基于主動(dòng)約束層阻尼的車身薄板結(jié)構(gòu)振動(dòng)魯棒控制研究.pdf

1、汽車車身輕量化的發(fā)展使得車身壁板變薄、剛度降低，導(dǎo)致車身薄板結(jié)構(gòu)易被外界激勵(lì)而產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，尤其是低頻振動(dòng)，影響整車的NVH性能。主動(dòng)約束層阻尼（ACLD）技術(shù)具有被動(dòng)阻尼和主動(dòng)控制的雙重優(yōu)點(diǎn)，可以在很寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻尼特性，獲得較好的低頻振動(dòng)控制效果，對(duì)汽車NVH問題提出新的解決方案。
　　本文以典型的車身薄壁板件—對(duì)邊固支板結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，結(jié)合 ACLD技術(shù)對(duì)板結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)主動(dòng)控制研究。首先，采用ADF（Anela

2、stic Displacement Fields）阻尼模型描述粘彈性材料的阻尼特性，結(jié)合有限元方法建立了 ACLD耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。其次，采用基于模態(tài)H2范數(shù)的可控可觀性優(yōu)化準(zhǔn)則對(duì)板結(jié)構(gòu)進(jìn)行作動(dòng)器與傳感器位置優(yōu)化，通過(guò)懸臂板算例驗(yàn)證了該方法的可行性；并進(jìn)一步進(jìn)行了對(duì)邊固支板結(jié)構(gòu)的模態(tài)實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了位置優(yōu)化后的局部覆蓋 ACLD板理論模型的正確性。然后，針對(duì)動(dòng)力學(xué)模型自由度龐大問題，并考慮到本文采用結(jié)構(gòu)奇異值μ方法考察模型的模態(tài)參數(shù)誤

3、差引起的魯棒穩(wěn)定性問題，這就要求控制模型解耦，基于此本文給出了一種聯(lián)合降階方法，先在狀態(tài)空間復(fù)模態(tài)降階，再進(jìn)行模態(tài)Hankel奇異值降階（MHSV）對(duì)動(dòng)力學(xué)模型簡(jiǎn)化，得到低維的控制模型。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)結(jié)構(gòu)奇異值理論將 ACLD板結(jié)構(gòu)的模型誤差描述為具有結(jié)構(gòu)性的模型不確定性，針對(duì)其模態(tài)參數(shù)誤差不確定性和高頻未建模動(dòng)態(tài)不確定性問題，設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)奇異值μ綜合魯棒控制器，并與基于傳統(tǒng)的小增益定理設(shè)計(jì)的H∞控制器在魯棒穩(wěn)定性和振動(dòng)抑制效果方面進(jìn)行

4、了對(duì)比。最后，在不同外擾激勵(lì)下對(duì)板進(jìn)行了振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)研究。
　　利用位置優(yōu)化準(zhǔn)則，綜合優(yōu)化了板結(jié)構(gòu)關(guān)心頻率范圍內(nèi)模態(tài)的作動(dòng)器與傳感器位置，保證了控制系統(tǒng)具有較好的可控性和可觀性；采用聯(lián)合降階得到的控制模型可觀度可控度度高，且模態(tài)間相互獨(dú)立，可直接用于結(jié)構(gòu)奇異值μ綜合控制器的設(shè)計(jì)；經(jīng)過(guò)仿真分析，對(duì)于模型混合不確定性問題，μ綜合控制器表現(xiàn)出較好的魯棒穩(wěn)定性和控制效果。在不同外擾激勵(lì)下對(duì)板進(jìn)行了硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，取得了一定的控制效果