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基于压电材料的被动及半主动振动噪声控制

作　者: 刘汝寿
导　师: 朱孔军
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 压电元件被动控制分流电路半主动控制 DSP 合成阻抗自适应
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,基于压电元件的被动控制方法的出现,为工程结构中振动噪声的控制提供了新的有力手段。本文详细分析了压电被动控制方法的工作原理和实现方法,以表面贴有压电陶瓷片的平板为例,给出了多种分流电路的单/多模态被动减振降噪的实验结果,然后在压电被动控制方法的基础上,发展了一种新颖的半主动控制方法。这种方法不仅实现了对单/多模态振动噪声的控制,而且还具有控制效果好、环境适应性强、电路间干扰小和电路结构简单等优点。本文的研究工作主要由以下三个部分组成:1.从压电元件的压电方程出发,推导出结构的机械阻抗与压电分流电路的电气阻抗之间的关系,得到了整个系统的位移传递函数和各种分流电路的参数优化方法。2.选用串联RL、串联-CR、模拟和DSP的“合成阻抗”四种典型的分流电路进行单模态的振动噪声控制。此外,还利用并联电容的方法降低了RL分流电路所需的最优电感值和利用“阻塞电路”实现了多模态振动控制。3.结合自适应滤波器和DSP“合成阻抗”电路,提出一种基于自适应“合成阻抗”电路的半主动控制方法,并进行相应的单/多模态振动噪声控制实验。压电被动控制技术的振动噪声控制效果好、结构简单、易于实现、不需要大功率能源,适于在一些要求结构简单轻便的场合;而基于自适应“合成阻抗”电路的半主动控制方法,继承了被动控制的优点,又具有主动控制的特性,是一种非常有发展前景的新方法。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-15
  1.1 引言  12
  1.2 基于压电材料的振动噪声控制技术  12-14
  1.3 论文的主要研究内容  14-15
第二章压电元件的特性及其被动振动控制的原理  15-24
  2.1 压电元件的特性  15-17
    2.1.1 压电效应  15-16
    2.1.2 压电方程  16-17
  2.2 压电被动振动控制的原理  17-23
    2.2.1 压电元件的阻尼  17-22
    2.2.2 系统的位移传递函数  22-23
  2.3 本章小结  23-24
第三章压电分流电路的设计  24-40
  3.1 几种压电分流电路的特性分析  24-35
    3.1.1 电感型压电分流电路  24-28
    3.1.2 电容型压电分流电路  28-34
    3.1.3 基于“合成阻抗”电路的压电分流电路  34-35
  3.2 几种压电分流电路的实现  35-39
    3.2.1 模拟电感电路  35-36
    3.2.2 负电容电路  36-37
    3.2.3 “合成阻抗”电路  37-39
  3.3 本章小结  39-40
第四章压电被动振动噪声控制的研究  40-63
  4.1 压电被动振动噪声控制实验系统的设计  40-44
  4.2 模拟式压电分流电路的振动噪声控制  44-52
    4.2.1 RL 串联压电分流电路的振动噪声控制效果  44-48
    4.2.2 -CR 串联压电分流电路的振动噪声控制效果  48-49
    4.2.3 模拟“合成阻抗”压电分流电路的振动噪声控制效果  49-52
  4.3 数字式(DSP)压电分流电路的振动噪声控制  52-60
    4.3.1 DSP“合成阻抗”电路的硬件设计  52-56
    4.3.2 DSP“合成阻抗”电路的软件设计及实验结果  56-60
  4.4 基于“阻塞电路”的多模态减振  60-62
  4.5 本章小结  62-63
第五章基于自适应“合成阻抗”电路的半主动振动噪声控制  63-80
  5.1 基于LMS 算法的自适应滤波器  63-66
    5.1.1 横向 FIR 型的自适应滤波器  64-65
    5.1.2 LMS 算法的原理  65-66
  5.2 自适应“合成阻抗”电路的设计与实现  66-70
    5.2.1 自适应“合成阻抗”电路工作原理  66-67
    5.2.2 自适应“合成阻抗”电路的实现  67-70
  5.3 自适应“合成阻抗”压电分流电路的实验研究  70-79
    5.3.1 自适应“合成阻抗”压电分流电路的振动噪声控制实验  70-76
    5.3.2 自适应“合成阻抗”压电分流电路的振动控制实验  76-79
  5.4 本章小结  79-80
第六章全文总结及展望  80-82
  6.1 全文工作总结  80-81
  6.2 研究工作展望  81-82
参考文献  82-85
致谢  85-86
攻读硕士学位期间发表的论文  86-87
附录Ⅰ  87-91
附录Ⅱ  91-94

基于压电材料的被动及半主动振动噪声控制

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