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结构振动声辐射系统鲁棒H_∞控制研究

李普  
【摘要】: 结构振动声辐射主动控制技术(ASAC)是目前国际上振动噪声主动控制研究领域的前沿方向之一,有着巨大的潜在应用价值。本文在国内外最新的ASAC理论研究与实验成果的基础上,首次将现代鲁棒控制理论( H_∞控制理论)与现代流体动力学、固体动力学理论相结合,建立了结构振动声辐射主动控制模型,提出了设计鲁棒H_∞控制器的新方法,并采用现代信号处理技术、计算机技术建立了结构振动声辐射鲁棒H_∞控制实验装置,进行了实验研究。本文取得的主要新成果有: 1.建立了结构振动声辐射反馈控制模型,并将其纳入控制理论中的“标准控制框架”。 2.首次基于鲁棒H_∞控制理论,提出了设计具有复合摄动的结构振动声辐射系统鲁棒H_∞控制器的新方法,即:通过将未建模动态作为系统的附加干扰,把复合摄动问题的鲁棒性能设计问题转化为参数不确定系统的鲁棒性能设计问题,然后将参数不确定问题变化为标准H_∞控制问题求解。分析了混合灵敏度设计问题,阐明了性能加权函数和鲁棒加权函数的关系,以及控制通道特性对系统鲁棒性的影响,为传感器、致动器位置选择提供了新的依据。 3.对基于鲁棒H_∞控制理论的结构振动声辐射主动控制系统,在考虑流体声速摄动和未建模动态的影响下进行了仿真研究,同标称控制器的性能对比表明,鲁棒H_∞控制器具有令人满意的的稳定鲁棒和性能鲁棒性。 4.首次建立了以TMS320C30数字信号处理芯片为核心的封闭空间弹性壁振动声辐射鲁棒H_∞反馈控制实验系统。它采用精密声级计做为声传感器、激振器做为作动器,通过对性能加权函数和鲁棒加权函数的选取,设计了相应的鲁棒H_∞控制器。实验对单频噪声取得了7dB(A)的降噪效果,对宽频噪声则能在指定频带上取得较好的降噪效果。同时在系统辩识、数字控制器、传感器与致动器的位置和数量、采样率、软件执行效率等方面都作深入研究。


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