کنترل مرزی رایزر دریایی انعطاف پذیر با فرض پروفیل‌های خطی و نمایی برای جریان سطحی

در این مقاله، با استفاده از روش مستقیم لیاپانوف، کنترل مرزی در انتهای بالایی لوله قائم انجام می‌شود تا زاویۀ نوک و ارتعاش عرضی لوله قائم که در معرض اغتشاش زمان متغیر قرار دارد کاهش داده شود. ابتدا، فرض می‌شود جریان سطح آب از سطح اقیانوس تا کف اقیانوس به‌صورت خطی کاهش یافته و به صفر برسد و سپس در حالت دوم به‌صورت نمایی به صفر کاهش یابد. رایز به‌صورت یک سامانه با پارامتر توزیع یافته با یک معادله دیفرانسیل جزئی(pde) به همراه شرایط مرزی مدل می‌شود. به این دلیل که همه سیگنال‌های کنترلی را می‌توان با حسگرها اندازه‌گیری و یا با الگوریتم تفاضل برگشتی محاسبه کرد، کنترل مرزی را می‌توان با ابزار دقیق موجود به‌صورت عملی محقق و پیاده‌سازی کرد. روش مستقیم لیاپانوف به‌منظور تحلیل پایداری سیستم حلقه بسته به‌کار رفته است. در نهایت، کارایی این کنترل کننده تایید شده و نتایج پروفیل‌های خطی و نمایی با هم مقایسه می‌شوند.

Boundary Control of a Marine Riser Assuming Linear and Exponential Profiles for Surface Current

This paper presents the use of Lyapunov direct method to boundary control of the upper end of the riser so as to reduce the top angle and transverse vibration of the riser during timevarying disturbances. Two cases are taken into account for analysis. In the first case, the surface current of sea is assumed to be linearly reduced from the sea surface to the sea bed; while, in the second case, the declination is exponential. In both cases, it is assumed that the current decreases to almost zero. To address the problem, a distributed parameter system is modeled with partial differential equation constrained to boundary conditions. As all control signals can be measured using sensors and/or can be calculated using the backward difference algorithm, the boundary control has the potential to be practically implemented. The Lyapunov direct method has also been utilized for stability analysis of the closedloop system. Eventually, the efficiency and robustness of the proposed controller is verified, and a comparison is made between the related results of linear and exponential profiles.