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。     

基于声辐射模态的有源结构声辐射系统鲁棒H∞控制

以简支板为例,在考虑参数不确定性的情况下,对基于时域声辐射模态的有源结构声辐射系统进行了鲁棒H∞控制研究.首先基于声辐射模态理论,建立了包含不确定性的状态空间模型,然后引入虚拟性能指标将其转化为标准H∞控制模型求解了鲁棒H∞输出反馈控制器.最后进行了仿真计算,结果表明该方法具有较强的稳定鲁棒性和性能鲁棒性.     

自适应声学结构声压误差传感策略

在自适应声学结构的实现中，误差传感策略是关键的一环，现有研究表明：利用结构表面声压构造目标函数是可行的方法，但实际中只能测量近场声压，由此将带来一系列差异，文中研究这种差异的大小及克服的办法。结果表明：在与次级结构表面平行、面积相等的测量面上，如果测量面距振动结构的距离远小于声波波长，则测量面上离散点的声压平方和作为有源控制的目标函数即可取得良好的降噪效果。     

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.     

有源声学结构:概念、实现及应用

有源声学结构是近10年来在有源控制和功能结构基础上，发展起来的一项用于噪声控制的新型声学结构，具有低频响应好、通用性强、工程应用前景好的特点。本文就有源声学结构的基本概念、组成结构、实现方法及工程应用等方面的问题给予了深入研究。     

基于压电结构的有源耳罩研究

目前有源耳罩大都采用固定的模拟反馈控制器，不能够最大限度地消除低频噪声。根据内模型系统原理，设计出基于内模型的自适应反馈控制器，使用数字方式针对周期性噪声进行控制。实验中采用压电陶瓷作为次级声源，使装置在体积与质量方面有显著改善。通过仿真和测试表明，该控制结构能有效消除噪声中所含的单周期噪声和双周期噪声。当耳罩内容积发生较大变化后，仍能保持良好的降噪效果，具有较强的鲁棒性。     

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。     

平面结构有源声吸收理论研究

构建了平面结构的有源吸声结构,以吸收空间任意方向入射的声波,使结构对入射声波的反射最小,实现有源吸声降噪,考虑初、次级结构间耦合声场对结构反射声功率的影响,并利用声功率近场计算方法推导了在斜入射平面波作用下,有源控制前后结构的反射声功率计算公式;并以反射声功率最小准则,得出结构最优吸声效果.通过计算机仿真分析,研究了不同情况下结构的吸声效果.     

应用于自适应声学结构的平面声源特性研究

建立理论模型对平面扬声器的工作原理、辐射声场性能做了分析,通过仿真得出了平面扬声器的辐射指向性及声压、声功率的频率响应曲线,对将平面声源用于作为自适应声学结构次级源作了分析和展望.     

声辐射模态理论及应用研究综述

文章对声辐射模态技术研究相关进展进行了综述。介绍了声辐射模态理论从创立以来的研究成果及其在结构声有源控制、噪声源识别和声场重建等方面应用研究情况。对当前制约声辐射模态技术应用的关键问题进行了简单分析,并对其进一步发展提出了展望。     

基于声辐射模态有源解耦控制的溢出机理研究

基于声辐射模态有源控制,通过作动器位置布置可以使得控制过程解耦,通过对比解耦和非解耦两种控制方式,并对其控制结果进行讨论。发现解耦控制所需控制能量较小并且相对控制稳定,比非解耦控制有明显优势。并且两者在低频段都能取得良好的控制效果,在频率较高时出现不同程度的控制溢出。在解耦控制的基础上,通过分析各阶声辐射模态辐射效率特点,作动器布置对称形式与声辐射模态对称形式的对应关系,揭示了溢出的机理     

结构噪声主动控制在时域声辐射模态下的仿真研究

以简支矩形板为例，提出了利用时域声辐射模态进行声辐射研究。研究表明时域声辐射模态既与时间无关，且互相独立，使得计算和控制声功率得以简化。针对瞬时声功率主要由第一阶辐射模态的声功率所决定的特点，在时域里进行结构噪声的主动控制研究，通过抵消第一阶辐射模态的声功率使得总的声功率得以有效降低。在此基础上，建立了时域声辐射模态的状态空间方程，对该方程的性能进行了分析，并利用最优控制算法的自适应反馈控制系统进行仿真计算。最后讨论了不同情况下的计算精度，并对影响仿真结果的因素进行了分析。     

复合材料层合板的声辐射模态幅值分析

低频时, 控制振动结构第一阶声辐射模态伴随系数可有效控制总声功率。通过分层有限元模型可以求解层合板的位移模式。对层合板的固有频率和动态响应进行了理论推导。结合声辐射模态理论, 研究了层合板铺设角度、 弹性模量比、 跨厚比以及阻尼比等结构参数对层合板结构第一阶声辐射模态伴随系数的影响。计算结果表明, 分层理论结合有限元方法可以较准确地计算层合板固有频率, 而且铺设角度和跨厚比对层合板结构声辐射模态影响较大。     

基于有限点振速分布设计误差传感策略

误差传感策略是实现主动结构声学控制的关键的一环。在中低频率时，控制振动结构前几阶声辐射模态可以有效控制总声功率，基于声辐射模态进行板结构主动声学控制的关键是如何获得前几阶声辐射模态伴随系数。在振动平板上测量少数点振动速度分布，利用声辐射模态性质，通过求解欠定方程，得到所需要的前N阶声辐射模态伴随系数。利用得到的前N阶声辐射模态伴随系数作为控制器的输入，形成基于声辐射模态的主动控制策略和相应的误差传感策略。以固定支撑板为例，从主动控制效果分析得到的结果与理论值一致，说明利用上述误差传感策略得到前几阶声辐射模态伴随系数是可行的。     

基于自适应有源噪声控制的噪声防护头盔

隧道施工噪声多为宽频带混合型噪声，声源多、距离近、声级高兼有振动存在等一系列特点，而且隧道内的各种声响都是在同一个封闭的环形坑道中产生或消失的。施工人员就处在听觉暴露受损的强噪声之下，这些无规则的、杂乱的噪声给施工者造成很大的危害。自适应有源噪声控制技术作为一项新技术，可以有效地解决固定参数的有源噪声控制在处理具有时变性、输入信号或声场不稳定等噪声时存在的不足。可以用环境误差信号来控制自适应滤波器参数，自动跟踪环境的变化并自动调节自适应滤波器参数，从而保证有源降噪系统具有优化的性能，在噪声控制上引起人们的极大重视。根据以上情况，文章把自适应有源噪声控制技术应用到隧道施工噪声控制中去，在理论上提出和设计了一种隧道施工中对个体受主进行噪声防护的头盔。     

基于神经网络混合建模的结构振动滑模控制

将神经网络和标称系统混合建模方法引入到离散滑模控制当中,得到神经网络滑模控制,然后对结构振动进行控制,振动结构为具有不确定性参数的柔性附件,并受到随机外扰作用。离散滑模控制的滑模面是以标称系统为基础,由最优二次型价值函数求解黎卡提方程确定。利用标称模型和神经网络混合建模方法来减小系统的不确定性,达到提高滑模控制在实际控制系统中的控制效果。其中利用前馈神经网络来对不确定部分进行建模。最后通过对滑模控制和神经网络滑模控制进行仿真,结果表明,本文所提出的神经网络滑模控制对具有不确定性参数和随机外扰的柔性结构系统振动的控制效果要优于滑模控制。     

基于声辐射模态模型求解声功率灵敏度

声功率灵敏度分析揭示了结构振动引起的辐射声功率与结构设计变量之间的关系。通过利用声辐射模态模型来处理声辐射环节,利用有限元振动模型来处理结构振动环节,从而提出一种新的声功率灵敏度求解方法。在带障板的加筋板声辐射模型中,采用较常用的瑞利积分模型处理辐射环节的方法对其进行了验证。最终验证了这种方法的可行性。     

有源声吸收单元吸声量计算及吸声机理研究

多个有源吸声单元可构成有源吸声层，用于吸收任意方向入射的低频声波。本文利用声弹性理论研究吸声单元的声场与振动特性，从理论上计算了有源控制前后吸声单元的吸声性能，研究了影响吸声效果的诸因素以及吸声机理。