基于二次-二次调节器的流体弹球控制
最优化与控制
2026-05-18 v1 流体动力学
摘要
流体弹球是一个用于非线性流体控制的重要基准，负责管理三个气流柱之间的复杂相互作用。本研究针对将流体弹球稳定控制到其不稳定稳态解上，提出了一种基于模型的非线性反馈策略。我们提出了一种框架，将插值模型序降低 (IMOR) 与二次-二次调节器 (QQR) 结合起来，后者是一种特别适用于纳维尔-斯托克斯方程二次非线性性质的反馈控制方法。使用耦合 IMOR 的有限元模型 (FEM) 用于产生准确表示受控制气流输入输出动力学的简化模型 (ROM)。在两种不同的雷诺数下 ( 和 ) 评估 QQR 控制性能：在 时，QQR 控制器能够稳定气流，并比使用线性反馈控制器快 40.1% 达到预期性能准则。更重要的是，在 时，QQR 控制器成功稳定气流，而线性控制器无法克服流动的非线性。QQR 控制有效抑制了涡旋 shedding，导致升力振荡消除，阻力系数降低。这些结果表明，IMOR-QQR 框架提供了一种有效的基于模型的控制策略，可管理此类复杂气流中的非线性水动力不稳定性。
引用
@article{arxiv.2605.15438,
title = {Control of the Fluidic Pinball using the Quadratic-Quadratic Regulator},
author = {Ali Bouland and Jeff Borggaard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.15438},
year = {2026}
}