基于MAS的封閉空腔有源力控制系統(tǒng)研究.pdf

1、目前，有源力控制技術還沒有實現(xiàn)大規(guī)模的工程應用，一個重要的原因就在于有源控制系統(tǒng)的分布式特點。在實踐中，一個由多彈性壁組成的封閉空腔更為接近實際的機器設備外形，同時，其腔內(nèi)有源力控制機理也更為復雜。要有效地對封閉腔內(nèi)動態(tài)耦合噪聲場進行控制，通常需要采用智能降噪技術，這也是有源消聲發(fā)展的終極目標。
　　本文將多Agent系統(tǒng)(Multi-agent system, MAS)分布協(xié)同控制的方法應用到封閉空腔有源力控制中，探討智能降噪技

2、術。提出了由多彈性板組成的矩形封閉空腔模型，利用模態(tài)疊加法進行建模并分析腔內(nèi)耦合噪聲場的特性;對控制致動器位置進行多參數(shù)優(yōu)化設計，并討論多致動器分布式控制機理和性能;研究基于MAS的智能控制方法處理復雜的封閉空腔耦合噪聲場的基本理論和可行性，提出了四種基于MAS的有源控制策略，并分析和比較其控制性能和特點;將輻射模態(tài)理論引入到有源智能控制中，并集成Agent控制單元，建立基于MAS的封閉空腔有源力控制框架;對控制系統(tǒng)進行試驗研究并取得較

3、佳的控制效果。
　　論文主要內(nèi)容和創(chuàng)新成果如下:
　　1.通過模態(tài)疊加法建立了由聲輻射和聲傳輸形成的結構-聲耦合系統(tǒng)的理論模型。研究對象為一矩形封閉空腔，它是由四塊剛性板和兩塊相鄰的彈性板組成，其中一塊彈性板受到干擾點力和外部入射聲波的共同激勵。對兩塊和一塊彈性板模型的耦合聲場特性進行分析和比較，指出二者聲場分布的區(qū)別?？紤]到致動器的優(yōu)化位置與聲場的物理本質及分布有關，由此說明了研究多彈性板模型耦合聲場的必要性和重要性。

4、r>　　2.在兩彈性板模型的基礎上，推導了全彈性板封閉空腔耦合聲場模型，并分析其初級聲場特性。仿真研究表明，全彈性板模型耦合聲場主要是由受到初級激勵的彈性板的結構模態(tài)和空腔的聲模態(tài)所主導，其余彈性板對腔內(nèi)聲場貢獻較小。
　　3.以兩彈性板模型為研究對象，討論多致動器分布式控制技術?？刂屏Γc力致動器）的位置通過考慮多個參數(shù)進行優(yōu)化設計，在此基礎上采用三種控制策略對腔內(nèi)噪聲進行控制，并分析和比較其控制機理和性能。研究結果表明控制力數(shù)

5、量越多，綜合控制性能就越好?？紤]到實際應用，局部和全局控制性能得以比較，由此表明局部控制同樣有效，從而為分布式協(xié)同有源控制技術奠定理論基礎。
　　4.研究將MAS分布協(xié)同控制的方法應用到封閉空腔有源力控制的基本理論和可行性，提出了基于MAS的有源智能協(xié)同控制的整套思路。根據(jù)這一思路設計了四種控制策略，用于控制不同情形的耦合噪聲場，同時解決整體控制架構的復雜性和智能單元的協(xié)調(diào)問題，實現(xiàn)智能控制。仿真結果表明控制系統(tǒng)不僅降噪明顯而且具

6、有MAS的高魯棒性、強擴展性等優(yōu)勢。
　　5.根據(jù)輻射模態(tài)對聲場貢獻的相互獨立性，將有源力控制問題分解為各局部控制問題。定義控制器Agent，并綜合致動器和傳感器構造Agent控制單元（智能結構），用于解決各局部控制問題。設計競爭和平行協(xié)調(diào)機制以形成協(xié)調(diào)體結構。通過協(xié)調(diào)體結構建立基于MAS的有源控制框架。研究表明系統(tǒng)具有智能性和靈活性等特點，能夠有效控制腔內(nèi)動態(tài)噪聲。
　　6.在DSPACE及Matlab/Simulink為