基于声辐射模态的双层板声传输有源控制数值仿真和分析研究

针对双层板结构声有源控制(ASAC)的应用实施过程中全局控制目标函数和误差信号的获取问题,提出了基于辐射模态和结构误差传感的声传输有源控制的思想和策略,建立了双层板腔结构声传输系统及辐射模态控制分析模型.在此基础上对双层板腔声传输有源控制进行了数值仿真和分析研究,重点探讨了控制方法策略及系统参数对有源控制效果的影响及其对应的控制机理.结果表明:在低频范围内,仅需控制前四阶辐射模态声功率,便能和总的辐射声功率最小控制效果基本一样;在低频段声腔(0,0,0)模态在系统耦合响应中起主导作用,因此相比入射板和辐射板作动器控制,利用腔中次级声源作动的控制策略是一种更好的控制策略.     

基于分布式压电传感器的结构表面体积速度测量实验研究

以简支矩形薄板为研究对象,首先在波数域内对结构振动体积速度与辐射声功率的关系进行分析,推导出反映结构模态对体积速度贡献规律的数学表达式.在此基础上,结合PVDF压电薄膜的电荷输出方程,利用三角函数的正交性,给出一种新方法来设计体积速度传感器,并针对具体模型进行了结构体积速度测量实验研究.结果表明,所设计的分布式体积速度传感器具有较好的传感精度,进而说明了方法的正确性.同时还发现PVDF压电薄膜制作工艺与粘贴位置的偏差对其传感精度在一定频带内有较大影响,并且对不同位置激励下传感的影响程度不同.     

基于方程误差法的IIR滤波有源噪声控制算法

在前馈有源噪声控制系统中会存在声反馈现象:次级声源产生的声信号反馈至参考传感器处。采用IIR滤波器能更好匹配有零极点的最优解,减弱声反馈影响。为克服FvLMS算法全局收敛性差的缺陷,提出采用比方程误差法(EEM)的计算量更小的EEM-FvLMS算法。在考虑声反馈的情况下,进行基于FvLMS算法和EEM-FvLMS算法的有源噪声控制仿真实验。仿真结果表明:对于窄带噪声,EEM-FvLMS算法性能更优;对于风机噪声,FvLMS算法与EEM-FvLMS算法性能相当;对于FvLMS算法不能控制的误差信号中的干扰信号,EEM-FvLMS算法也能有效控制。     

带倾斜薄板的梯形声场建模及其振声特性分析

针对带倾斜薄板的梯形声场声学建模问题,提出了一种基于Chebyshev-变分原理的非规则声场-结构耦合系统建模方法,建立了弹性边界约束下倾斜薄板-梯形封闭声场耦合模型。将结构位移和声场声压分别表示成多重Chebyshev级数形式,按照利兹方法分别求解结构和声场的拉格朗日泛函,得到耦合系统的特征方程并求得系统的固有频率和模态。与有限元结果的对比验证了本文方法的正确性,并就结构边界条件及声场倾斜角度对耦合系统固有频率的影响进行了分析。分析结果表明:倾斜角的存在增强了声场模态的不规则程度,倾角的增大使得耦合系统板控频率依次递减,而腔控频率的变化趋于复杂;薄板倾斜边界约束的释放使得耦合系统各阶固有频率显著减小。     

声振主动控制系统中误差通道的在线辨识问题

声振主动控制系统中误差通道的存在是影响系统稳定性和控制效果的关键因素,它直接影响控制系统的收敛性和控制的有效性.在系统参数慢时变或近似不变的情况下,对误差通道离线辨识能大大简化控制算法.然而在很多实际的声振控制系统中,被控系统特性和参数经常是时变的,误差通道的在线辨识便成为主动控制研究中的关键所在.在线辨识算法有很多,结合在线辨识功能的自适应控制种类就更多.通过对声振主动控制领域中的已有的误差通道在线辨识技术进行分析与比较,指出其各自的优缺点,并提出其中值得研究的若干问题,以期有助于今后的进一步深入研究.     

通过辐射模态研究封闭空间结构声辐射及其有源控制

通过辐射模态研究了封闭空间的结构声辐射及其有源控制问题.分析了辐射模态的数学和物理意义并揭示了辐射模态与声腔模态之间的内在耦合关系,并通过声辐射模态建立了弹性封闭空间结构声辐射有源控制模型.针对辐射模态在有源控制中的应用实现问题,给出了一种新的控制策略,即将辐射模态按对应辐射效率或耦合强度从大到小排列,使前k阶声辐射模态声势能最小化.采用压电陶瓷作动器作为控制力源进行了封闭空间结构声辐射有源控制数值计算与分析研究.结果表明,辐射模态与声腔模态的耦合具有严格的选择性,各阶辐射模态的形状和与相耦合的主导声模态在耦合面上的形状非常相似;在低频范围内,一般只需最小化前三阶辐射模态声势能,在更低频或声模态频率附近,只需最小化前一阶最有效辐射模态声势能,便能和总声势能最小化策略控制效果基本一样.     

有源消声头靠技术的研究进展及趋势

介绍了有源消声头靠技术的消声机理,从声学理论研究和实验研究两个主线出发,将近几年来有源头靠的理论研究、消声系统、控制器设计及相关算法等方面的研究成果进行总结,介绍了一些较为成功和有价值的实例与结果.最后,对未来一段时期为改善头靠消声性能的努力方向做出预测.     

球-柱-球复合壳体结构声辐射建模及特性分析

针对典型复合材料轴对称结构的外部声辐射问题，本文建立了基于结构完整边界的广义谱-配点边界元法的结构声辐射分析模型。从一阶剪切层合壳理论出发，推导了复合材料结构振动能量方程，引入广义谱方法和边界元方法的思想，将Helmholtz积分方程转化为边界积分方程，再将位移、声学变量和Green函数等展开为周向Fourier多项式和轴向Chebyshev多项式的形式，经化简得到一维半解析声振耦合求解的声场方程。对于浸没在轻质和重质流体中的壳体结构，均采用强耦合的处理方式对结构声问题进行求解。通过数值结果验证了本文方法的正确性，分析了各向同性均匀材料和正交各向异性球-柱-球复合壳体的声辐射问题，并讨论了不同载荷方式、铺层角度等因素对复合壳体结构声辐射的影响。结果表明：对于铺层为[90°/±θ/0°]_S的玻璃纤维材料复合壳体结构，随着铺层角的增大，组合结构的轴向拉伸和弯曲刚度逐渐减小，周向的刚度得到加强，并在结构弯曲-扭转耦合效应的作用下，壳体结构的辐射声功率级响应曲线的峰值频率向高频发生偏移。