水下圆柱壳声辐射有源力控制及机理分析

研究了利用力激励进行水下有限长圆柱壳振动声辐射有源控制问题。考虑流固声振耦合作用,根据圆柱壳辐射声功率在周向相互解耦的特性,推导了次级力源最优强度解析表达式,比较了单个力和多个力有源控制后的降噪效果;利用圆柱壳结构振动模态和声辐射模态的对应关系,分析了圆柱壳声辐射有源力控制的物理机理。研究结果表明:多个次级力更能有效地控制壳体产生声辐射的振动部分而达到控制噪声的目的;水下圆柱壳的前几阶声辐射模态的辐射效率很高,而辐射模态幅度较低,有源控制机理在于降低与结构振动模态对应的声辐射模态幅度,从而有效控制结构振动产生的声辐射。     

有源结构在次级力源作用下的模态抑制与重构

基于结构声学理论，以简支矩形板为例建立了弹性结构声辐射有源控制模型，在次能力源分别为点源和分布力源作用下，由计算机模拟结果表明，振动结构声辐射强烈的奇－奇模态能得到有效抑制，并证实了有源结构模态抑制与重构机理的存在，次级力源的作用位置对声辐射的抑制具有重要意义。     

弹性结构封闭空间有源消声理论研究

本文从理论上研究了外力激励弹性结构条件下封闭空间有源消声问题。首先根据声弹性理论,提出分步代入法求解初、次级声场,然后以封闭矩形和圆柱空间为例,研究了不同介质条件下有源消声规律。结果表明:对于弹性结构封闭空间有源消声,当结构-声腔耦合较弱时,次级声源基本上只能抵消声腔模态;当结构-声腔耦合较强时,次级声源不仅能抵消声腔模态,而且对抵消与声腔模态耦合良好的结构模态辐射声也有作用。     

结构声辐射有源控制中主导辐射模态的抵消及次级力的最优布放

在基于声辐射模态理论的结构声有源控制中，主导辐射模态的确定及抵消策略是至关重要的，它直接决定次级力源的优化布放及有源控制的效果。以往研究中对于主导辐射模态的认识是模糊而片面的，现对该问题进行了深入分析。首先基于辐射模态理论和振动模态的叠加性，结合辐射模态幅度和辐射效率，确定了结构在不同的激励频率（振动模态）下对应的主导辐射模态，然后在此基础上对次级力源进行了优化布放，最后用一系列的计算机仿真实例验证了理论结果的正确性。     

结构诱发声的有源控制

本系统地总结了近几年来国内外在结构诱发声有源控制研究方面所取得的进展。讨论了自由声场结构辐射／透射声的有源控制；在存在内部噪声源或外力激励弹性结构条件下的封闭空间声场有源控制。比较了声控制和力控制方式有源控制机理及控制效果的影响。最后，对三维空间声场有源控制的进一步发展提出看法。     

自适应声学结构控制策略研究

1引言 有源噪声控制分为有源声控制和有源力控制两种,前者指的是利用声源作为"反"声源产生次级声场,控制原噪声场;后者指的是直接在振动结构(初级结构)上施加作用力(次级力源),改变结构响应,从而拟制声辐射功率.虽然这两种控制方式在特定的场合能够取得良好的控制效果,但它们共同的缺点是需要位于远场的声学传感器检测声学量作为误差信号,构成控制系统的目标函数,同时系统配置强烈依赖于初级源和声空间的具体形式,使得建立的有源控制系统通用性很差,这给该技术的推广应用带来严重限制.     

基于声能量密度的自适应主动结构声控制研究

目前,基于自适应滤波的噪声主动控制系统目标有:声势能控制、均方声压控制、声能量密度控制,声势能和均方声压控制忽略了声场动能,使得某处声势能的降低的同时动能增加,以至于封闭声场的总能量增加,产生控制溢出.以矩形封闭空间结构振动-声耦合系统的为研究对象,采用力控方式,建立了以声能量密度最小为控制目标的自适应主动结构声控制系统(ASAC).在应用模态叠加法建立低频声传递函数基础上,分别对腔体弹性壁单频激励振动噪声、有限带宽随机激励振动噪声进行了控制仿真研究.仿真结果表明,基于声能量密度的主动控制比基于均方声压的主动控制降噪效果明显,并使控制后封闭空间声场较为均匀,对溢出问题有明显的改善.此外,还研究了平面上传感器位置变化对降噪效果的影响.     

振动模态与声模态的耦合特性分析

本文考察具有弹性壁面的矩形封闭空间中壁板振动模态与空间声模态的耦合特性。采用有限带宽声功率流法研究了壁板的声辐射功率中声-振耦合所作的贡献,给出了内模态耦合系数的计算公式和模态耦合因子的计算公式。研究表明:壁板结构的辐射声功率不仅与外场声场声压、壁板本身的固有特性有关,而且与壁板和内声空间的耦合特性密切相关。     

弹性圆柱壳结构振动有源控制理论分析

以两端为简支边界条件的弹性圆柱壳为研究对象,基于Donnell—Mushtari的壳理论分析了圆柱壳自由振动固有频率和结构模态,应用模态叠加方法得出圆柱壳在简谐点力激励下的响应。采用不同控制策略,对圆柱壳结构振动进行有源控制,并结合二次最优理论建立圆柱壳振动有源控制理论模型,得出不同控制策略下的最优次级力。基于所建模型进行计算机仿真,对两种控制策略下圆柱壳结构振动有源控制进行比较分析,所得结论对圆柱壳结构有源控制相关研究具有参考意义。     

基于结构表面声压的自适应有源声吸收控制研究

研究了实际系统中有源声吸收自适应控制方案。首先提出三种控制准则：反射声功率最小、弹性板表面声压平方和最小及有限点声压平方和最小;然后根据求声功率的近场方法、求耦合声波／振动方程的声弹性理论及无约束最优化技术,推导了三种准则下声吸收的计算公式;最后通过仿真实例,研究了采用不同准则时,次级力源与监测传感器个数和位置对吸声效果的影响     

基于模态理论的有源声学结构控制机理研究

有源声学结构是近年来提出的一种控制结构低频声辐射的有效方案，它是智能结构在噪声控制领域的具体应用，其控制机理是一个亟待解决的关键问题，文中结合声辐射模态和结构振动模态理论对该问题进行了研究并作了定量解释。研究结果表明：有源控制的机理在于减小结构主导辐射模态的幅度（声功率），同时保证低阶非主导辐射模态的幅度不会有大的升高；在控制高阶辐射模态幅度的同时，低阶辐射模态幅度也被有效控制；四个次级板能够抵消各种类型的振动模态对应的主导辐射模态，从而有效控制结构所有振动模态的声辐射。     

Principle and experiment of vibrating suction method for wall-climbing robot

This paper presents a new suction method used for wall-climbing robots. The basic idea of this method is that the vacuum can be generated inside a suction cup attaching on a surface, if the suction cup is directly driven by a periodically vibrating force. In this paper, two types of vibrating forces are proposed, one in sinusoidal mode, and the another in square wave mode. Based on Bernoulli’s equation, it is found that the vacuum degree in the suction cup is mainly determined by two parameters of the vibrating forces, namely the amplitude and frequency. To verify the validity of the analyses, an experimental platform was developed, and a series of vibrating experiments were performed. The results indicate that the vibrating suction method can definitely produce continuous vacuum, and also verify the basic relationship between the vacuum degree and the two vibrating force parameters. The minimum average air pressure of the two vibrating modes were also compared. Finally, the feasibility of the vibrating suction method was basically testified on a caterpillar wall-climbing robot.     

混凝土泵车臂架振动响应的主动控制实验研究

考虑混凝土泵车臂架结构特点,采用独立模态空间控制方法对泵送混凝土激励下的臂架末臂节振动响应进行了主动控制试验研究。针对泵车臂架系统的动力学模型,采用模态滤波技术和最优控制理论设计主动控制策略,通过优选臂节油缸的作动控制以实现对臂架一阶模态振动响应的实时控制。实验结果表明,采用该主动减振控制后水平工况下臂架末端的减振精度可达80%,取得了显著的减振实验效果     

自适应空间有源消声最佳消声效果的实现

本文针对一个自适应有源消声控制系统以及一个以点声源为次级源的声系统，就如何实现空间最佳消声效果问题进行了讨论，给出了误差传声器的个数及空间位置与空间消声效果之间的关系，提出误差传声器应放置在实现消声后声压的极小方向上。所得结论在实验中得到了证实。     

剪切阀式磁流变阻尼器动态特性实验研究

介绍了剪切阀式磁流变阻尼器的结构和工作原理,基于平板模型得出了其阻尼力的计算公式。对自行研制的剪切阀式磁流变阻尼器的阻尼力、电流、位移、速度和频率等动态特性进行了实验研究。结果表明剪切阀式磁流变阻尼器的阻尼力随控制电流的增大呈非线性增加,阻尼力可调系数随电流变化连续可调。在相同振幅下,阻尼器的可调倍数随频率增大而降低,阻尼力随振动频率的增大而增大。通过深入分析该型阻尼器的动力特性,为其在车辆悬挂系统半主动控制中的应用奠定了基础。     

基于声线法的特殊体育馆模型中声场均匀性分析

采用声线法得到体育馆模型和三维矩形空间中声线传播特性,通过Wolf方法计算了体育馆模型和矩形空间的李雅普诺夫(Lyapunov)指数,得到两个空间声线系统的混沌特性。通过比较两个空间中声线传播的位置和方向遍历特性,探索几何空间形状对声场均匀性的作用。研究表明,这类特殊体育馆模型是一个有两个正的Lyapunov指数的超混沌结构。声线在体育馆模型空间的传播有着位置和方向的遍历性,而在矩形空间中只有位置的遍历性,没有方向的遍历性。通过声学软件Odeon对体育馆模型和三维矩形空间进行仿真,采用彩色网格计算多个维度平面位置的声压级差异并做整体对比。可以看到,空间几何形状对声场均匀性有着重要的作用。     

Suction force of vibrating suction method based on pi theorem: Analysis and experiment

This paper presents an analysis method for calculating the suction force generated by the vibrating suction method, which is used for mini wall-climbing robots. Using this analysis method, an empirical equation based on the pi theorem was deduced. To verify the validity and feasibility of the empirical equation, an experimental platform was developed, and a series of vibrating experiments were performed. In the experiments, the sine vibration mode was chosen as a special case to determine the two coefficients of the empirical equation in the experimental condition of a certain suction cup and working plane. Then, the calculated suction force and the real suction force were compared and analysed. The results indicate that the empirical equation will satisfy the engineering application with a small margin of error if the amplitude and angular frequency of the vibrating suction method are not too small. In addition, the effect of amplitude and frequency on the average suction force of the sine vibration mode was also analysed and tested.     

有源通风隔声窗降噪效果影响因素的实验研究

通过实验研究影响通风有源隔声窗降噪效果的各种因素。隔声窗为错列双层玻璃结构,内外层玻璃上交错开口以便隔声窗内外侧自然通风;玻璃间的风道内铺设吸声棉和微穿孔板吸声结构来吸收额外噪声。实验分析错列隔声窗中,四通道有源控制系统在不同次级源布放位置、不同次级通路建模长度下的降噪性能,结果表明：要使隔声窗表面都有较好降噪效果,次级声源安装位置应使次级声场作用区域尽可能覆盖隔声窗内部空间,降低隔声窗内的噪声能量;或者指向隔声窗内侧玻璃表面,直接控制透过玻璃辐射的噪声。次级通路建模时,如无法精确得到最优值时,可适当取较长的建模长度,以避免其小于最优长度导致控制效果急剧下降。