微幅波干扰下线性定常系统的干扰抑制控制(3)

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本次课题旨在以海洋平台系统为应用背景，建立系统模型，掌握干扰抑制控制器的设计原理与方法，并在概念提出、体系建立、简化综合算法和控制应用上取得创新和突破。主要研究过程如下：

①基于波理论和工程力学，给出刻画Airy波的系统模型；论文网

②结合微幅波外部扰动系统的具体参量分析系统特性，性能；

③在干扰抑制的现有理论框架下，设计控制器使得线性定常系统实现外部微幅波干扰抑制；

④将设计的干扰控制应用于实际线性系统模型，进行Matlab仿真。

1.4 论文结构安排

针对上述系统干扰抑制控制问题及其主要的研究内容，本文根据任务对控制系统进行了深入的探讨，论文的主要内容及安排如下：

第一章主要介绍了研究背景，前人研究成果，研究现状等，并对论文整体研究方向进行了说明。

第二章介绍了微幅波理论的一些基本知识，列出了关于微幅波的一些基本方程，尤其是关于水质点水平速度和加速度关于波形高度的方程，为波浪力计算做了良好的铺垫。

第三章根据Morison方程进行了详细的波浪力的计算，然后建立了产生波浪力的外系统。

第四章中以海洋平台系统为应用背景，建立了系统模型，给出了带有主动质量阻尼器AMD的导管架式海洋平台的运动方程，并且给出了平均二次型性能指标。

第五章研究了在具有已知动态特征但是未知初始条件的外部扰动作用下，线性定常系统的最优控制问题，给出了前馈反馈最优控制律的存在唯一性的证明。

第六章给出了干扰抑制控制器的设计方法，并将其应用于实际线性系统模型，进行Matlab仿真。研究了一个带有主动质量阻尼器的导管架式海洋平台的前馈反馈最优控制律的数值实例，验证了前馈反馈最优控制律的有效性。

1.5 本章小结

控制系统都是在各种外界扰动的影响下工作的。这个课题我们要研究线性定常系统在微幅波干扰下的干扰抑制控制。首先，我们需要刻画出带有外部持续扰动的系统模型，分析系统特性。在此基础上我们再设计控制器，运用并比较经典综合方法和现代综合方法，实现干扰抑制性能。这次的研究有广泛的应用领域，例如汽车工业中的噪声扰动，抑制海洋平台所承受的来自海浪扰动力的海洋平台振动控制系统，磁盘驱动的扰动问题[14]，飞机飞行振动控制系统中机翼所要承受的风剪应力的谐振扰动力[15]等等，这些都具有很重要的现实意义。

2 微幅波理论来~自^751论+文.网www.751com.cn/

波动的分类方式有很多，比如按波动振幅的大小可分为小振幅波、有限振幅波、大振幅波；按波在流体中的传播位置可分为表面波和内波；按波形的传播性质分类可分为前进波和驻波；按照水深相对波长大小可分为深水波和浅水波；按波的周期可分为表面张力波、短周期重力波、长周期重力波、长周期波和长周期潮波。其中，微幅波波动是指波高远小于波长的简单波动。

2.1 基本概念来~自^751论+文.网www.751com.cn/

我们作出以下假定[16]：

①流体是无粘性不可压缩的均匀流体；

②流体作有势的运动；

③重力是唯一的外力；

④流体自由表面上的压强等于大气压强；

⑤海底为水平的固体边界；

⑥波幅或波高相对于波长是无限小，流体质点的运动速度是缓慢的。

微幅波理论是根据以上假定而得到的。上述假定波动的振幅相对波长来说是很小的，或者说波动振幅很小，这就是微幅波理论的根本出发点。1845年由艾利(Airy)首先提出微幅波理论，所以又称艾利波理论。微幅波是水体波动的振幅相对于波长是微小的，可忽略高阶非线性效应的一种波浪。它是一种最简单的波动，水面呈现简谐形式的起伏，水质点以固定的圆频率作简谐振动，同时波形以一定的速度c向前传播，波浪中线也就是平分波高的中线与静水面相重合。一般说来，海洋中实际发生的波动都不能用简单的波动描述，但分析这种最简单的波动，对解决较复杂的波动问题是十分必要的。