拖力减小策略的域适应到部分测量值-计算机科学-流体系统-特征转移.pdfVIP

拖力减小策略的域适应到部分测量值

AntonPlaksinGeorgiosRigas

ImperialCollegeLondonImperialCollegeLondon

London,UKLondon,UK

aplaksin@imperial.ac.ukg.rigas@imperial.ac.uk

Abstract

流体系统的反馈控制面临重大挑战，因为这些系统具有高维、非线性和多尺

本度的动力学特性，需要实时的三维多组分测量来进行传感。虽然在数字模拟

译中可以实现这样的测量，但在现实世界中通常只能部分访问。本文提出了一

中种方法，将从全状态测量获得的反馈控制策略适应到只有部分测量设置的

情况。我们的方法在一个仿真环境中通过最小化简化道路车辆的空气动力

1

v阻力来展示。当强化学习算法在放置传感器于尾流中的全状态测量上训练

9时，可以最优地解决这个控制任务。然而，在实际应用中，传感器数量有限

0且通常只安装在车辆上，只能提供部分测量数据。为了解决这个问题，我们

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4提出了一种领域特定特征转移（DSFT）映射方法，从部分测量的历史记录

0重建全状态测量。通过应用这种方法，我们可以仅基于部分数据推导出最优

.

7策略。此外，我们的方法能够确定最优历史长度，并对最优控制策略的架构

0

5提供见解，有助于在传感器信息有限的实际环境中实现这些策略。

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v1介绍

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a流体基础工程系统的反馈控制在提高能源和运输等关键领域的能效方面具有巨大潜力，推动

了向净零排放的进展。机器学习方面的必威体育精装版突破极大地推进了流体流动的建模、优化和控制

[Duriezetal.,2016,Bruntonetal.,2020,Rabaultetal.,2020,Garnieretal.,2021,Sharmaetal.,

2023]。尽管有了这些进步，设计反馈控制仍然因流体力学的非线性和多尺度特性而变得困

难。最优控制律通常依赖于密集的空间-时间解析测量——这一要求在模拟中是可行的，但

在现实世界的应用中却难以实现。实际上，传感器布置往往受到技术限制，导致只有部分测

量数据可用。本文提出了一种框架，将最初使用全状态测量开发的反馈控制策略适应到现实

中仅能获取部分测量数据的实际场景。

我们在旨在减少道路车辆气动阻力的模拟环境中展示了我们的方法[Sudinetal.,2014,Choi

etal.,2014]。模拟是在二维直接数值模拟（DNS）环境中进行的，在这种环境中，通过数值

求解Navier-Stokes方程来获得流动动力学，并将车辆建模为具有方形几何形状的简化2D钝

体。最近的数值研究[Rabaultetal.,2019,RabaultandKuhnle,2019,Tangetal.,2020,Parisetal.,

2021,LiandZhang,2022,Chenetal.,2023]成功地应用了强化学习（RL）[SuttonandBart