本发明专利技术公开了一种封闭空腔有源结构声控制方法，该方法包括如下步骤：步骤1：对封闭空腔结构声控制问题进行分解；步骤2：局部控制问题解决方案；步骤3：控制器主体之间的协调。本申请能够方便地将主体添加或移除而不必重新设计系统的其余部分，表明系统具有较强的可扩展性。另外，它还具有自治性、灵活性以及社会性，能够有效地处理封闭空腔中的动态噪声。也就是说，本申请能够满足大规模工程应用所需的智能性、强鲁棒性和可扩展性等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于结构声有源控制
，具体涉及一矩形封闭空腔内的噪声智能控 制方法。
技术介绍
封闭弹性薄壁结构是有广泛工程背景的典型结构，例如潜艇艇壳、各类载运工具 和航天器舱室的舱壳等。封闭声场有源控制最初研究始于20世纪50年代，但由于电子技 术方面的限制，在随后的30多年内，封闭声场的有源控制技术似乎进展不大。进入20世纪 80年代W来，随着微处理器技术的发展，封闭声场的有源控制系统的实现成为可能，特别是 交通工具方面。飞机和汽车发动机材料的发展使得强度和质量比增加，提高了燃油经济性， 但也导致了发动机推进系统噪声增大。该样利用增加结构质量来降噪已不可能，因此有源 结构声控制是一种抑制低频噪声的可能方法，同时又不会增加现代运输工具等的质量。 有源结构声控制系统具有分布式特点，控制激励源和误差传感器的位置及个数强 烈依赖于外界环境，再加上干扰激励的动态特性和随机性，使得系统的通用性很差，并且系 统的安装、调试和维修均需要深入的专业知识，该严重限制了它的工程应用和市场推广。另 夕F，考虑到封闭空间结构-声禪合场比较复杂，W及各个通道之间相互禪合，如果只是简单 地把几个与电子控制器相连的传感器装进一个封闭的声场，即使能衰减一定的噪声，但很 难会产生满意的结果。 为了使有源结构声控制技术获得大规模的工程应用，它通常需要一个低成本的， 可W很容易安装的智能商业控制系统。同时，系统也是复杂的，因为要求系统能够自动优化 降噪参数等。另外，它还应该能够通过简单地添加相同的模块而很容易地扩展为多通道控 制系统，并且保证较高的噪声衰减水平、较强的鲁棒性及自适应控制的收敛等。 为了使控制系统满足上述大规模工程应用所需的特点，将多主体系统应用到有源 结构声分布式控制中，实现智能降噪和推广有源结构声控制技术。
技术实现思路
技术问题：目前，有源结构声分布式控制系统的可扩展性不强，导致系统的通用 性差，并且很难适应外界环境的动态性和不确定性，鲁棒性不高，W致无法在工程应用中推 广。鉴于此，本专利技术提出将多主体系统应用到有源结构声控制中，解决系统的可扩展性和鲁 棒性问题。 技术方案；定位于解决上述技术问题，本专利技术提供了一种封闭空腔有源结构声控 制方法，该方法包括如下步骤： 步骤1 ;对封闭空腔结构声控制问题进行分解； 提出一个由两块支撑弹性板和四块刚性板组成的矩形封闭空腔模型，两块支撑弹 性板分别称为第一弹性板模型和第二弹性板模型；设第一弹性板和第二弹性板为简支撑边 界条件； 第一弹性板和第二弹性板分别被标记为板a和板b，其所在位置坐标分别为z = L,和y = Ly;第一弹性板和第二弹性板均假设为各向同性；该矩形封闭腔的弹性模量E = 71GPa，质量密度P 1= 2700kg/m3,泊松比U = 0. 3 ;声速为C = 344m/s，空气的质量密度 P = 1. 21kg/m3; 一外部声场作用在板a上，使得板a向腔内福射噪声；外部声场假设为一平面波 Pi。，入射角度为a =45°，即与水平面之间的夹角和0 =135°，即与X轴之间的夹角；假 定矩形封闭空腔外部入射声波和福射声波之间的干涉忽略不计；分布控制力f。,施加在板a 上，W有效抑制板a的声福射；因为板a的第1、4、6、7、8、9、10阶模态对腔内声场贡献大，其 频率分别为30化、119化、177化、186化、196化、219化、255化，所W板a的第6和第8阶模态 为例，将矩形封闭空腔内噪声控制问题分解为针对板a第6和第8阶模态噪声的两个局部 控制问题，并分别表示为CAe和CA 8; 步骤2 ;局部控制问题解决方案； 局部控制问题的解决方案由控制器主体来执行；控制器主体在特定环境下感知环 境，并能自治地运行W代表其设计者或使用者实现一系列目标的实体或计算程序；将主体 的特性加入到局部控制器中；控制器主体包括外部接口和内部结构；它的外部接口是由输 入、输出、激活请求信号和应答信号接口组成；输入接口用于接收传感器信号，输出接口用 于发送控制电压信号给点力致动器； 激活请求信号，表示为y (n)，应答信号，表示为ack(n)，输入接口用于协调与系 统中其他的控制器主体之间的行为关系；其中，n表示离散时间序列； 控制器主体的内部结构由用于实现其功能行为的函数组成；下面具体说明各个函 数的功能和定义； 首先，激活请求函数用来定义控制器主体的操作域和计算激活请求信号，并发送 给上层组织；激活请求函数定义为 !，,戶， z' = 6,8 激活条件1式中，i为板a的模态阶数，为板a的第i 阶模态所对应的特征频率，A为特征频率上的腔内声压，T为噪声标准阔值；如果满足激 活条件1，则控制器主体被激活并向上层组织发送二进制激活请求信号y (n) (= 1)，然后 上层组织通过协调机制处理激活请求信号，并发送响应信号W决定控制器主体操作状态是 激活还是保持不激活； 计算功能函数的作用是根据控制算法获得期望的控制信号或控制行为；计算功能 函数中的控制算法采用自适应前馈算法FxLMS，相关符号的含义分别为；P(z)是初级通道 传递函数；S(z)是次级通道传递函数；對Z)是次级通道传递函数的估计；W(z)是自适应滤 波器，线性预测初级噪声W最小化残留噪声；x(n)是y(n)经过i'U)滤波输出信号和声压误 差信号e(n)合成的参考信号；X' (n)是x(n)经却_7)滤波得到的信号，称为滤波-X信号； e(n)是麦克风测得的声压误差信号；d(n)是初级激励在麦克风处产生的声压信号，即初级 噪声；s(n)是次级源在麦克风处产生的声压信号；y(n)是自适应滤波器生成的次级电压信 号，用于驱动点力致动器；在仿真中，P(z)，S(z)，引Z)和W(z)均利用有限脉冲响应（FIR)滤 波器进行建模；在时刻n，误差信号e (n)表示为【主权项】1. 一种，其特征在于，该方法包括如下步骤： 步骤1 :对封闭空腔结构声当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种封闭空腔有源结构声控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：对封闭空腔结构声控制问题进行分解；提出一个由两块支撑弹性板和四块刚性板组成的矩形封闭空腔模型，两块支撑弹性板分别称为第一弹性板模型和第二弹性板模型；设第一弹性板和第二弹性板为简支撑边界条件；第一弹性板和第二弹性板分别被标记为板a和板b，其所在位置坐标分别为z＝Lz和y＝Ly；第一弹性板和第二弹性板均假设为各向同性；该矩形封闭腔的弹性模量E＝71GPa，质量密度ρ1＝2700kg/m3，泊松比υ＝0.3；声速为c＝344m/s，空气的质量密度ρ＝1.21kg/m3；一外部声场作用在板a上，使得板a向腔内辐射噪声；外部声场假设为一平面波pin，入射角度为α＝45°，即与水平面之间的夹角和θ＝135°，即与x轴之间的夹角；假定矩形封闭空腔外部入射声波和辐射声波之间的干涉忽略不计；分布控制力fci施加在板a上，以有效抑制板a的声辐射；因为板a的第1、4、6、7、8、9、10阶模态对腔内声场贡献大，其频率分别为30Hz、119Hz、177Hz、186Hz、196Hz、219Hz、255Hz，所以板a的第6和第8阶模态为例，将矩形封闭空腔内噪声控制问题分解为针对板a第6和第8阶模态噪声的两个局部控制问题，并分别表示为CA6和CA8；步骤2：局部控制问题解决方案；局部控制问题的解决方案由控制器主体来执行；控制器主体在特定环境下感知环境，并能自治地运行以代表其设计者或使用者实现一系列目标的实体或计算程序；将主体的特性加入到局部控制器中；控制器主体包括外部接口和内部结构；它的外部接口是由输入、输出、激活请求信号和应答信号接口组成；输入接口用于接收传感器信号，输出接口用于发送控制电压信号给点力致动器；激活请求信号，表示为μ(n)，应答信号，表示为ack(n)，输入接口用于协调与系统中其他的控制器主体之间的行为关系；其中，n表示离散时间序列；控制器主体的内部结构由用于实现其功能行为的函数组成；下面具体说明各个函数的功能和定义；首先，激活请求函数用来定义控制器主体的操作域和计算激活请求信号，并发送给上层组织；激活请求函数定义为pfi≥T,i=6,8]]> 激活条件1式中，i为板a的模态阶数，fi为板a的第i阶模态所对应的特征频率，为特征频率fi上的腔内声压，T为噪声标准阈值；如果满足激活条件1，则控制器主体被激活并向上层组织发送二进制激活请求信号μ(n)(＝1)，然后上层组织通过协调机制处理激活请求信号，并发送响应信号以决定控制器主体操作状态是激活还是保持不激活；计算功能函数的作用是根据控制算法获得期望的控制信号或控制行为；计算功能函数中的控制算法采用自适应前馈算法FxLMS，相关符号的含义分别为：P(z)是初级通道传递函数；S(z)是次级通道传递函数；是次级通道传递函数的估计；W(z)是自适应滤波器，线性预测初级噪声以最小化残留噪声；x(n)是y(n)经过滤波输出信号和声压误差信号e(n)合成的参考信号；x′(n)是x(n)经滤波得到的信号，称为滤波‑x信号；e(n)是麦克风测得的声压误差信号；d(n)是初级激励在麦克风处产生的声压信号，即初级噪声；s(n)是次级源在麦克风处产生的声压信号；y(n)是自适应滤波器生成的次级电压信号，用于驱动点力致动器；在仿真中，P(z)，S(z)，和W(z)均利用有限脉冲响应(FIR)滤波器进行建模；在时刻n，误差信号e(n)表示为e(n)=d(n)-Σm=0M-1smy(n-m)]]> 公式2n,m都是函数的时间参数变量，y(n)是个函数,M是m的取值极限；式中，sm是M阶FIR滤波器S(z)的系数；次级或控制信号为y(n)=Σl=0L-1wl(n)x(n-l)]]> 公式3式中，wl(n)是L阶自适应FIR滤波器W(z)在n时刻的系数，其通过FxLMS算法更新为wl(n+1)＝wl(n)+μx′(n‑l)e(n),l＝0,...,L‑1 公式4式中，μ是收敛系数；滤波后的参考信号x′(n‑l)在时刻n被定义为x′(n)=Σm=0M-1s^mx(n-m)]]> 公式5式中，是M阶FIR滤波器的系数；操作状态计算函数用于识别来自协调体的应答信号，当应答信号ack(n)从0变为1时，控制器主体执行初始化函数，反之执行终止函数，实现主体在激活和...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈南，崔怀峰，陈大林，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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