操纵与控制水波的最优策略

本文提出一种用于控制表面水波及其与浮体相互作用的新方法。我们考虑一个被控制区域包围的浮动目标刚体，在该区域内我们设计了三种复杂度递增的控制策略：一种基于控制气-水界面压力的主动策略，以及两种设计了附加受控浮动装置的被动策略。我们将该装置分别建模为膜和薄板，并研究这种建模选择对整体受控系统性能的影响。我们将此问题构建为一个最优控制问题，其底层状态动力学由描述频域中表面水波与浮动目标体相互作用的耦合偏微分方程组表示。在考虑控制浮动装置时，再增加一个中间耦合。该最优控制问题旨在最小化一个对浮动体不期望运动进行加权的代价泛函。推导了一阶必要性最优条件系统，并使用有限元方法进行数值求解。数值模拟显示了该方法在减小浮体水动力载荷方面的有效性。