基于ERA模型辨識(shí)的H-∞振動(dòng)主動(dòng)控制試驗(yàn)研究

基于ERA模型辨識(shí)的H_∞振動(dòng)主動(dòng)控制試驗(yàn)研究基于ERA模型辨識(shí)的H_∞振動(dòng)主動(dòng)控制試驗(yàn)研究摘要：振動(dòng)是一種普遍存在于許多工程領(lǐng)域中的不良現(xiàn)象，它會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和工作效率產(chǎn)生負(fù)面影響。為了解決振動(dòng)問(wèn)題，主動(dòng)控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)、機(jī)械和航空航天等領(lǐng)域。本文提出了一種基于ERA模型辨識(shí)的H_∞振動(dòng)主動(dòng)控制方法，并通過(guò)試驗(yàn)研究進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：振動(dòng)控制，主動(dòng)控制，ERA模型辨識(shí)，H_∞控制，試驗(yàn)研究1.引言振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)是一種利用控制器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)以減小或消除振動(dòng)的方法。它通過(guò)在系統(tǒng)中引入能量、質(zhì)量或阻尼等干擾，以控制系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)。主動(dòng)控制技術(shù)在許多領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用，例如結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制、機(jī)械系統(tǒng)控制和航空航天中的振動(dòng)抑制等。振動(dòng)主動(dòng)控制中的H_∞控制理論是一種基于魯棒控制的方法，其目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)控制器以使系統(tǒng)在所有可能的不確定性情況下都能滿足性能要求。H_∞控制理論的優(yōu)點(diǎn)是能夠提供系統(tǒng)性能的魯棒性和穩(wěn)定性保證。ERA模型辨識(shí)是一種用于系統(tǒng)辨識(shí)的有效方法。它通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的輸入和輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。ERA模型辨識(shí)的優(yōu)點(diǎn)是不需要事先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行特性假設(shè)，可以直接從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中提取系統(tǒng)的模型。本文將結(jié)合ERA模型辨識(shí)和H_∞控制理論，研究一種基于ERA模型辨識(shí)的H_∞振動(dòng)主動(dòng)控制方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)將在某振動(dòng)系統(tǒng)上進(jìn)行，該系統(tǒng)具有復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性和不確定性。2.ERA模型辨識(shí)理論ERA模型辨識(shí)是一種基于數(shù)據(jù)的系統(tǒng)辨識(shí)方法。它使用系統(tǒng)的輸入和輸出數(shù)據(jù)，通過(guò)矩陣運(yùn)算得到系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。ERA模型辨識(shí)的基本步驟如下：（1）收集系統(tǒng)的輸入和輸出數(shù)據(jù)；（2）對(duì)輸入和輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到系統(tǒng)的廣義矩陣形式；（3）通過(guò)矩陣運(yùn)算，得到系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。ERA模型辨識(shí)的核心是通過(guò)奇異值分解（SVD）方法對(duì)廣義矩陣進(jìn)行分解，并根據(jù)分解得到的奇異值和奇異向量構(gòu)建系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。3.H_∞控制理論作為一種魯棒控制方法，H_∞控制理論在振動(dòng)主動(dòng)控制中具有重要的應(yīng)用。H_∞控制理論的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)控制器，使得系統(tǒng)在所有可能的不確定性情況下都能滿足性能要求。H_∞控制理論的核心是通過(guò)優(yōu)化問(wèn)題，尋找最優(yōu)的魯棒控制器參數(shù)。在振動(dòng)主動(dòng)控制中，H_∞控制器的設(shè)計(jì)需要考慮系統(tǒng)的振動(dòng)特性和控制系統(tǒng)的魯棒性。4.基于ERA模型辨識(shí)的H_∞振動(dòng)主動(dòng)控制方法本文提出一種基于ERA模型辨識(shí)的H_∞振動(dòng)主動(dòng)控制方法。具體步驟如下：（1）收集系統(tǒng)的輸入和輸出數(shù)據(jù)；（2）對(duì)輸入和輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到系統(tǒng)的ERA模型；（3）對(duì)系統(tǒng)的ERA模型進(jìn)行H_∞控制器設(shè)計(jì)；（4）通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的H_∞控制器的性能。5.試驗(yàn)研究本文通過(guò)在某振動(dòng)系統(tǒng)上進(jìn)行試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了基于ERA模型辨識(shí)的H_∞振動(dòng)主動(dòng)控制方法的有效性。試驗(yàn)中，收集了系統(tǒng)的輸入和輸出數(shù)據(jù)，并使用ERA模型辨識(shí)方法得到了系統(tǒng)的模型。然后，根據(jù)系統(tǒng)的模型設(shè)計(jì)了H_∞控制器，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的控制器的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于ERA模型辨識(shí)的H_∞振動(dòng)主動(dòng)控制方法可以有效地減小系統(tǒng)的振動(dòng)幅值，并且具有較好的魯棒性和穩(wěn)定性。6.結(jié)論本文研究了一種基于ERA模型辨識(shí)的H_∞振動(dòng)主動(dòng)控制方法，并通過(guò)試驗(yàn)研究進(jìn)行了驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可以有效地減小振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)幅值，具有較好的魯棒性和穩(wěn)定性。振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)在工程領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步探索基于ERA模型辨識(shí)的H_∞振動(dòng)主動(dòng)控制方法在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，并進(jìn)一步提高系統(tǒng)的控制性能和魯棒性。參考文獻(xiàn)：[1]ZhangYiqiang.Activecontrolofaturbulentboundarylayerusingreduced-ordermodelingandH_∞control.JournalofFluidsandStructures,2019,86:319-338.[2]徐志東,閆淑芳.基于ERA模型辨識(shí)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動(dòng)控制[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào),201