申请/专利权人：北京动力机械研究所

申请日：2020-09-16

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN112214938B

主分类号：G06F30/28

分类号：G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2021.01.29#实质审查的生效;2021.01.12#公开

摘要：本发明公开了一种基于DMD方法的流动分离控制系统及方法，该系统包括：依次相连的控制模块、计算模块和测量模块；执行模块设置在被控流场中，用于执行流动分离控制；测量模块沿流动方向设置在执行模块之后的被控流场中，用于实时测量被控流场的流场信息，并反馈给计算模块；计算模块基于DMD方法，对流场信息进行实时分析处理，并调节执行模块对应控制措施的强度；该方法利用DMD方法实时识别出失稳频率，从而调整执行模块，形成一种闭环的流动分离控制方法，克服了传统的流动分离控制方法无法根据流场实时反馈进行实时调节控制参数的弊端，同时可以适应不同应用对象和工况；此外，可以避免单点分析造成在流场分离区外判定全流场是稳定的局部误判。

主权项：1.一种基于DMD方法的流动分离控制系统，其特征在于，包括：依次相连的执行模块1、计算模块2和测量模块3；所述执行模块1设置在被控流场中，用于执行流动分离控制；测量模块3沿流动方向设置在执行模块1之后的被控流场中，用于实时测量被控流场的流场信息，并反馈给计算模块2；计算模块2基于DMD方法，对流场信息进行实时分析处理，并调节执行模块1对应控制措施的强度；所述DMD方法包括以下步骤：第一步：计算基准流场的基准失稳频率f0；第二步：向执行模块1输出控制指令，执行模块1根据控制指令采取相应的控制措施对被控流场进行控制；第三步：计算执行模块1施加控制措施后流场的失稳频率f；第四步：当ff0时，则减弱执行模块1的控制强度；当ff0时，则增强执行模块1的控制强度；第五步：重复第二步至第四步，直到计算模块2计算得出的流场特征值λ＝1，则流场处于稳定状态，流动分离得到控制；所述DMD方法的分析过程包括：将流场信息按照以下方式进行分解重构：X＝Φαn×n1其中，X为测量得到的流场信息；αn×n为DMD模态系数矩阵，该矩阵包含了流场的时间信息，Φ为基函数，包含了流场的空间结构信息，能够由如下的关系式计算得到： 令其中，X，Y均为N×n的矩阵，且X为前一时刻的流场信息矩阵，Y为后一时刻的流场信息矩阵，采用线性映射能够得到：AX＝Y3对X进行奇异值分解：X＝UΣV*4其中，U是N×N阶酉矩阵，Σ是半正定N×n阶对角矩阵，V*为V的共轭转置，V是n×n阶酉矩阵；令由式3和式4得到： 根据公式5能够得知，通过变换矩阵U能够对矩阵A进行降阶，从而用低维矩阵代替高维矩阵；计算矩阵的特征值和特征向量如下： 由式6能够得知，λ为A的特征值，对应的特征向量为：Uw，此外A对应于λ的特征向量还能够表示为： 特征值λ中包含k个特征值元素，模大于1的特征值元素对应的基函数Φ的模态随着模的增加而增加，而模小于1的特征值元素对应的基函数Φ的模态随着模的增加逐渐衰减；这些特征值元素表征了基函数Φ的动态模态稳定性：通过logλΔt＝σ+iω将这些特征值元素映射到复变量平面上，其中，实部σ代表基函数Φ的动态模态的增长率或衰减率，虚部ω包含时间信息；利用A的特征值λ构造范特蒙德矩阵，该矩阵包含了流场的时间信息，称为DMD模态系数矩阵；基准流场信息矩阵X能够利用下式进行重构： 其中，基函数包含了流场中的空间结构信息；由此可得ω0和ω，进而可得基准失稳频率f0＝2πω0和控制后失稳频率f＝2πω。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京动力机械研究所 一种基于DMD方法的流动分离控制系统及方法

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