基于聲輻射模態(tài)的解耦控制研究.pdf

1、聲輻射模態(tài)理論是分析結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射噪聲問題的一種有效方法。振動(dòng)結(jié)構(gòu)總的輻射聲功率等于各階聲輻射模態(tài)輻射聲功率之和，中、低頻時(shí)前幾階模態(tài)輻射的聲功率占總聲功率的絕大部分。因此在有源結(jié)構(gòu)聲學(xué)控制(Active StructureAcoustic Control，ASAC)系統(tǒng)中，中、低頻時(shí)只要抑制前幾階聲輻射模態(tài)的伴隨系數(shù)便能取得較好的降噪效果。
　　 在ASAC系統(tǒng)中，控制力的位置布置對(duì)控制效果有直接影響。本文根據(jù)前四階聲輻射模態(tài)的

2、對(duì)稱性及非對(duì)稱性，提出控制前四階聲輻射模態(tài)伴隨系數(shù)的四組控制力布置方式。以矩形簡支板為例，建立了振動(dòng)控制系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，對(duì)從控制輸入到控制輸出的傳遞矩陣性質(zhì)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)該矩陣為近似對(duì)角矩陣。從而證明控制過程解耦，即一組控制力可以單獨(dú)控制某一階伴隨系數(shù)，而不影響其他各階伴隨系數(shù)的控制。
　　 控制算法的選取和控制器的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到控制效果的好壞，是ASAC系統(tǒng)設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的一環(huán)。本文首先運(yùn)用LMI方法，對(duì)基于速度伴隨系數(shù)的AS

3、AC系統(tǒng)設(shè)計(jì)了具有一定魯棒性的H∞狀態(tài)反饋控制器。根據(jù)傳遞函數(shù)矩陣的性質(zhì)設(shè)計(jì)了四個(gè)單輸入/單輸出系統(tǒng)的控制器聯(lián)合控制前四階伴隨系數(shù)，使得一個(gè)控制器只控制前四階中對(duì)應(yīng)的某一階聲輻射模態(tài)伴隨系數(shù)。并用解耦系統(tǒng)的四個(gè)控制器代替原來的四輸入/四輸出系統(tǒng)的控制器，從而可減少系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)算量及響應(yīng)時(shí)間，且其中一個(gè)控制器出現(xiàn)故障時(shí)其他控制器仍能正常工作。應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)算，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)解耦后有較好的控制效果，達(dá)到了降低輻射聲功率的目的。