多智能体的振动噪声前馈主动控制技术

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 多智能体的振动噪声前馈主动控制 技术 摘要：传统振动噪声主动控制系 统在灵活性、通用性和稳定性等方面存 在缺陷，难以适应外界环境的动态性和 不确定性。由此考虑将多智能体技术与 经典的控制理论自适应前馈 FxLMS 控 制算法综合起来形成有效智能控制系统。 根据主导振动噪声的结构模态分解振动 噪声控制问题，比较结构特征频率声压 和一预设阈值大小来定义控制器操作域。 综合各种功能函数和自适应 FxLMS 算 法形成控制单元（控制器智能体） 。通 过最大声压频率和特征频率之差小于某 一常数 a 来定义决策函数，以决策各控 制单元的优先启动。提取传递函数至上 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 层组织作为加权系数以实现各控制单元 之间的合作。通过调整常数 a 能够实现 不同控制器的灵活启动，并利用智能体 之间的合作实现系统的通用性和稳定性。 中国论文网 /8/view-12903589.htm 关键词：振动噪声；前馈主动控 制；多智能体技术；智能控制 中图分类号：TB535；TB532 文献标志码：A 文章编号：1004-4523（2017） 01-0062-09 DOI：10.16385/ki.issn.1004- 4523.2017.01.009 引言 与振动噪声主动控制发展的长久 历史、人力物力的大量投入相比，主动 控制技术的实用化进程目前还没达到人 们最初的预期，主要原因是很多研究成 功的主动控制系统在稳定性、通用性、 安装维护便利性等方面存在某一项或几 项缺点，严重制约了它们的推广应用。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 由此考虑综合多智能体技术与自适应前 馈算法建立振动噪声主动控制系统，以 期解决上述难题，实现以车厢、机舱等 为研究背景的复杂封闭空间智能降噪。 智能体能在特定环境下感知环境， 并能自治地运行以代表其设计者或使用 者实现一系列目标的实体或计算程序。 智能体具有自治性、主动性和社会性等 特性，被看成是多智能体系统的微观层 次，可以实施要求一定“ 智商 ”的特定的 功能；而有关智能体问的关系研究则构 成多智能体系统的宏观层次，其特点在 于通过对各层次智能体的组织与协作， 完成那些需要更高灵活性、环境适应性 以及柔性的综合功能。目前基于多智能 体的控制技术正受到控制学术界和工程 应用界极大关注。 在振动噪声控制研究领域中，控 制算法是至关重要的。有源声控制普遍 采用自适应前馈 FxLMS（Filtered-x Least Mean Square，x 滤波最小均方） 算法，并且基于此算法的产品已推向市 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 场。振动噪声主动控制大多也采用该算 法。它的缺点是鲁棒性差、对控制通道 误差敏感，因此对它的性能分析和改进 一直是热点问题。同时，由于复杂结构 与声场耦合导致的高维动态系统、恶劣 变化的环境、问接传感机制以及尚不完 善的建模工具所必然导致的物理模型不 确定性等诸多因素的影响，使得控制系 统的通用性和稳定性成为其能否应用于 实践的关键因素。目前，振动噪声主动 控制领域用到的算法还有：鲁棒 H控 制理论、遗传算法等，但需要克服它们 计算量大、实时性差等缺点。本文综合 自适应前馈 FxLMS 控制算法及其智能 体的智能应激反应算法形成控制器的核 心软件部分，以解决不确定性干扰导致 的系统自适应和稳定性等问题。另外， 智能体的模块化及其控制框架的设计可 实现系统的强可扩展性。 目前传统振动噪声主动控制大多 是在整体系统单一层次进行建模，尽管 这种方法设计思路简单明确，但对复杂 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 高维耦合连续分布参数结构系统，实践 证明其控制效果并不理想。同时，系统 大多采用分布式控制，导致其难以大规 模工程应用。因为系统中各控制单元尽 管有共同的控制目标，但缺乏交流与合 作的灵活性，难以适应复杂耦合系统的 稳定状态对随机干扰的敏感性。因此如 何解决控制单元和整体控制架构之间的 冲突与协调问题成为关键技术。针对复 杂耦合系统，国际最新的技术趋势是分 布控制若干“ 机敏单元” ，实现对高维耦 合系统的动力学特征或过程的控制。本 文研究符合这一趋势，提出基于多智能 体的振动噪声主动控制技术。智能体之 间能够交互的复杂模式适合解决分布式 控制问题，尤其适合控制和求解数据等 在本质上是分布式的问题，并能够提供 高稳定性和高效率的解决方法。 综上所述，针对高维耦合分布参 数复杂结构系统，应不再遵循传统主动 控制只在整体单一层次建模分析并设计 控制系统的思路，在控制逻辑和设计方 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 法上，将多智能体理论和自适应控制算 法有机结合起来以解决复杂分布式振动 噪声控制问题，追求使系统具有更好自 适应能力和稳定性，真正使振动噪声主 动控制对复杂结构系统成为可行并应用 于工程实践。 1.声场模型 国内外研究人员在分析封闭空腔 内声场时，大多选取全刚性壁或最多只 含一块弹性壁的封闭空腔作为研究对象， 但现实生活中的封闭空腔，比如车厢、 机舱等都是由多块弹性壁组成。为了更 好模拟实际封闭空腔的声场，本文选取 声场模型为由 2 块简支撑弹性板和 4 块 刚性板组成的矩形封闭空腔，如图 1 所 示。考虑弹性板的简支撑边界条件是因 为一个简支撑矩形板比较接近许多实际 结构的状态。两弹性板分别被标记为板 a 和板 6，其所在位置坐标分别为 x=Lz=Lx 和 y=Ly性板均假设为各 向同性。矩形腔的长、宽、高分别为 0.868，1.15，1.0m。弹性板均为铝板， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 其弹性模量 E=71GPa，质量密度 p1=2700kg/m3，泊松比 u=0.3。铝板厚 度主要对结构模态产生影响，当结构模 态变化时腔内主导振动噪声会随之变化。 本文方法具有一定通用性和可扩展性， 易于解决此类情况，故板 a 和板 6 的厚 度不妨均取 6mm。声速为 c=344m/s， 空气的质量密度 p=1.21kg/m3。 一外部声场作用在板 a 上，使得 板 a 向腔内辐射振