu Yu Gao Hong-xia. Modeling and Boundary Control of a Marine Riser[J]. Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition), 2012, 40(8): 32-38,62.

[1]	赵小梅, 郝郭宇, 牛晓婧, 等. 不同降雨量下基于宏观基本图的边界控制策略[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2024, 52(1): 72-82.
[2]	李向阳田森平. 基于边界层的一类不确定系统的迭代学习控制[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2015, 43(3): 103-110.
[3]	刘屿黄浩维邬依林吴忻生. 基于Lyapunov 直接法的柔性梁振动控制[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2013, 41(2): 24-29,43.

海洋输油立管的建模及边界控制

Modeling and Boundary Control of a Marine Riser

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