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输流管道的振动是一种很常见的现象,如变流速引起的管道振动。管道长期在振动所产生的交变力作用下,会导致疲劳破坏,从而发生管线断裂。实际中输流管道往往处于更复杂的支撑条件下,比如地下的输油管道,将整个管道铺设在土壤中,相当于在管道的两个端点之间增加了地基支撑,弹性地基对输流管道振动的影响是不可忽略的。综上知对输流管道系统的振动控制研究具有重要的现实意义。
本文研究了弹性地基上输流管道在简谐流作用下振动的主动控制问题。在管道上贴压电片,利用其正逆压电效应进行振动的主动控制。建立弹性地基输流管的振动控制方程,采用微分求积法对其进行离散,控制项中的δ函数按傅里叶级数展开,确立系统的状态空间方程。
采用次最优控制对弹性地基上输流管道振动进行控制,研究了加权矩阵Q、R对控制的影响,然后仿真验证了不同节点的控制效果和不同双参数弹性地基以及平均流速对控制系统的影响。考虑到引起输流管道振动的原因比较复杂,一般控制方法比较理想化,与实际差距较大,而智能控制则效果较好。通过模糊-PID参数自调整控制器对弹性地基输流管道振动进行控制,并观察PID三个参数的变化。在控制稳定后加入干扰,系统再次很快趋于稳定,抗干扰能力较强。