基于结构信息误差传感的双层主动隔振系统及结构声辐射控制研究

主动隔振技术一直是振动工程领域的研究热点，但以往的研究常常基于刚性基础，或仅考虑简单边界条件的弹性基础，复杂边界条件或复杂结构的弹性基础只能依靠有限元建模，同时很少有将主动隔振和结构声辐射联系在一起研究的数学解析方法，极大制约了此类问题的进一步研究和实际应用。本课题旨在建立任意边界条件下弹性板基础的双层主动隔振系统的数学模型，通过声辐射模态建立弹性板表面振动分布与空间声辐射的数学物理关系。深入研究振动传递及引起的弹性基础结构声辐射的物理机制，研究以远场声辐射为控制目标的主动隔振系统结构误差传感策略，探讨作动器作用形式、数目及位置对主动隔振性能和声辐射控制的影响，进一步进行双层主动隔振系统结构物理参数的灵敏度分析。本课题建立双层主动隔振-弹性结构-声辐射耦合的解析模型，能更深入和全面地理解主动隔振系统对声辐射的控制机理，为舰船动力机械双层主动隔振系统的设计提供新的思维和控制策略。

本项目完成了以下研究工作：基于改进的傅里叶级数法建立了任意边界条件下弹性板基础的双层主动隔振系统和弹性板基础结构声辐射耦合的数学模型，对耦合系统振动特性及功率流传递特性进行了计算与分析，与ANSYS有限元的计算结果及台架试验结果进行了对比，验证了模型的准确性。在此基础上对弹性板的声辐射特性进行了研究，发现由于双层隔振系统与基础板的耦合作用使基础板振型在整体振型中重复出现，从而使得耦合系统基础板出现了与单板明显不同的声辐射特性。随后进行了耦合系统物理参数灵敏度分析，分析了基础边界条件、结构阻尼及隔振器阻尼对基础板声辐射的影响。最后对双层主动隔振-任意边界条件下弹性板-声辐射耦合系统进行了主动控制的仿真研究，得到了不同作动器安装位置对最优控制力的要求，在此基础上进行了面向声辐射的反馈控制和前馈控制的仿真研究，对不同的控制策略进行了分析讨论。本项目共资助项目组成员参加9次国际会议共18人次，其中包括邀请报告1次，项目组成员担任分会主席2次；资助参加国内学术会议3人次，包含特邀报告1次。本项目邀请境外学者来华访问4人次。培养博士研究生3人，硕士研究生1人。标注本项目已发表的学术文章8篇（含期刊论文6篇，会议论文2篇，其中SCI收录2篇，SCI期刊源2篇，EI收录5篇，ISTP收录1篇），参与撰写学术专著1部（撰写一章）；已录用未发表的学术论文3篇，其中SCI及EI源期刊各1篇，国际会议1篇。