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基于声辐射模态控制策略的主动结构声学控制研究

王跃  
【摘要】:声辐射模态理论是有效的分析结构振动辐射声场性质的一种方法。本文通过振动结构表面的法向速度和表面声压之间关系,得到了振动结构的声辐射模态和辐射效率并给出了声辐射模态伴随系数的定义。声辐射模态由辐射体的几何形状决定,而与辐射体本身的材料特性以及边界条件无关。声辐射模态相互正交,每一阶声辐射模态下的声功率相互独立,每阶声辐射模态下的声功率与相应模态下的声辐射模态伴随系数以及振动结构表面的法向速度存在一定的关系。声辐射模态的一个重要特性是它在中低频时对应的辐射效率随着声辐射模态阶数的增加而迅速降低。 目前对声辐射模态的研究主要集中在控制系统的传递函数以及对系统控制策略的研究上。本文利用声辐射模态的特性,通过抵消前k阶声辐射模态伴随系数的控制策略,以四面简支板为研究对象,在声辐射模态领域首次建立了该物体的状态空间数学模型。该数学模型可以满足多输入多输出(MIMO)以及加入扰动等要求。随后对已建立的系统在时域,复域以及频域的稳定性,可控性,可观性以及抗干扰能力进行了讨论。结果表明所建立的系统稳定性好,完全可控可观,抗干扰能力比较强,性能很好。最后应用MATLAB软件对单输入单输出(SISO)系统进行了仿真,利用最优控制方法对第一阶声辐射模态伴随系数进行了控制,达到了减低声功率的目的,验证了所建立的系统数学模型。


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