[发明专利]敷有主动约束层弹性空腔噪声特性一体化自适应控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及噪声控制技术领域，特别是一种弹性腔体内的噪声控制系统。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，在注重飞机、坦克、汽车性能的同时，乘驾舒适性问题日益为人们所关注，上述产品腔体内噪声作为衡量乘驾舒适性的一个重要指标，已逐渐为客户与相关厂商所重视，现在主要有以下几种控制噪声的方式：（1）传统噪声控制技术，传统的控制腔内噪声的徐径主要有减弱声源强度、隔绝传播途经、吸声处理等，其主要缺点，是对原系统增加很大的附加质量，使原系统极笨重，且不经济；（2）主动控制技术，主要包括有源噪声控制技术（ANC）和有源振动控制（AVC），有源噪声控制技术（ANC）它与传统的降噪技术相比，突出的优点在于对低频噪声控制效果好，且对原系统的附加质量小，近年来得到了广泛的应用，它的原理是人为、有目的地产生一个次级信号去控制初级信号，以达到降噪的目的，它的缺点有时容易溢出；有源振动控制（AVC）又叫主动振动控制，它是用另一个振动源产生某种振动，迭加到原有的振动上，达到减振、隔振和吸振的目的，有源振动控制作为一种新的有效方法，具有低频效果好，可以任意改变振动系数的等效阻尼、质量和弹性系数等优点，并且可以在一定的频带宽度内同时控制多个频率点的固有振动方式的响应等许多优点，有源振动控制的缺点：结构振动会产生其它的噪声，另外，用次级声源进行的有源控制往往需要许多次级声源，结构较庞大，不太适合空腔噪声控制。

发明内容

本发明的目是提供一种可有效抑制或减少弹性腔体内的噪声、体积质量小、不容易失效的敷有主动约束层弹性空腔噪声特性一体化自适应控制系统。

为达到上述发明目的本发明采用的技术方案是：一种敷有主动约束层弹性空腔噪声特性一体化自适应控制系统，该方案主要是采用主动约束阻尼（ACLD）机理来消噪，该控制系统包括基于DSP的主控制器及分别与主控制器连接的智能驱动电路、RFID信号接收电路、系统电源电路、键盘接口电路、液晶接口电路，所述控制系统还包括粘贴在被控制腔体腔壁外表面的阻尼材料、贴在阻尼材料上的动作执行元件压电薄膜、贴在被控制腔体腔壁内表面可测量被控制腔体腔壁的应变并将应变转换为电信号传输至主控制器中的智能压电传感器，所述智能驱动电路与压电薄膜连接，所述智能压电传感器通过RFID信号接收电路将信号传输给主控制器，主控制器接收智能压电传感器发出的信号并根据信号计算出驱动数据，与主控制器连接的智能驱动电路将驱动数据转换为电压信号传输给贴在阻尼材料上的压电薄膜，压电薄膜产生约束力约束阻尼材料产生剪切变形以最大量耗散被控制腔体腔壁的振动能量来抑制噪声。

其中所述主控制器的控制步骤包括建立系统数学模型、对系统的数学模型进行极点配置、对被控制腔体噪声进行控制，对被控制腔体噪声进行控制先判断噪声是否异常不可控，噪声异常不可控直接返回建立系统数学模型的步骤，噪声不是异常不可控直接判断噪声是否小于期望值，噪声小于期望值主控制器直接输出驱动数据给智能驱动电路，噪声不小于期望值再判断系统数学模型是否有微小时变，系统数学模型无微小时变直接进入自适应调节PID参数的步骤，系统数学模型有微小时变先在线校正模型再进入自适应调节PID参数的步骤，自适应调节PID参数后主控制器输出驱动数据给智能驱动电路，输出驱动数据后主控制器进入模型在线校正所需数据更新的步骤。

其中建立系统数学模型包括输入输出数据采集及处理、模型参数辨识、模型验证的步骤。

其中自适应调节PID参数的步骤中的自适应调节PID参数的方法是：把系统建立的数学模型作为内部模型进行内模控制，在内模控制时结合单神经PID控制,即利用单神经算法，动态修改PID参数，从而使系统的动态特性更优化，同时由于内模控制和单神经PID的结合，使系统能很好的动态解耦。 

其中所述被控制腔体腔壁外表面贴阻尼材料的位置与腔壁内表面贴智能压电传感器的位置相对应。

其中所述智能驱动电路包括增强型8051单片机及分别与增强型8051单片机连接的压电驱动输出电路，压电驱动输出电路包括依次连接的A/D转换电路、电压放大器、功率放大器，压电驱动输出电路还包括与功率放大器连接的高压保护电路及连接于功率放大器输出端与电压放大器输入端间的电压负反馈稳定电路。

其中所述智能压电传感器包括依次连接的传感元件、前置放大器、带通滤波器、后置差动放大器及智能RFID芯片。

其中所述智能压电传感器为分布式网络智能压电无线传感器，所述智能RFID芯片为CC2430，所述传感元件为压电薄膜。