【摘 要】
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随着航空事业的发展,飞机座舱内部的振动噪声问题受到很多关注。在多种控制方法中,半主动控制方法由于其控制系统简单、质量轻、控制性能良好且鲁棒性高等优点,在航空航天领域有着越来越多的应用,同步开关阻尼(Synchronized Switch Damping,SSD)技术是半主动方法中一种典型的非线性开关技术,基于负电容的同步开关阻尼(SSD based on Negative Capacitance,
【基金项目】
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国家自然科学基金51775267; 国家自然科学基金优秀青年科学基金项目52022039; 江苏高校优势学科建设工程资助项目;
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随着航空事业的发展,飞机座舱内部的振动噪声问题受到很多关注。在多种控制方法中,半主动控制方法由于其控制系统简单、质量轻、控制性能良好且鲁棒性高等优点,在航空航天领域有着越来越多的应用,同步开关阻尼(Synchronized Switch Damping,SSD)技术是半主动方法中一种典型的非线性开关技术,基于负电容的同步开关阻尼(SSD based on Negative Capacitance,SSDNC)技术,克服了基于电感的同步开关阻尼(SSD based on Inductance,SSDI)技术中控制性能受电感品质因数影响的缺点,进一步提高了机电耦合系数。本文采用SSDNC方法对结构振动噪声进行控制,有效降低了振动噪声水平。本文的主要内容和创新成果如下:首先,基于压电纤维复合材料(Macro-Fiber Composite,MFC)的非对称工作电压范围,提出了一种新型的非对称SSDNC电路,实现了非对称的电压控制,可以充分发挥MFC的驱动性能,理论推导了非对称控制电压的一般表达式,并对电路的稳定性做了充分的分析与讨论,通过仿真和实验验证了该电路的正确性。其次,针对多模态的振动噪声控制,提出了基于矩形窗算法和不基于极值点方法的开关切换算法,避免开关频繁切换从而提高了控制效果,提出了自适应的多模态在线优化算法,采用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对开关切换算法中的相关参数进行在线优化,高效且快速地获得最优控制效果。最后,在悬臂梁的振动控制实验中,采用非对称SSDNC电路验证了两种开关切换算法的有效性,同时还将这两种算法应用在薄板结构的声辐射抑制中,以噪声水平为优化目标时,系统的平均声压级有更好的下降效果,采用不基于极值点的方法可以同时提高两个模态频率下的控制效果,进一步提高了整体控制效果。
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