结构声的多通道分散式反馈控制实验研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangsiqin
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结构声有源控制技术是控制结构低频辐射声的一种行之有效的方法。对于大型结构的多通道振动及辐射声控制,集中式控制器设计非常复杂,为了降低控制器设计难度,分散式的控制方法,尤其是分散式反馈控制近年来得到广泛研究。反馈增益是分散式反馈控制中一个关键参数,它直接决定了反馈系统的稳定性和控制效果。传统的反馈增益优化方法,如最小化结构动能或者辐射声能等,这些整体目标函数的测量往往并不方便,因此学者们提出了吸收能和虚拟吸收能作为局部目标函数优化反馈增益,但是目前吸收能的研究依然局限于简单结构,虚拟吸收能的可行性也有待验证。针对不同的作动器和不同结构的控制,本文研究了吸收能和虚拟吸收能在分散式反馈控制中的可行性,研究内容主要包括以下两个方面:  1.开展了基于压电片虚拟吸收能的多通道反馈控制实验研究,验证了虚拟吸收能用于薄板分散式反馈控制的可行性。通过多通道的实验数据,分析验证了宽带激励下,最大化虚拟吸收能代替最小化动能实现优化薄板分散式速度反馈控制的可行性。实验中发现了某些通道无法达到最优反馈增益,从而在理论上和实验上分析了从作动器到传感器的前向通道传递函数,比较了不同的物理参数对反馈控制稳定性的影响,如压电片尺寸、加速度计质量和板的厚度等。设计反馈滤波器和确定最优反馈增益之后,实现了多通道的分散式反馈控制,并比较了不同通道数、不同控制点和不同板厚度对控制效果的影响。  2.开展了基于惯性式作动器吸收能的反馈控制实验研究,利用不同类型的惯性式作动器分别进行了薄板的结构声控制以及厚板有源消振。首先将小型惯性式作动器用于板腔耦合系统的结构声控制,比较了单通道的惯性式作动器控制带宽不同、控制点不同时的控制效果,分析了惯性式作动器对板腔耦合系统的影响。另一方面,利用实验室自主研发的惯性式作动器进行反馈消振实验,分析了惯性式作动器固有频率处的相位变化剧烈,以及其低频非线性带来的问题。与压电片作为作动器时反馈系统高频处不稳定不同,惯性式作动器低频的相位超前与固有频率处相位变化剧烈,影响系统稳定性。
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