封閉空間噪聲的智能單元分布控制機制研究.pdf

1、封閉空間噪聲的有源控制及其工程應(yīng)用問題，多年來一直都是學(xué)界和工程界關(guān)注的一個研究熱點。由于實際中的封閉空間內(nèi)大都存在著耦合聲場，并且有源控制系統(tǒng)具有分布式特點，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，實踐中封閉空間內(nèi)的聲場可能會隨時發(fā)生改變或者控制器發(fā)生故障，這時普通的有源系統(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)控制問題，并高效地對腔內(nèi)聲場進(jìn)行降噪就變得尤為

2、重要。
　　本文對封閉空間內(nèi)噪聲的智能單元分布控制機制進(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。提出由兩個彈性板構(gòu)成的封閉空腔模型;并對封閉空腔內(nèi)結(jié)構(gòu)-聲耦合系統(tǒng)進(jìn)行了分析;優(yōu)化了作動器控制力的復(fù)強度以及作動器的位置參數(shù)，并且從全局控制與局部控制兩方面進(jìn)行了比對，給出了傳感器個數(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)的實現(xiàn)，對噪聲控制Agent智能單元的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析;并對MAS中

3、的各個Agent操作域進(jìn)行了設(shè)計;對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，對基于改進(jìn)合同網(wǎng)協(xié)議的多Agent協(xié)作機制進(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平臺搭建了試驗臺架進(jìn)行了MAS試驗，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。
　　論文主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:
　　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)模型為研究對象，采用聲彈性法推導(dǎo)了空腔內(nèi)結(jié)構(gòu)-聲耦合場特性和彈性板表面振動的理論模型。建立了以降低腔內(nèi)全局總平均聲勢能為控制目標(biāo)的二次型函數(shù)，并給了最佳次級力源強度和最大降噪量計算公式。并對分別在受激彈性板和輻射彈性板上布置次級作動器的控制仿真結(jié)果進(jìn)行了比較，表明作動器的位置布放與初級激勵以及腔內(nèi)聲場密切相關(guān)，否則容易引起

5、控制溢出問題。
　　2.對多作動器對彈性板結(jié)構(gòu)-聲耦合噪聲場的控制性能和機理進(jìn)行了研究，針對兩塊彈性板結(jié)構(gòu)，對作動器的控制力的復(fù)強度進(jìn)行了優(yōu)化;首次提出了根據(jù)受激彈性板上聲壓級分布輪廓的方法對次級作動器的位置參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化;同時從全局聲勢能和局部聲壓級角度，對次級作動器的數(shù)量提出了選擇原則，為實際工程應(yīng)用中作動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，與MAS系統(tǒng)有著天生的契合度。首先設(shè)計了MAS中的噪聲控制Agent，并給出了Agent操作域的多種的設(shè)計方法。為設(shè)計基于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MAS的協(xié)作這個核心問題，進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計，分別設(shè)計了黑板模型協(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.對多Agent間的交互通信進(jìn)行了研究，對KQML原語進(jìn)行了分析與擴展，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原語編寫了MAS間Agent之間的協(xié)作過程。
　　6.設(shè)計了噪聲控制器Agent、PZT和傳聲器構(gòu)造的相當(dāng)于智能單元的Agent控制單元，來對封閉空腔進(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