漂浮式風(fēng)力機(jī)整機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析與最優(yōu)控制.pdf

1、海上漂浮式風(fēng)力機(jī)是在隨機(jī)風(fēng)載荷和浪載荷聯(lián)合作用下工作的。其結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析與控制是亟待解決的關(guān)鍵問題之一。本文以海上Spar式漂浮風(fēng)力機(jī)為研究對(duì)象,在考慮到氣動(dòng)、水動(dòng)對(duì)風(fēng)力機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的流固耦合作用下,建立了動(dòng)力學(xué)模型,并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)振動(dòng)的最優(yōu)控制研究。
　　本文首先對(duì)漂浮式風(fēng)力機(jī)受到的風(fēng)、浪載分別進(jìn)行了建模求解。氣動(dòng)載荷主要研究了風(fēng)輪上的氣動(dòng)推力及塔架沿塔高方向上的風(fēng)載分布情況;選用Airy波理論,結(jié)合Morison方程計(jì)算了

2、深海環(huán)境下漂浮平臺(tái)上的波浪載荷。其次,針對(duì)海上漂浮式風(fēng)力機(jī)的環(huán)境特性,分析了現(xiàn)有調(diào)頻質(zhì)量阻尼器的缺點(diǎn),提出了一種組合式調(diào)頻質(zhì)量阻尼器((20mbined Tuned Mass Damper,CTMD)結(jié)構(gòu)。其具有垂向、水平減振及可隨風(fēng)轉(zhuǎn)向等功能。再次,對(duì)Spar式漂浮平臺(tái)做了穩(wěn)定性研究。并將本文提出的CTMD結(jié)構(gòu)安裝于Spar平臺(tái)的頂端,建立了Spar平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型。基于此模型,分析了波浪載荷作用下,Spar平臺(tái)垂蕩、縱搖這兩種搖蕩形

3、式的動(dòng)態(tài)響應(yīng),實(shí)現(xiàn)了晟小的能量消耗下的Spar平臺(tái)頂端水平和垂直方向上位移、速度、加速度最小的控制目標(biāo),并完成線性二次型調(diào)節(jié)器(LinearQuadratic Regulator,LQRl的設(shè)計(jì)。利用Maflab/Simulink模塊進(jìn)行了控制前后縱搖、垂蕩動(dòng)態(tài)響應(yīng)的仿真和分析。最后,針對(duì)漂浮式風(fēng)力機(jī)整體進(jìn)行穩(wěn)定性研究,提出了以調(diào)頻質(zhì)量阻尼器(TUned MassDamper,TMD)置于風(fēng)力機(jī)機(jī)艙的結(jié)構(gòu)主動(dòng)控制形式,建立了基于。rMD