基于模糊控制应用压电陶瓷对空腔噪声进行主动控制的研究

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本文利用压电陶瓷,对车内空腔噪声主动控制理论与技术进行了深入研究。本文以一空腔模型模仿车身内腔,利用振动控制源控制板件振动,进而实现降噪目的。研究结论不仅有助于现有轿车噪声主动控制问题的解决,而且为其它类似应用提供了参考。 本文首先介绍了压电陶瓷材料的特性,引入了描述压电陶瓷材料电、力学特性及其耦合作用的性能参数,在此基础上采用阻抗分析法对表面贴有压电陶瓷、四边简支的矩形钢板进行建模,计算了不同尺寸规格压电陶瓷所能产生的作用弯矩,并做了实验验证。经过分析,总结出尺寸规格对压电作动效果的影响,为如何选择压电作动器尺寸提供了参考依据。 为了进行振动主动控制系统的计算机仿真,本文通过系统辨识方法并采用多维的状态空间模型来模拟实际的外扰通道和控制通道,建立了以压电陶瓷为作动器针对薄板空腔模型的噪声主动控制系统模型,为进行主动控制的计算机仿真奠定了基础。 紧接着,为了使控制系统起到良好的控制作用,使空腔噪声有效的降低,本文提出优化布置加速度传感器和压电陶瓷作动器的安装位置的办法。由此,引出了振动模态声辐射效率的概念,将它作为衡量振动声辐射的优势模态和劣势模态的指标,通过建立了空腔模型的有限元模型,进行了模态分析,分析了上板对整个空腔模型的正负贡献作用,计算了顶板的模态声辐射效率后确定了待控模态和传感器和作动器的布置位置。 在振动主动控制器设计方面,本文利用多输入多输出的智能模糊控制技术,采用一种有效的多输入多输出解耦方法,设计了自调整模糊控制器,并对这种控制器进行了计算机仿真分析和针对薄板空腔模型的振动主动控制试验。仿真和实验结果都表明此噪声主动控制系统能有效地抑制空腔噪声,同时也表明系统辩识方法可以方便有效地用于噪声主动控制系统的设计中。最后利用本文设计的自调整模糊控制方法,对空腔模型进行了噪声主动控制实验和结果分析。实验结果表明此控制系统能够取得较好的减振降噪效果。
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