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海上漂浮式风力机是在随机风载荷和浪载荷联合作用下工作的。其结构动态稳定性分析与控制是亟待解决的关键问题之一。本文以海上Spar式漂浮风力机为研究对象,在考虑到气动、水动对风力机整机结构产生的流固耦合作用下,建立了动力学模型,并进行了结构振动的最优控制研究。 本文首先对漂浮式风力机受到的风、浪载分别进行了建模求解。气动载荷主要研究了风轮上的气动推力及塔架沿塔高方向上的风载分布情况;选用Airy波理论,结合Morison方程计算了深海环境下漂浮平台上的波浪载荷。其次,针对海上漂浮式风力机的环境特性,分析了现有调频质量阻尼器的缺点,提出了一种组合式调频质量阻尼器((20mbined Tuned Mass Damper,CTMD)结构。其具有垂向、水平减振及可随风转向等功能。再次,对Spar式漂浮平台做了稳定性研究。并将本文提出的CTMD结构安装于Spar平台的顶端,建立了Spar平台的动力学模型。基于此模型,分析了波浪载荷作用下,Spar平台垂荡、纵摇这两种摇荡形式的动态响应,实现了晟小的能量消耗下的Spar平台顶端水平和垂直方向上位移、速度、加速度最小的控制目标,并完成线性二次型调节器(LinearQuadratic Regulator,LQRl的设计。利用Maflab/Simulink模块进行了控制前后纵摇、垂荡动态响应的仿真和分析。最后,针对漂浮式风力机整体进行稳定性研究,提出了以调频质量阻尼器(TUned MassDamper,TMD)置于风力机机舱的结构主动控制形式,建立了基于。rMD控制的精确三自由度漂浮风力机动力学模型。通过该模型,分析了随机风浪载荷作用下对风力机性能影响最大的纵摇形式的动态响应,实现了以最小能量消耗下的风力机塔顶位移、速度、加速度为最小的控制目标,并完成LQR控制器的设计。以5MW漂浮风力机为例,进行了纵摇响应控制前后的仿真和分析。