基于ERA模型辨識的H-∞振動主動控制試驗研究

基于ERA模型辨識的H_∞振動主動控制試驗研究基于ERA模型辨識的H_∞振動主動控制試驗研究摘要：振動是一種普遍存在于許多工程領(lǐng)域中的不良現(xiàn)象，它會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和工作效率產(chǎn)生負(fù)面影響。為了解決振動問題，主動控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)、機械和航空航天等領(lǐng)域。本文提出了一種基于ERA模型辨識的H_∞振動主動控制方法，并通過試驗研究進(jìn)行了驗證。關(guān)鍵詞：振動控制，主動控制，ERA模型辨識，H_∞控制，試驗研究1.引言振動主動控制技術(shù)是一種利用控制器對系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)以減小或消除振動的方法。它通過在系統(tǒng)中引入能量、質(zhì)量或阻尼等干擾，以控制系統(tǒng)的振動響應(yīng)。主動控制技術(shù)在許多領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用，例如結(jié)構(gòu)振動控制、機械系統(tǒng)控制和航空航天中的振動抑制等。振動主動控制中的H_∞控制理論是一種基于魯棒控制的方法，其目標(biāo)是設(shè)計一個控制器以使系統(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模型辨識是一種用于系統(tǒng)辨識的有效方法。它通過對系統(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模型辨識的優(yōu)點是不需要事先對系統(tǒng)進(jìn)行特性假設(shè)，可以直接從實驗數(shù)據(jù)中提取系統(tǒng)的模型。本文將結(jié)合ERA模型辨識和H_∞控制理論，研究一種基于ERA模型辨識的H_∞振動主動控制方法，并通過實驗研究進(jìn)行驗證。試驗將在某振動系統(tǒng)上進(jìn)行，該系統(tǒng)具有復(fù)雜的動力學(xué)特性和不確定性。2.ERA模型辨識理論ERA模型辨識是一種基于數(shù)據(jù)的系統(tǒng)辨識方法。它使用系統(tǒng)的輸入和輸出數(shù)據(jù)，通過矩陣運算得到系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。ERA模型辨識的基本步驟如下：（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）通過矩陣運算，得到系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。ERA模型辨識的核心是通過奇異值分解（SVD）方法對廣義矩陣進(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_∞控制理論在振動主動控制中具有重要的應(yīng)用。H_∞控制理論的目標(biāo)是設(shè)計一個控制器，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優(yōu)化問題，尋找最優(yōu)的魯棒控制器參數(shù)。在振動主動控制中，H_∞控制器的設(shè)計需要考慮系統(tǒng)的振動特性和控制系統(tǒng)的魯棒性。4.基于ERA模型辨識的H_∞振動主動控制方法本文提出一種基于ERA模型辨識的H_∞振動主動控制方法。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）對系統(tǒng)的ERA模型進(jìn)行H_∞控制器設(shè)計；（4）通過試驗驗證設(shè)計的H_∞控制器的性能。5.試驗研究本文通過在某振動系統(tǒng)上進(jìn)行試驗研究，驗證了基于ERA模型辨識的H_∞振動主動控制方法的有效性。試驗中，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)計了H_∞控制器，并通過實驗驗證了設(shè)計的控制器的性能。實驗結(jié)果表明，基于ERA模型辨識的H_∞振動主動控制方法可以有效地減小系統(tǒng)的振動幅值，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模型辨識的H_∞振動主動控制方法，并通過試驗研究進(jìn)行了驗證。試驗結(jié)果表明，該方法可以有效地減小振動系統(tǒng)的振動幅值，具有較好的魯棒性和穩(wěn)定性。振動主動控制技術(shù)在工程領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。未來的研究可以進(jìn)一步探索基于ERA模型辨識的H_∞振動主動控制方法在其他領(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模型辨識的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動控制[J].安全與環(huán)境學(xué)報,201