基于聲輻射模態(tài)的有源結(jié)構(gòu)聲學(xué)控制（ASAC）誤差傳感器和控制作動(dòng)器的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、基于聲輻射模態(tài)的有源結(jié)構(gòu)聲學(xué)控制(ASAC)是近幾年提出的分析結(jié)構(gòu)振動(dòng)輻射聲場性質(zhì)和控制噪聲輻射的一種有效方法。通過振動(dòng)結(jié)構(gòu)表面法向速度和表面聲壓之間的關(guān)系，給出振動(dòng)板結(jié)構(gòu)的聲輻射模態(tài)及其對應(yīng)的輻射效率。聲輻射模態(tài)代表一組正交的速度分布，每一階聲輻射模態(tài)對應(yīng)的聲功率相互獨(dú)立。結(jié)構(gòu)的輻射聲功率可以表示為輻射效率和聲輻射模態(tài)伴隨系數(shù)平方的線性組合。聲輻射模態(tài)的一個(gè)重要特點(diǎn)是它在中、低頻時(shí)，對應(yīng)的輻射效率隨著聲輻射模態(tài)階數(shù)的增加而迅速降低。因

2、此，基于聲輻射模態(tài)的ASAC系統(tǒng)的控制策略是使前K階聲輻射模態(tài)伴隨系數(shù)幅值最小化。 誤差傳感器的選擇和設(shè)計(jì)直接關(guān)系誤差信號(hào)輸出的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，是實(shí)現(xiàn)ASAC的關(guān)鍵一環(huán)。本文選擇PVDF壓電薄膜作為傳感器的材料，以Legendre多項(xiàng)式展開表示板的振速分布和PVDF的形狀函數(shù)，設(shè)計(jì)了能適用于任意邊界條件兩維結(jié)構(gòu)的分布式PVDF誤差傳感器。將設(shè)計(jì)得到的傳感器用于測量簡支、固定邊界條件的板結(jié)構(gòu)以及簡支板的局部區(qū)域的第一階聲輻射模態(tài)伴

3、隨系數(shù)，得到較好的測量結(jié)果。此外，本文還分析了傳感器布置位置誤差和形狀誤差等因素對測量結(jié)果的影響。 控制作動(dòng)器是向振動(dòng)結(jié)構(gòu)施加控制信號(hào)的實(shí)施者，其設(shè)計(jì)的好壞直接影響控制效果的優(yōu)劣。本文利用壓電薄膜(壓電陶瓷、PVDF)的逆壓電效應(yīng)，通過對矩形壓電薄膜——薄板結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析，得到矩形壓電作動(dòng)器的等效激勵(lì)模型。此外，通過模態(tài)分析，得到矩形壓電作動(dòng)器作用下板的振動(dòng)響應(yīng)。將矩形壓電作動(dòng)器應(yīng)用到基于聲輻射模態(tài)的ASAC中，得到基于聲輻