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机敏约束层阻尼薄板作动器位置优化及振动主动控制
| 论文题名： | 机敏约束层阻尼薄板作动器位置优化及振动主动控制 |
| 关键词： | 汽车车身;作动器;振动控制;机敏约束层阻尼;位置优化;鲁棒H∞控制 |
| 摘要： | 随着人们对燃油经济性的要求越来越高，车身轻量化显得尤为重要。在车身轻量化的过程中，车身壁板变薄导致车身刚度降低，加大了车身结构的低频振动与噪声，这与汽车舒适性要求相互矛盾，传统NVH技术已经无法很好的解决这一问题。机敏约束层阻尼(Smart Constrained Layer Damping, SCLD)结合了被动阻尼技术与主动控制技术的优势，能有效的控制车身在很宽频率范围内的振动，尤其是低频振动的控制，为车身低频振动与NVH的优化提供了一种新的方法。 本文以对边约束 SCLD板结构为研究对象，对其进行作动器位置优化以及振动主动控制研究。首先，采用有限元法根据 SCLD结构各层间的耦合运动以及位移协调关系，考虑到粘弹性材料力学性能随温度与频率变化而变化，利用GHM模型建立 SCLD耦合系统动力学模型。由于引入了附加自由度，所以系统模型的自由度数庞大，运用高精度动力缩聚与内平衡降阶的复合降阶方法，得到自由度数较少的低阶模型，并通过模态实验验证降阶效果。其次，基于可控性 Gramian矩阵，利用遗传算法对作动器位置进行优化，最终确定作动器的贴片位置。再次，针对SCLD板结构对白噪声随机激励下控制效果不好的现象，对鲁棒H∞混合灵敏度控制算法得出一种特定的加权函数选取方法设计鲁棒控制器，对结构进行主动控制仿真。最后，基于鲁棒H∞控制器，对优化前后的SCLD板结构进行主动控制实验。 研究结果表明：在动力学方程中引入GHM模型，在引入相对较少的耗散自由度的情况下得到较精确的动力学模型。运用高精度动力缩聚与内平衡降阶复合降阶后，原模型的自由度数大量缩减，在低频段得到较精确的模型。通过合理选取加权函数所设计的鲁棒H∞控制器对SCLD板结构在一阶固有频率正弦激励，复合周期激励与白噪声随机激励三种不同激励下控制效果良好。硬件在环主动控制实验效果良好，作动器位置优化后的 SCLD板结构在一阶固有频率正弦信号激励与固有频率混合周期信号激励下，振动响应幅值分别下降了约40％与42%；在白噪声随机激励下，响应幅值的均方根值下降了22%，并且能在较宽泛的频带上对随机信号都有控制效果，证明了作动器位置优化的正确性与控制方法的有效性。 |
| 作者： | 廖海辰 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王攀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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