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有源结构声控制问题,一直是学术界和工程界关注的研究热点,尤其是对具有很强应用背景的封闭空间耦合噪声场控制的研究,但整体控制架构的复杂性和智能单元的协调问题成为了瓶颈。而在复杂系统控制方面具有优越性的基于MAS的分布式协同控制策略还没应用到噪声控制领域,本文研究内容正是在此背景下产生的。
本文首次将多主体系统MAS分布协同控制的方法应用到复杂的封闭空腔有源结构声控制中,打破了只在整体单一层次建模的传统思路,提出由两个弹性面围成的封闭空腔耦合声场控制问题,明确落实整体和局部的控制目标和所需的分级功能定义,采用“分层分解”--“逐个征服”--“全局协调”--“整体最优”的思路,建立了基于MAS的封闭空腔有源噪声控制的框架。本文主要研究内容和创新点如下:
(1)提出了一个由2块弹性板及4块刚性板构成的矩形封闭空腔模型,采用声弹性法从理论上分析推导了腔内耦合声场和弹性板表面振动的频域表达式,及以腔内总平均声势能为控制目标推导出了最佳次级力源强度和最大降噪量;
(2)以经典案例为模型对理论推导进行仿真验证,建立本文提出的模型,分析其固有特性和腔内噪声特性,并分析研究了影响耦合声场的主导因素以及不同次级力源的施加对各主导因素的控制作用和对耦合声场降噪效果的差别;
(3)分析研究基于MAS控制策略的分布协同控制方法处理复杂的封闭空腔耦合噪声场的基本理论和可行性,对噪声控制问题进行分解,并定义具有针对性的子控制器Agent及其内部功能函数和操作域;
(4)基于协调体结构,根据各自操作域采用相应的协调机制将各子控制器Agent耦合起来,构成一个完整的基于MAS的有源噪声控制系统,达到较好降噪效果的同时,并实现了并行运算、“即插即用”、高度稳定性等MAS的特性,最后利用数值仿真软件对基于MAS的封闭空腔有源噪声控制系统进行仿真。