[發明專利]針對梁結構的主動振動噪聲控制機構與方法

有效

• 申請號: 202010375974.3
• 申請日: 2020-05-07
• 公開（公告）號: CN111625027B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 楊斌堂;吳浩慜;王熙
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05D19/02
• 分類號: G05D19/02;E01B19/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種針對梁結構的主動振動噪聲控制系統，其特征在于，包括：雙向電磁式半主動動力吸振器、嵌入其內部的用于自適應追蹤梁結構振動與噪聲兩種頻率的變化的數據采集模塊以及根據頻率辨識來調節動力吸振器固有頻率的控制模塊，其中：基于數據采集模塊噪聲的聲頻率識別，協同控制模塊能夠使得雙向電磁式半主動動力吸振器自適應地抑制聲源結構振動，從而實現從聲源上削弱噪聲的輻射；

所述的控制模塊包括：微型處理器以及內置控制算法的控制器，其中：微型處理器從數據采集卡采集到的數字信號中提取噪聲頻率特征，并能夠自適應的將聲功率譜峰值與振動模態相關聯，找出最為敏感的目標降噪頻率，并計算出雙向電磁式半主動動力吸振器中變剛度驅動機構的工作時間以及電磁阻尼元件中線圈的可通電流，通過控制器進行吸振器的剛度及阻尼調節實現開環精調，在動力吸振器變剛度驅動機構最優理論位置與理論最優可通電流附近進行微調，通過觀察安裝在動力吸振器集中質量體與梁結構上兩個加速度傳感器采集到的加速度信號的比值變化來尋找到實際工況下最優的降噪效果實現閉環精調；

所述的雙向電磁式半主動動力吸振器包括：動力吸振器主體、剛度與阻尼調節裝置以及隔聲罩，其中：隔聲罩與基座構成封閉空間，雙向電磁式半主動動力吸振器封裝于該封閉空間內；

所述的動力吸振器主體包括梁結構與設置于其上的集中質量體，其中：梁結構為單根懸臂梁或單根簡支梁或兩端梁，應用中可通過對其長度與材料參數進行設計來獲得匹配實際工況下測得目標降噪頻率的有效工作頻帶；集中質量體對應的可周向固定設置于單根懸臂梁結構的任意位置、或周向固定設置于單根簡支梁結構上的任意位置或與兩側兩根長度相等選材不同的梁結構相連或與兩側兩根長度不等選材不同的梁結構相連；

所述的變剛度驅動機構包含以下兩種調節方式：其中：1)集中質量體與梁的相對位置固定，通過調節移動支承座改變梁的有效接入長度從而改變動力吸振器的剛度；2)動力吸振器梁的接入長度不發生改變，通過調節集中質量體在梁上的相對位置來改變動力吸振器的剛度，兩種調節方式的適用范圍不同，前者適用于寬頻帶頻率跟蹤，后者適用于窄帶頻率辨識，實際實施過程中選擇電機驅動，磁致伸縮驅動或形狀記憶合金驅動任意一種作為驅動方式；

所述的主動振動噪聲控制是指：基于跟蹤噪聲的聲頻率，通過頻率辨識算法開環粗調控制雙向電磁式半主動動力吸振器進行聲源結構的結構振動抑制，實現從聲源上削弱噪聲的輻射，并進一步通過反饋得到的加速度信號實現進一步的閉環精調，以達到最佳的降噪效果；

所述的數據采集模塊包括：聲壓傳感器、加速度傳感器以及數據采集卡，其中：聲壓傳感器作為前饋數據采集模塊，將噪聲的聲壓模擬信號通過數據線傳輸至數據采集卡留待控制系統對數據作進一步分析；設置于動力吸振器集中質量體與梁結構上的兩個加速度傳感器則作為反饋數據采集模塊將實時加速度信號作為減振效果的評價指標，控制系統依據加速度信號的幅值變化判斷雙向電磁式半主動動力吸振器是否達到實際最優的減振效果；

所述的電磁阻尼元件包括：內芯和線圈，其中：內芯材料為鐵磁體、永磁體或兩者組合，永磁體和鐵磁體分別用于提供固定磁場強度和匯聚磁感線增量局部磁感應強度的作用；線圈用于提供可變磁場以及阻尼的調節。