基于主動約束層阻尼的車身薄板結構振動魯棒控制研究.pdf

1、汽車車身輕量化的發(fā)展使得車身壁板變薄、剛度降低，導致車身薄板結構易被外界激勵而產生強烈的振動，尤其是低頻振動，影響整車的NVH性能。主動約束層阻尼（ACLD）技術具有被動阻尼和主動控制的雙重優(yōu)點，可以在很寬的頻率范圍內保持較高的阻尼特性，獲得較好的低頻振動控制效果，對汽車NVH問題提出新的解決方案。
　　本文以典型的車身薄壁板件—對邊固支板結構為研究對象，結合 ACLD技術對板結構進行振動主動控制研究。首先，采用ADF（Anela

2、stic Displacement Fields）阻尼模型描述粘彈性材料的阻尼特性，結合有限元方法建立了 ACLD耦合系統(tǒng)動力學模型。其次，采用基于模態(tài)H2范數的可控可觀性優(yōu)化準則對板結構進行作動器與傳感器位置優(yōu)化，通過懸臂板算例驗證了該方法的可行性；并進一步進行了對邊固支板結構的模態(tài)實驗研究，驗證了位置優(yōu)化后的局部覆蓋 ACLD板理論模型的正確性。然后，針對動力學模型自由度龐大問題，并考慮到本文采用結構奇異值μ方法考察模型的模態(tài)參數誤

3、差引起的魯棒穩(wěn)定性問題，這就要求控制模型解耦，基于此本文給出了一種聯合降階方法，先在狀態(tài)空間復模態(tài)降階，再進行模態(tài)Hankel奇異值降階（MHSV）對動力學模型簡化，得到低維的控制模型。在此基礎上，根據結構奇異值理論將 ACLD板結構的模型誤差描述為具有結構性的模型不確定性，針對其模態(tài)參數誤差不確定性和高頻未建模動態(tài)不確定性問題，設計了結構奇異值μ綜合魯棒控制器，并與基于傳統(tǒng)的小增益定理設計的H∞控制器在魯棒穩(wěn)定性和振動抑制效果方面進行

4、了對比。最后，在不同外擾激勵下對板進行了振動主動控制實驗研究。
　　利用位置優(yōu)化準則，綜合優(yōu)化了板結構關心頻率范圍內模態(tài)的作動器與傳感器位置，保證了控制系統(tǒng)具有較好的可控性和可觀性；采用聯合降階得到的控制模型可觀度可控度度高，且模態(tài)間相互獨立，可直接用于結構奇異值μ綜合控制器的設計；經過仿真分析，對于模型混合不確定性問題，μ綜合控制器表現出較好的魯棒穩(wěn)定性和控制效果。在不同外擾激勵下對板進行了硬件在環(huán)實驗驗證，取得了一定的控制效果