CN109933102B - 一种针对柔性立管振动控制的方法及装置 - Google Patents

一种针对柔性立管振动控制的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种针对柔性立管振动控制的方法及装置。其中，所述方法包括：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。本发明能够降低甚至消除混和非线性输入对海洋柔性立管系统控制性能的影响，通过提高抑制振动的控制精度和灵敏度，提高系统的稳定性。

Description

一种针对柔性立管振动控制的方法及装置
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种针对柔性立管振动控制的方法及装置。
背景技术
随着能源需求的减少，石油和天然气的开采趋于深水。海洋柔性立管作为海洋石油传输的重要组成部分，在海洋开发中起着至关重要的作用。对于海洋柔性立管的大跨度，在恶劣海洋环境的影响下，海洋柔性立管将产生变形和振动。过多的振动将严重影响海洋柔性立管系统的性能，降低其使用寿命，甚至可能因其损坏而导致严重的经济损失与环境污染。因此，海洋开发中的结构振动控制是一个重要而又不可避免的问题。边界控制作为一种实用方法，被用来解决柔性立管系统的振动控制问题，它可以避免模型简化方法的缺陷，并且通常通过无障碍的驱动和传感来实现。
但实际上，海洋柔性立管系统在实现控制方法时，存在非线性输入，包括输入死区、饱和、反冲、磁滞等。这些非线性输入是不可避免的，可能由齿轮间隙、功率限制、阀门等因素引起。存在的非线性输入会影响控制性能，降低控制的精度和灵敏度，甚至导致海洋柔性立管系统的不稳定。特别的，非线性输入将不会单一存在，它可以集成几个不同的非线性输入。对于海洋柔性立管系统，混合输入非线性特性使系统分析更加复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种针对柔性立管振动控制的方法及装置，能够降低甚至消除混和非线性输入对海洋柔性立管系统控制性能的影响，通过提高抑制振动的控制精度和灵敏度，提高系统的稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种针对柔性立管振动控制的方法，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。
进一步地，动力学方程，为
Figure BDA0001981844370000021
边界条件，为
Figure BDA0001981844370000029
y(0,t)＝y′(0,t)＝y″(l,t)＝0；
其中，z和t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、da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；
Figure BDA0001981844370000022
表示横向位移函数y(z,t)对时间的一阶偏导数，
Figure BDA0001981844370000028
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
Figure BDA0001981844370000023
输入饱和函数，为
Figure BDA0001981844370000024
其中，θmax和θmin为输入饱和极限值；
输入死区函数，为
Figure BDA0001981844370000025
死区逆函数，为
Figure BDA0001981844370000026
其中，br,bl,mr,ml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
Figure BDA0001981844370000027
进一步地，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
Figure BDA0001981844370000031
进行后向差分计算所得。
进一步地，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，
Figure BDA0001981844370000032
其中，Δu＝u-τ；
设定辅助变量，为
Figure BDA0001981844370000033
构建控制输入τ(t)，为
Figure BDA0001981844370000034
设定未知常数的扰动上界自适应律，为
Figure BDA0001981844370000035
其中，估计误差，为
Figure BDA0001981844370000036
设定李雅普诺夫函数，即控制率公式，为
V(t)＝Vo(t)+Vp(t)+Vq(t)；
其中，
Figure BDA0001981844370000037
Figure BDA0001981844370000038
Figure BDA0001981844370000039
进一步地，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。
本发明还提出了一种针对柔性立管振动控制的装置，包括：
第一建模模块，用于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；
第二建模模块，用于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；
实际参数获取模块，用于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；
控制模块，用于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。
进一步地，动力学方程，为
Figure BDA0001981844370000041
边界条件，为
Figure BDA0001981844370000048
y(0,t)＝y′(0,t)＝y″(l,t)＝0；
其中，z和t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、da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；
Figure BDA0001981844370000042
表示横向位移函数y(z,t)对时间的一阶偏导数，
Figure BDA0001981844370000043
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
Figure BDA0001981844370000044
输入饱和函数，为
Figure BDA0001981844370000045
其中，θmax和θmin为输入饱和极限值；
输入死区函数，为
Figure BDA0001981844370000046
死区逆函数，为
Figure BDA0001981844370000047
其中，br,bl,mr,ml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
Figure BDA0001981844370000051
进一步地，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
Figure BDA0001981844370000052
进行后向差分计算所得。
进一步地，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，
Figure BDA0001981844370000053
其中，Δu＝u-τ；
设定辅助变量，为
Figure BDA0001981844370000054
构建控制输入τ(t)，为
Figure BDA0001981844370000055
设定未知常数的扰动上界自适应律，为
Figure BDA0001981844370000056
其中，估计误差，为
Figure BDA0001981844370000057
设定李雅普诺夫函数，即控制率公式，为
V(t)＝Vo(t)+Vp(t)+Vq(t)；
其中，
Figure BDA0001981844370000058
Figure BDA0001981844370000059
Figure BDA00019818443700000510
进一步地，所述实际参数获取模块，具体用于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。
本发明还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上所述的一种针对柔性立管振动控制的方法。
本发明针对混和非线性输入，基于李亚普诺夫函数，引入辅助系统和扰动上界自适应律，设计鲁棒边界控制，然后利用观察得到的实际参数进行计算得出边界控制率，驱动装置根据边界控制器产生作用力作用在立管顶端对立管进行减振、输入非线性补偿和外部扰动抑制。
附图说明
图1是本发明提供的一种针对柔性立管振动控制的方法的流程示意图；
图2是本发明提供的一种针对柔性立管振动控制的装置的结构示意图；
图3是本发明提供的一种海洋柔性立管系统模型的一种实施例的示意图；
图4是本发明提供的一种针对柔性立管系统控制方案的一种实施例的示意图；
图5是本发明提供的未施加控制时柔性立管振动幅值的一种实施例的分析示意图；
图6是本发明提供的施加控制后柔性立管振动幅值的一种实施例的分析示意图；
图7是本发明提供的控制设计命令的输入波形的一种实施例的分析示意图；
图8是本发明提供的输入非线性的控制输入波形的一种实施例的分析示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一实施例。
请参阅图1，本实施例提供的一种针对柔性立管振动控制的方法可以由相关的服务器执行，且下文均以服务器作为执行主体为例进行说明。
所述一种针对柔性立管振动控制的方法，至少包括以下步骤S1～S4。
S1、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。
在具体的实施例当中，
动力学方程，为
Figure BDA0001981844370000061
边界条件，为
Figure BDA0001981844370000062
y(0,t)＝y′(0,t)＝y″(l,t)＝0。
需要说明的是，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
Figure BDA0001981844370000071
进行后向差分计算所得。
其中，z和t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、da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。
Figure BDA0001981844370000072
表示横向位移函数y(z,t)对时间的一阶偏导数，
Figure BDA0001981844370000073
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
Figure BDA0001981844370000074
输入饱和函数，为
Figure BDA0001981844370000075
其中，θmax和θmin为输入饱和极限值。
输入死区函数，为
Figure BDA0001981844370000076
死区逆函数，为
Figure BDA0001981844370000077
其中，br,bl,mr,ml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
Figure BDA0001981844370000078
S2、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。
在具体的实施例当中，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，
Figure BDA0001981844370000081
其中，Δu＝u-τ。
设定辅助变量，为
Figure BDA0001981844370000082
构建控制输入τ(t)，为
Figure BDA0001981844370000083
可以解释的是，构建控制输入τ(t)是为了稳定柔性立管系统并消除输入约束影响。
设定未知常数的扰动上界自适应律，为
Figure BDA0001981844370000084
其中，估计误差，为
Figure BDA0001981844370000085
设定李雅普诺夫函数，即控制率公式，为
V(t)＝Vo(t)+Vp(t)+Vq(t)。
其中，
Figure BDA0001981844370000086
Figure BDA0001981844370000087
Figure BDA0001981844370000088
需要说明的是，根据分析推导得到以下不等式，并基于此不等式可证明加入控制后的系统是有界稳定的，
Figure BDA0001981844370000089
其中，
Figure BDA00019818443700000810
可以解释的是，y(z,t)是一致最终有界的，即
Figure BDA0001981844370000091
S3、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。
在具体的实施例当中，所述海洋柔性立管系统的实际参数是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。
S4、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。
在具体的实施例当中，根据时刻t的边界控制率使驱动装置对海洋柔性立管系统施加作用力，以抑制柔性立管振动。
本实施例针对混和非线性输入，基于李亚普诺夫函数，引入辅助系统和扰动上界自适应律，设计鲁棒边界控制，然后利用观察得到的实际参数进行计算得出边界控制率，驱动装置根据边界控制器产生作用力作用在立管顶端对立管进行减振、输入非线性补偿和外部扰动抑制。
第二实施例。
请参阅图2。本实施例还提出了一种针对柔性立管振动控制的装置，其特征在于，包括：
第一建模模块21，用于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；
第二建模模块22，用于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；
实际参数获取模块23，用于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；
控制模块24，用于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。
在具体的实施例当中，所述第一建模模块21，
具体的：
动力学方程，为
Figure BDA0001981844370000092
边界条件，为
Figure BDA0001981844370000093
y(0,t)＝y′(0,t)＝y″(l,t)＝0。
其中，z和t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、da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；
Figure BDA0001981844370000101
表示横向位移函数y(z,t)对时间的一阶偏导数，
Figure BDA0001981844370000102
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
Figure BDA0001981844370000103
输入饱和函数，为
Figure BDA0001981844370000104
其中，θmax和θmin为输入饱和极限值。
输入死区函数，为
Figure BDA0001981844370000105
死区逆函数，为
Figure BDA0001981844370000106
其中，br,bl,mr,ml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
Figure BDA0001981844370000107
所述第二建模模块22，具体的：
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，
Figure BDA0001981844370000108
其中，Δu＝u-τ。
设定辅助变量，为
Figure BDA0001981844370000111
构建控制输入τ(t)，为
Figure BDA0001981844370000112
可以解释的是，构建控制输入τ(t)是为了稳定柔性立管系统并消除输入约束影响。
设定未知常数的扰动上界自适应律，为
Figure BDA0001981844370000113
其中，估计误差，为
Figure BDA0001981844370000114
设定李雅普诺夫函数，即控制率公式，为
V(t)＝Vo(t)+Vp(t)+Vq(t)。
其中，
Figure BDA0001981844370000115
Figure BDA0001981844370000116
Figure BDA0001981844370000117
所述实际参数获取模块23，在具体的实施例中，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。所述控制模块24，在具体的实施例当中，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，以抑制柔性立管振动。
本实施例针对混和非线性输入，基于李亚普诺夫函数，引入辅助系统和扰动上界自适应律，设计鲁棒边界控制，然后利用观察得到的实际参数进行计算得出边界控制率，驱动装置根据边界控制器产生作用力作用在立管顶端对立管进行减振、输入非线性补偿和外部扰动抑制。
基于第一实施例。
请参阅图3。在设计完控制率公式后，通过Lyapunov函数，验证柔性立管系统的稳定性。
在具体的实施例当中，根据图3的典型海洋柔性立管系统，建立一个输入饱和模型，为
Figure BDA0001981844370000118
定义一个Lyapunov函数，为
V(t)＝Vo(t)+Vp(t)+Vq(t)，
其中：
Figure BDA0001981844370000121
Figure BDA0001981844370000122
Figure BDA0001981844370000123
其中，ζ，κ>0。
验证以下不等式，
Figure BDA0001981844370000124
其中，
Figure BDA0001981844370000125
经验证可知，在柔性立管系统动力学方程有界的条件下，系统状态y(z,t)是有界的，即：
Figure BDA0001981844370000126
y(z,t)也是一致的最终有界的，即：
Figure BDA0001981844370000127
可以理解的是，通过建立一个有界稳定的海洋柔性立管系统的输入饱和模型，设计一个控制率公式，加入控制后的系统会趋于稳定，即能抑制海洋柔性立管的振动。
基于第一实施例的另一实施例。
请参阅图4-8。为了说明本发明良好的控制效果，对第一实施例提供的海洋柔性立管系统的抗饱和边界控制系统进行了验证，设置系统的参数为：
Figure BDA0001981844370000128
Figure BDA0001981844370000129
系统的初始条件，为
Figure BDA0001981844370000131
外部环境干扰，为
d(t)＝[3+0.8sin(0.7t)+0.2sin(0.5t)+0.2sin(0.9t)]×105。
在图7和8中显示了所开发的控制命令τ(t)和饱和控制输入u(t)的时间响应。
结合图5到图8，可以发现，在加入本实施例的控制时，柔性立管系统的振动被显著地抑制，由于饱和输入非线性和死区输入非线性的影响，柔性立管系统的振动偏移量收敛时间变长，系统的输入非线性较为明显。
从仿真结果可以看出，本实施例在处理饱和非线性输入和死区非线性输入、补偿扰动上界不确定性以及稳定立管系统的振动方面有较好的性能。
因此，本发明能够降低甚至消除混和非线性输入对海洋柔性立管系统控制性能的影响，通过提高抑制振动的控制精度和灵敏度，提高系统的稳定性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

Claims (8)

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，
Figure FDA0003221316530000011
其中，Δu＝u-τ；
设定辅助变量，为
Figure FDA0003221316530000012
构建控制输入τ(t)，为
Figure FDA0003221316530000013
设定未知常数的扰动上界自适应律，为
Figure FDA0003221316530000014
其中，估计误差，为
Figure FDA0003221316530000015
设定李雅普诺夫函数，即控制率公式，为
V(t)＝Vo(t)+Vp(t)+Vq(t)；
其中，
Figure FDA0003221316530000016
Figure FDA0003221316530000017
Figure FDA0003221316530000018
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
Figure FDA0003221316530000019
边界条件，为
Figure FDA0003221316530000021
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、da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；
Figure FDA0003221316530000022
表示横向位移函数y(z,t)对时间的一阶偏导数，
Figure FDA0003221316530000023
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
Figure FDA0003221316530000024
输入饱和函数，为
Figure FDA0003221316530000025
其中，θmax和θmin为输入饱和极限值；
输入死区函数，为
Figure FDA0003221316530000026
死区逆函数，为
Figure FDA0003221316530000027
其中，br,bl,mr,ml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
Figure FDA0003221316530000028
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
Figure FDA0003221316530000031
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。
5.一种针对柔性立管振动控制的装置，其特征在于，包括：
第一建模模块，用于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；
第二建模模块，用于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；
实际参数获取模块，用于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；
控制模块，用于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，
Figure FDA0003221316530000032
其中，Δu＝u-τ；
设定辅助变量，为
Figure FDA0003221316530000033
构建控制输入τ(t)，为
Figure FDA0003221316530000034
设定未知常数的扰动上界自适应律，为
Figure FDA0003221316530000035
其中，估计误差，为
Figure FDA0003221316530000036
设定李雅普诺夫函数，即控制率公式，为
V(t)＝Vo(t)+Vp(t)+Vq(t)；
其中，
Figure FDA0003221316530000041
Figure FDA0003221316530000042
Figure FDA0003221316530000043
6.根据权利要求5所述的针对柔性立管振动控制的装置，其特征在于，
动力学方程，为
Figure FDA0003221316530000044
边界条件，为
Figure FDA0003221316530000045
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、da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；
Figure FDA0003221316530000046
表示横向位移函数y(z,t)对时间的一阶偏导数，
Figure FDA0003221316530000047
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
Figure FDA0003221316530000048
输入饱和函数，为
Figure FDA0003221316530000049
其中，θmax和θmin为输入饱和极限值；
输入死区函数，为
Figure FDA00032213165300000410
死区逆函数，为
Figure FDA0003221316530000051
其中，br,bl,mr,ml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
Figure FDA0003221316530000052
7.根据权利要求5所述的针对柔性立管振动控制的装置，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
Figure FDA0003221316530000053
进行后向差分计算所得。
8.根据权利要求5所述的针对柔性立管振动控制的装置，其特征在于，所述实际参数获取模块，具体用于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。
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