發(fā)布時間：2017-08-22 18:12

  本文關(guān)鍵詞：基于壓電技術(shù)的飛機壁板結(jié)構(gòu)振動與噪聲控制

  更多相關(guān)文章： 振動與噪聲控制 壓電元件 同步開關(guān)阻尼技術(shù) 飛機壁板結(jié)構(gòu) FXLMS自適應(yīng)控制 半主動控制 主動控制

【摘要】：現(xiàn)代高性能軍機的研制開發(fā)、飛機動力裝置等的升級換代，帶來了日益嚴峻的飛機結(jié)構(gòu)振動疲勞與聲疲勞問題，如美國F-18飛機大攻角飛行時發(fā)生的垂尾抖振疲勞破壞；另一方面，民用飛機適航認證要求越來越嚴格，對飛機機艙舒適度等要求也不斷提高，如ARJ支線飛機在正式運營前要求開展試驗，以驗證飛機振動噪聲指標達到了適航要求。因此，如何有效控制飛機結(jié)構(gòu)的振動與噪聲問題是目前飛行器發(fā)展中急需解決的關(guān)鍵問題之一。 隨著控制技術(shù)的發(fā)展，越來越多的國內(nèi)外學(xué)者利用主動/半主動控制技術(shù)開展結(jié)構(gòu)的減振降噪研究，同時隨著壓電智能材料的發(fā)展，將壓電技術(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)振動主動/半主動控制研究，成為減振降噪技術(shù)領(lǐng)域的一個前沿方向。本文在航空科學(xué)基金飛機典型壁板結(jié)構(gòu)的壓電噪聲控制（編號20091523010）的資助下，開展了飛機典型結(jié)構(gòu)的壓電減振降噪理論分析與實驗研究。主要完成的研究工作如下： （1）開展了壓電主動控制與半主動控制理論及在減振降噪中的應(yīng)用方法研究。在振動半主動控制方面，重點進行了短路同步開關(guān)阻尼（SSDS）、電感同步開關(guān)阻尼（SSDI）、外加電壓源同步開關(guān)阻尼（SSDV）等方法的研究；在振動主動控制方面，研究了FXLMS自適應(yīng)控制方法的次級通道識別方法及控制算法，并成功應(yīng)用于飛機典型壁板結(jié)構(gòu)的減振降噪。 （2）建立了振動與噪聲載荷下，帶壓電分流電路的板狀結(jié)構(gòu)振動與噪聲控制系統(tǒng)模型，推導(dǎo)出壓電分流電路中壓電元件的應(yīng)變能與動能表達式，以及粘貼壓電元件后薄板結(jié)構(gòu)的應(yīng)變能與動能表達式，獲得了帶壓電分流電路薄板的表面阻抗及吸聲系數(shù)，為飛機典型壁板結(jié)構(gòu)壓電減振降噪提供了理論基礎(chǔ)。 （3）基于壓電分流減振降噪原理，進行了帶壓電分流電路的板狀結(jié)構(gòu)、加筋板結(jié)構(gòu)、飛機典型壁板結(jié)構(gòu)振動控制時的壓電元件布局設(shè)計，得到了壓電元件布局方式對結(jié)構(gòu)振動控制效果的影響規(guī)律，為飛機典型壁板結(jié)構(gòu)壓電減振降噪提供了壓電元件布局方法。 （4）設(shè)計了電感同步開關(guān)阻尼電路，在噪聲激勵下，以飛機典型壁板結(jié)構(gòu)為研究對象，開展了基于電感同步開關(guān)阻尼的壓電半主動振動控制實驗研究，結(jié)果表明，通過壓電半主動控制可使結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)幅值降低25%。 （5）以飛機機身艙段壁板結(jié)構(gòu)為研究對象，基于壓電主動控制技術(shù)與FXLMS自適應(yīng)控制方法，開展了壓電減振降噪實驗研究。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)幅值可降低63%，，噪聲聲壓級可降低10.6dB。 本文工作的創(chuàng)新點如下： （1）以飛機壁板結(jié)構(gòu)為研究對象，基于壓電分流減振降噪原理，進行了振動的壓電半主動控制，得到了壓電元件布局對結(jié)構(gòu)振動控制效果的影響規(guī)律。 （2）首次利用SSDI壓電半主動控制技術(shù)，開展了飛機典型壁板結(jié)構(gòu)在噪聲激勵下的振動控制實驗研究，實驗結(jié)果與仿真結(jié)果一致性較好，驗證了SSDI控制方法在飛機典型壁板結(jié)構(gòu)減振降噪中應(yīng)用的有效性及可行性。 （3）首次將FXLMS自適應(yīng)控制方法應(yīng)用于飛機機身艙段壁板結(jié)構(gòu)的壓電主動振動與噪聲控制實驗，取得了良好的控制效果，為飛機壁板結(jié)構(gòu)減振降噪提供了一種新的技術(shù)手段。
【關(guān)鍵詞】：振動與噪聲控制 壓電元件 同步開關(guān)阻尼技術(shù) 飛機壁板結(jié)構(gòu) FXLMS自適應(yīng)控制 半主動控制 主動控制
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V214.42
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-32
• 1.1 結(jié)構(gòu)的振動疲勞與聲疲勞問題10-12
• 1.2 振動與噪聲控制12-14
• 1.3 采用壓電材料的減振降噪技術(shù)14-26
• 1.3.1 壓電效應(yīng)15-18
• 1.3.2 采用壓電元件的振動控制技術(shù)分類18-26
• 1.4 壓電減振降噪技術(shù)在飛機結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用及存在的問題26-29
• 1.5 本文研究內(nèi)容29-32
• 第二章 振動與噪聲控制原理32-50
• 2.1 同步開關(guān)阻尼32-35
• 2.1.1 壓電元件與結(jié)構(gòu)耦合的數(shù)學(xué)模型32-33
• 2.1.2 同步開關(guān)阻尼電路中的能量關(guān)系33-35
• 2.2 短路同步開關(guān)阻尼35-38
• 2.2.1 短路同步開關(guān)阻尼減振原理35-36
• 2.2.2 短路同步開關(guān)阻尼電路中的能量關(guān)系36-38
• 2.3 電感同步開關(guān)阻尼38-40
• 2.3.1 電感同步開關(guān)阻尼減振原理38-39
• 2.3.2 電感同步開關(guān)阻尼電路中的能量關(guān)系39-40
• 2.4 外加電壓源同步開關(guān)阻尼技術(shù)40-42
• 2.4.1 外加電壓源同步開關(guān)阻尼減振原理40-41
• 2.4.2 外加電壓源同步開關(guān)阻尼電路中的能量關(guān)系41-42
• 2.5 板狀結(jié)構(gòu)振動與噪聲控制理論42-48
• 2.6 小結(jié)48-50
• 第三章 壓電分流減振降噪中的壓電元件布局分析50-70
• 3.1 飛機蒙皮結(jié)構(gòu)51-57
• 3.2 飛機加筋板結(jié)構(gòu)57-63
• 3.3 飛機典型壁板結(jié)構(gòu)63-68
• 3.4 小結(jié)68-70
• 第四章 基于電感同步開關(guān)阻尼的飛機壁板結(jié)構(gòu)振動半主動控制實驗70-82
• 4.1 壓電振動控制系統(tǒng)70-72
• 4.2 實驗系統(tǒng)介紹72-74
• 4.3 壓電振動控制實驗74-78
• 4.4 結(jié)果分析78-82
• 4.4.1 實驗與仿真結(jié)果一致性分析78-79
• 4.4.2 實驗結(jié)果分析79-82
• 第五章 基于 FXLMS 自適應(yīng)控制方法的飛機壁板結(jié)構(gòu)減振降噪主動控制實驗82-100
• 5.1 結(jié)構(gòu)模態(tài)測試83-86
• 5.2 基于 FXLMS 自適應(yīng)控制方法的壓電主動控制86-90
• 5.3 減振降噪控制器設(shè)計90-94
• 5.4 減振降噪實驗94-98
• 5.5 小結(jié)98-100
• 第六章 總結(jié)與展望100-102
• 6.1 全文工作總結(jié)100-101
• 6.2 研究展望101-102
• 參考文獻102-110
• 致謝110-112
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的科研論文112
• 攻讀博士學(xué)位期間參與的科研工作112-113

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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3 楊智春,孫浩,崔海濤;壓電分流阻尼控制懸臂梁振動的參數(shù)優(yōu)化分析[J];機械科學(xué)與技術(shù);2005年06期

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5 王建軍,李其漢;具有分支電路的可控壓電阻尼減振技術(shù)[J];力學(xué)進展;2003年03期

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9 常道慶;劉碧龍;李曉東;田靜;;具有壓電分流電路薄板的吸聲特性Ⅰ．理論分析[J];聲學(xué)學(xué)報(中文版);2008年02期

10 常道慶;劉碧龍;李曉東;田靜;;具有壓電分流電路薄板的吸聲特性 Ⅱ．?dāng)?shù)值和實驗分析[J];聲學(xué)學(xué)報(中文版);2008年02期

本文編號：720614