基于MAS的封閉空腔有源力控制系統(tǒng)研究.pdf

1、目前，有源力控制技術(shù)還沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工程應(yīng)用，一個重要的原因就在于有源控制系統(tǒng)的分布式特點(diǎn)。在實(shí)踐中，一個由多彈性壁組成的封閉空腔更為接近實(shí)際的機(jī)器設(shè)備外形，同時，其腔內(nèi)有源力控制機(jī)理也更為復(fù)雜。要有效地對封閉腔內(nèi)動態(tài)耦合噪聲場進(jìn)行控制，通常需要采用智能降噪技術(shù)，這也是有源消聲發(fā)展的終極目標(biāo)。
　　本文將多Agent系統(tǒng)(Multi-agent system, MAS)分布協(xié)同控制的方法應(yīng)用到封閉空腔有源力控制中，探討智能降噪技

2、術(shù)。提出了由多彈性板組成的矩形封閉空腔模型，利用模態(tài)疊加法進(jìn)行建模并分析腔內(nèi)耦合噪聲場的特性;對控制致動器位置進(jìn)行多參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并討論多致動器分布式控制機(jī)理和性能;研究基于MAS的智能控制方法處理復(fù)雜的封閉空腔耦合噪聲場的基本理論和可行性，提出了四種基于MAS的有源控制策略，并分析和比較其控制性能和特點(diǎn);將輻射模態(tài)理論引入到有源智能控制中，并集成Agent控制單元，建立基于MAS的封閉空腔有源力控制框架;對控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究并取得較

3、佳的控制效果。
　　論文主要內(nèi)容和創(chuàng)新成果如下:
　　1.通過模態(tài)疊加法建立了由聲輻射和聲傳輸形成的結(jié)構(gòu)-聲耦合系統(tǒng)的理論模型。研究對象為一矩形封閉空腔，它是由四塊剛性板和兩塊相鄰的彈性板組成，其中一塊彈性板受到干擾點(diǎn)力和外部入射聲波的共同激勵。對兩塊和一塊彈性板模型的耦合聲場特性進(jìn)行分析和比較，指出二者聲場分布的區(qū)別。考慮到致動器的優(yōu)化位置與聲場的物理本質(zhì)及分布有關(guān)，由此說明了研究多彈性板模型耦合聲場的必要性和重要性。

4、r>　　2.在兩彈性板模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了全彈性板封閉空腔耦合聲場模型，并分析其初級聲場特性。仿真研究表明，全彈性板模型耦合聲場主要是由受到初級激勵的彈性板的結(jié)構(gòu)模態(tài)和空腔的聲模態(tài)所主導(dǎo)，其余彈性板對腔內(nèi)聲場貢獻(xiàn)較小。
　　3.以兩彈性板模型為研究對象，討論多致動器分布式控制技術(shù)?？刂屏Γc(diǎn)力致動器）的位置通過考慮多個參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上采用三種控制策略對腔內(nèi)噪聲進(jìn)行控制，并分析和比較其控制機(jī)理和性能。研究結(jié)果表明控制力數(shù)

5、量越多，綜合控制性能就越好?？紤]到實(shí)際應(yīng)用，局部和全局控制性能得以比較，由此表明局部控制同樣有效，從而為分布式協(xié)同有源控制技術(shù)奠定理論基礎(chǔ)。
　　4.研究將MAS分布協(xié)同控制的方法應(yīng)用到封閉空腔有源力控制的基本理論和可行性，提出了基于MAS的有源智能協(xié)同控制的整套思路。根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)了四種控制策略，用于控制不同情形的耦合噪聲場，同時解決整體控制架構(gòu)的復(fù)雜性和智能單元的協(xié)調(diào)問題，實(shí)現(xiàn)智能控制。仿真結(jié)果表明控制系統(tǒng)不僅降噪明顯而且具

6、有MAS的高魯棒性、強(qiáng)擴(kuò)展性等優(yōu)勢。
　　5.根據(jù)輻射模態(tài)對聲場貢獻(xiàn)的相互獨(dú)立性，將有源力控制問題分解為各局部控制問題。定義控制器Agent，并綜合致動器和傳感器構(gòu)造Agent控制單元（智能結(jié)構(gòu)），用于解決各局部控制問題。設(shè)計(jì)競爭和平行協(xié)調(diào)機(jī)制以形成協(xié)調(diào)體結(jié)構(gòu)。通過協(xié)調(diào)體結(jié)構(gòu)建立基于MAS的有源控制框架。研究表明系統(tǒng)具有智能性和靈活性等特點(diǎn)，能夠有效控制腔內(nèi)動態(tài)噪聲。
　　6.在DSPACE及Matlab/Simulink為