【技术实现步骤摘要】
用于海上平台升沉补偿的控制方法及其张紧器装置
[0001]本申请涉及液压系统仿真
，具体地涉及一种用于海上平台升沉补偿的控制方法及其张紧器装置。
技术介绍
[0002]基于当今成熟的液压仿真技术及利用完善的仿真软件，通过对液压系统进行仿真，有利于预先了解液压系统的性能，通过优化设计参数，液压系统的设计变得更为合理方便，缩短了液压系统设计开发周期，降低开发成本。
[0003]在近海石油和天然气行业中，诸如用于钻探和/或生产的张力腿平台(TLP)等的浮动船舶很普遍。TLP是一种用于在相对较深的水域中进行钻探和生产的平台。受限于浮托安装的恶劣海洋环境，搭建升沉补偿装置，通过主动控制张紧器，解决海浪对浮动平台影响过大的问题，针对该装置液压控制系统进行研究，提高主动控制的精度和稳定性。
[0004]当今我国在海洋资源开发领域仍然受制于其他发达国家，大型浮动平台在深海中受到风、浪、流、潮涌等复杂的环境作用时，对海上作业带来严重影响，对工作人员带来严重安全隐患。被广泛应用于实际作业中的被动式张紧器，性能稳定性略差，张...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于海上平台升沉补偿的控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1：给定输入海浪参数，构建海浪运动方程；建立一个以海平面为基准的绝对坐标系，其中，O为海平面上任意一点，O
‑
XY代表海平面，O
‑
Z代表与海平面垂直方向；所述的海浪运动方程如下所示：式中：Γ(x,z,t)表示海浪运动方程；x表示波浪在X轴上的位移坐标；z表示波浪在Z轴上的位移坐标；t表示时间；A表示海浪波高；λ表示海浪波长；θ表示海浪的平均倾角；ω表示海浪的频率；表示海浪作用于浮动平台初始相位角；根据海浪运动方程对时间的偏导数确定出海浪运动速度如下：式中：V表示海浪运动速度；表示海浪运动方程对时间的偏导数；步骤2：分析海上浮动平台运动状态；计算海上浮动平台受海浪作用下横摇角变化曲线以及质心点处垂荡运动曲线，根据平台尺寸参数，计算平台受海浪条件下的运动曲线，最终计算得到平台各个节点处的运动状态；获取步骤1计算得到的海浪运动速度，则浮动平台受海浪作用下垂向受力和纵向力矩的计算方法如下所示：式中：F表示海浪作用力；T表示波浪的理论力矩；V表示海浪运动速度；进一步，海上浮动平台的垂荡运动位移和横摇运动偏移角的获取方法如下所示：式中：m表示浮动平台整体质量；表示垂荡运动位移的二次导数：表示横摇运动偏移角的二次导数；J
θ
表示转动惯量；B表示平台型宽；步骤3：计算升沉补偿装置液压缸连接点位移变化；获取步骤2计算得到的垂荡运动位移和横摇运动偏移角；将升沉补偿装置液压缸与海上浮动平台相连接，采用4个液压缸与上部平台连接，分别确定升沉补偿装置4个液压缸连接点处得位移变化曲线的计算公式如下：式中：z0(t)表示海浪作用下浮动平台与升沉补偿液压缸连接点处的位移变化；L表示纵向两连接点处之间距离；h(t)表示垂荡运动位移：θ(t)表示横摇运动偏移角；步骤4：分析升沉补偿系统运动，计算运动过程中上部平台位姿变化；
升沉补偿运动过程中，对浮动平台运动状态及补偿平台运动分析，建立力平衡及力矩平衡方程；整个系统采用质心定理列出等式，建立包括液压缸受力的T1(t)、T2(t)、T3(t)和T4(t)的力平衡方程和力矩平衡方程；为进一步求出升沉补偿运动过程中平台绕X轴和Y轴的角加速度，对于浮动平台系统的转动惯量计算采用的计算公式如下所示：式中：M
l
表示海浪作用下浮动平台横摇力矩；I
X
和I
Y
表示浮动平台对X和Y轴的转动惯量；B表示平台型宽；L
p
表示平台垂线间长；上部浮动平台与升沉补偿执行液压缸连接点处的位移变化曲线依据下式获得：式中：Z1(t)表示上部浮动平台与升沉补偿执行液压缸连接点处的位移变化曲线；l1表示纵向两连接点处之间距离；l2表示横向两连接点处之间距离；θ
X
(t)和θ
Y
(t)分别表示浮动平台横摇方向角度变化和纵摇方向角度变化；步骤5：联立等式计算液压缸的运动，使海上浮动平台保持水平；根据步...
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