本文關(guān)鍵詞：基于降階模型和聲壓反饋的結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射主動(dòng)控制方法研究

  更多相關(guān)文章： 振動(dòng)聲輻射主動(dòng)控制 降階模型 聲壓反饋 水下結(jié)構(gòu) 極點(diǎn)配置

【摘要】：長(zhǎng)期以來,船舶振動(dòng)噪聲控制都是行業(yè)內(nèi)研究的熱點(diǎn)難點(diǎn)問題之一,振動(dòng)和噪聲給船舶的舒適性、安全性等帶來了嚴(yán)重的影響。對(duì)船舶振動(dòng)噪聲進(jìn)行控制的手段大都停留在被動(dòng)控制方面,尤其是對(duì)水下結(jié)構(gòu)的控制,仍然主要依靠被動(dòng)隔振、敷設(shè)吸聲材料和減振阻尼材料等技術(shù)手段。本文通過主動(dòng)控制方法,針對(duì)水下結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射問題,建立了兩種不同的降階模型,通過計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真和模型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究,并基于聲壓反饋對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射進(jìn)行了主動(dòng)控制。本文主要內(nèi)容如下:首先,基于結(jié)構(gòu)在可壓縮流體加載下無阻尼實(shí)模態(tài)矩陣,建立了水下平板結(jié)構(gòu)的集中質(zhì)量體系降階模型,通過選取集中質(zhì)量點(diǎn),明確主動(dòng)控制中觀測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)的位置和數(shù)量。數(shù)值驗(yàn)證結(jié)果表明,在低頻范圍內(nèi),降階模型具有與原始模型相近似的振動(dòng)聲輻射特性,降階模型可以在水下振動(dòng)聲輻射分析中代替原始模型。降階模型使水下結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射主動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)化。通過線性二次型最優(yōu)控制法和主動(dòng)變剛度控制法對(duì)水下平板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了主動(dòng)控制仿真及實(shí)驗(yàn)研究。數(shù)值仿真結(jié)果表明,通過最優(yōu)控制方法,在低頻范圍內(nèi),整體上可以降低水下結(jié)構(gòu)的振動(dòng)聲輻射,而不會(huì)改變結(jié)構(gòu)的固有頻率,通過主動(dòng)變剛度控制方法,可以改變結(jié)構(gòu)固有頻率,對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射峰值點(diǎn)幅值幾乎沒有影響。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,基于集中質(zhì)量體系降階模型的結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射主動(dòng)控制方法,可以用于水下結(jié)構(gòu)低頻振動(dòng)聲輻射控制,方便控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),且控制效果較好,計(jì)算量較低。其次,進(jìn)一步基于結(jié)構(gòu)聲耦合系統(tǒng)的響應(yīng)建立了另一種水下結(jié)構(gòu)降階模型,進(jìn)行模態(tài)參數(shù)估算,分別通過位移輸出反饋和速度輸出反饋,對(duì)水下結(jié)構(gòu)的振動(dòng)聲輻射進(jìn)行極點(diǎn)配置仿真研究。該方法的主要特點(diǎn)是不需要形成或知道結(jié)構(gòu)的質(zhì)量陣、阻尼陣、剛度陣和流體聲阻抗矩陣。仿真結(jié)果表明基于該降階模型進(jìn)行極點(diǎn)配置可以對(duì)水下結(jié)構(gòu)振動(dòng)和聲輻射進(jìn)行主動(dòng)控制。此外,本文還探討了附加質(zhì)量對(duì)水下平板結(jié)構(gòu)固有頻率、阻尼比及輻射聲功率等參數(shù)所產(chǎn)生的影響。最后,提出了基于聲壓反饋的結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射主動(dòng)控制的極點(diǎn)配置方法,該方法將所測(cè)得的聲壓信號(hào)作為反饋來進(jìn)行極點(diǎn)配置,并給出了基于聲壓反饋控制系統(tǒng)的能觀性和能控性指標(biāo)。較之以往方法的優(yōu)勢(shì)在于,控制系統(tǒng)中所使用的傳聲器不作為誤差傳感器,而是將測(cè)得的輻射聲壓作為反饋對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)施主動(dòng)控制。以空氣中平板結(jié)構(gòu)為例,進(jìn)行了數(shù)值仿真研究,結(jié)果表明,通過基于聲壓反饋的極點(diǎn)配置法進(jìn)行主動(dòng)控制,可以對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)施振動(dòng)聲輻射主動(dòng)控制,可以改變結(jié)構(gòu)某一階次或某幾階次的固有頻率和阻尼比。從而實(shí)現(xiàn)基于聲壓反饋進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動(dòng)聲輻射主動(dòng)控制的目的。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U661.44

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張華武;胡以懷;張春林;;船舶水下噪聲對(duì)海洋動(dòng)物的影響及控制探討[J];航海技術(shù);2013年03期

2 張國(guó)勝;顧曉曉;邢彬彬;韓家波;;海洋環(huán)境噪聲的分類及其對(duì)海洋動(dòng)物的影響[J];大連海洋大學(xué)學(xué)報(bào);2012年01期

3 胡芳;張志誼;華宏星;;振動(dòng)控制中壓電作動(dòng)器非線性的補(bǔ)償方法研究[J];振動(dòng)與沖擊;2010年11期

4 孫超;趙德有;;水下結(jié)構(gòu)聲主動(dòng)控制壓電傳感器/作動(dòng)器布置研究[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2010年06期

5 周炎;李國(guó)剛;童宗鵬;;船舶低噪聲設(shè)計(jì)技術(shù)研究[J];上海造船;2010年01期

6 王巍;楊智春;李斌;谷迎松;;兩種新型壓電作動(dòng)器在振動(dòng)控制中的應(yīng)用研究[J];壓電與聲光;2010年01期

7 李雙;陳克安;趙樹磊;胡瑩;;基于平面聲源進(jìn)行結(jié)構(gòu)聲輻射有源控制的實(shí)驗(yàn)研究[J];應(yīng)用聲學(xué);2008年05期

8 孫超;趙德有;;基于聲振耦合理論的壓電智能板結(jié)構(gòu)聲輻射主動(dòng)控制研究[J];噪聲與振動(dòng)控制;2008年04期

9 曹友強(qiáng);羅虹;董紅亮;;主動(dòng)懸架最優(yōu)控制性能函數(shù)的加權(quán)系數(shù)研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2007年23期

10 胡慶雷;馬廣富;;改進(jìn)型正位置反饋/變結(jié)構(gòu)衛(wèi)星姿態(tài)主動(dòng)控制[J];振動(dòng)工程學(xué)報(bào);2007年04期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 吳克恭;埋入壓電材料的智能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)振動(dòng)主動(dòng)控制理論和實(shí)驗(yàn)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2003年

2 黎勝;水下結(jié)構(gòu)聲輻射和聲傳輸?shù)臄?shù)值分析及主動(dòng)控制模擬研究[D];大連理工大學(xué);2001年

，

本文編號(hào)：1303353