封閉空間噪聲的智能單元分布控制機(jī)制研究.pdf

1、封閉空間噪聲的有源控制及其工程應(yīng)用問(wèn)題，多年來(lái)一直都是學(xué)界和工程界關(guān)注的一個(gè)研究熱點(diǎn)。由于實(shí)際中的封閉空間內(nèi)大都存在著耦合聲場(chǎng)，并且有源控制系統(tǒng)具有分布式特點(diǎn)，使得有源控制的整體架構(gòu)變得更為復(fù)雜，而且整體控制效率不高。同時(shí)，實(shí)踐中封閉空間內(nèi)的聲場(chǎng)可能會(huì)隨時(shí)發(fā)生改變或者控制器發(fā)生故障，這時(shí)普通的有源系統(tǒng)由于智能性、靈活性不夠，控制效果可能適得其反。因此，研究復(fù)雜整體控制架構(gòu)和智能單元的分布協(xié)調(diào)控制問(wèn)題，并高效地對(duì)腔內(nèi)聲場(chǎng)進(jìn)行降噪就變得尤為

2、重要。
　　本文對(duì)封閉空間內(nèi)噪聲的智能單元分布控制機(jī)制進(jìn)行了研究，將多主體系統(tǒng)MAS分布控制的理論應(yīng)用到封閉空腔有源結(jié)構(gòu)聲控制中。提出由兩個(gè)彈性板構(gòu)成的封閉空腔模型;并對(duì)封閉空腔內(nèi)結(jié)構(gòu)-聲耦合系統(tǒng)進(jìn)行了分析;優(yōu)化了作動(dòng)器控制力的復(fù)強(qiáng)度以及作動(dòng)器的位置參數(shù)，并且從全局控制與局部控制兩方面進(jìn)行了比對(duì)，給出了傳感器個(gè)數(shù)的一般選擇原則;研究了MAS在封閉空間噪聲有源控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，對(duì)噪聲控制Agent智能單元的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析;并對(duì)MAS中

3、的各個(gè)Agent操作域進(jìn)行了設(shè)計(jì);對(duì)MAS中的Agent單元之間進(jìn)行交互通信在噪聲有源控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，對(duì)基于改進(jìn)合同網(wǎng)協(xié)議的多Agent協(xié)作機(jī)制進(jìn)行了研究;最后給出了基于MAS的封閉空間有源控制系統(tǒng)的Agent單元之間協(xié)作的流程。建立了基于MAS的封閉空間智能單元分布控制的系統(tǒng)框架，并進(jìn)行了仿真。最后，在dSPACE/Simulink平臺(tái)搭建了試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行了MAS試驗(yàn)，表明基于MAS的封閉空間噪聲的智能單元分布控制取得了較佳

4、的控制效果。
　　論文主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.以兩塊彈性板組成的矩形封閉空腔結(jié)構(gòu)-聲耦合聲學(xué)模型為研究對(duì)象，采用聲彈性法推導(dǎo)了空腔內(nèi)結(jié)構(gòu)-聲耦合場(chǎng)特性和彈性板表面振動(dòng)的理論模型。建立了以降低腔內(nèi)全局總平均聲勢(shì)能為控制目標(biāo)的二次型函數(shù)，并給了最佳次級(jí)力源強(qiáng)度和最大降噪量計(jì)算公式。并對(duì)分別在受激彈性板和輻射彈性板上布置次級(jí)作動(dòng)器的控制仿真結(jié)果進(jìn)行了比較，表明作動(dòng)器的位置布放與初級(jí)激勵(lì)以及腔內(nèi)聲場(chǎng)密切相關(guān)，否則容易引起

5、控制溢出問(wèn)題。
　　2.對(duì)多作動(dòng)器對(duì)彈性板結(jié)構(gòu)-聲耦合噪聲場(chǎng)的控制性能和機(jī)理進(jìn)行了研究，針對(duì)兩塊彈性板結(jié)構(gòu)，對(duì)作動(dòng)器的控制力的復(fù)強(qiáng)度進(jìn)行了優(yōu)化;首次提出了根據(jù)受激彈性板上聲壓級(jí)分布輪廓的方法對(duì)次級(jí)作動(dòng)器的位置參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化;同時(shí)從全局聲勢(shì)能和局部聲壓級(jí)角度，對(duì)次級(jí)作動(dòng)器的數(shù)量提出了選擇原則，為實(shí)際工程應(yīng)用中作動(dòng)器的選擇提供理論基礎(chǔ)。
　　3.將MAS分布協(xié)同控制策略應(yīng)用到封閉空間噪聲的智能單元分布控制中，由于封閉空間噪聲的有

6、源控制的分布特點(diǎn)，與MAS系統(tǒng)有著天生的契合度。首先設(shè)計(jì)了MAS中的噪聲控制Agent，并給出了Agent操作域的多種的設(shè)計(jì)方法。為設(shè)計(jì)基于MAS的封閉空腔噪聲的智能單元分布控制系統(tǒng)框架奠定了基礎(chǔ)。
　　4.研究了MAS間多Agent的協(xié)作，對(duì)MAS的協(xié)作這個(gè)核心問(wèn)題，進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)，分別設(shè)計(jì)了黑板模型協(xié)作、經(jīng)典合同網(wǎng)協(xié)議協(xié)作和改進(jìn)合同網(wǎng)協(xié)議的協(xié)作方法。將信任機(jī)制以及投標(biāo)篩選策略引入了經(jīng)典合同網(wǎng)協(xié)議，并設(shè)計(jì)了MAS有源控制

7、系統(tǒng)的基于改進(jìn)合同網(wǎng)協(xié)議的協(xié)作流程。
　　5.對(duì)多Agent間的交互通信進(jìn)行了研究，對(duì)KQML原語(yǔ)進(jìn)行了分析與擴(kuò)展，使之適應(yīng)MAS間的通信。并首次將KQML應(yīng)用到封閉空間噪聲的有源控制MAS系統(tǒng)，并使用KQML原語(yǔ)編寫了MAS間Agent之間的協(xié)作過(guò)程。
　　6.設(shè)計(jì)了噪聲控制器Agent、PZT和傳聲器構(gòu)造的相當(dāng)于智能單元的Agent控制單元，來(lái)對(duì)封閉空腔進(jìn)行有源結(jié)構(gòu)聲控制，并基于改進(jìn)CNP協(xié)議建立了基于MAS的分布控制框