基于分布智能控制的封闭空间机敏消声单元阵列结构研究

研究基于MAS多智能体的分布协同控制对复杂封闭空间有源消声控制的应用。研究发挥MAS本质优势，建立分布智能协同控制对于封闭空间声场这样高维耦合系统应用的理论基础和可行架构，提高系统可靠性和环境适应性以奠定实用化基础；研究含有源消声单元的阵列结构，消声单元集成新型智能材料器件，实现机敏单元阵列集成并按MAS架构实施控制，部分实现消声单元对系统的"即插即用"；关键技术是对复杂封闭空腔结构-声耦合特征的多分辨率分析；Agent单元分布控制对封闭空间声场控制的可行性及条件；开发基于MAS的智能协同控制原则的控制架构和不同层次的柔性强鲁棒性的分布控制算法，发展整体级基于小波域的多分辨率噪声场控制多目标优化控制策略和单元级的模型参考自适应算法；特别运用小波迦辽金分析，建立对特征的多分辨率的空间场局部最优目标识别和整体场目标最优组合并对局部目标的智能分配，实现按上控制原理的封闭空间结构试验台架。

为了实现基于Multi-Agent System的分布智能单元的封闭空间声场控制，需要在理论上和实际执行的功能实现上定义并构建有可能赋予智能控制行为的基础单元，我们利用模态叠加法建立了一个由两相邻弹性板组成的结构声耦合系统模型为基础单元。与一块弹性板模型相比较，通过数值仿真对两块弹性板（代表多弹性壁）模型的优点和重要性加以证明。研究了应用多作动器进行有源结构声控制的机理，其背景是希望形成单元阵列。作动器的位置是由综合分析优化的声势能水平、优化的控制力幅度和板a的平均振速来确定的。比较和讨论了在三种不同控制策略下的控制机理和性能。仿真结果表明，当作动器的数目从1增加到3时，腔内声势能、最大的优化控制力幅度和两块板的动能都有较大的降低，即取得了较好的控制效果。为应用于分布控制，分析了局部控制的性能。与全局控制的比较结果表明，局部控制同样是有效的，而分布智能控制就是特别要求分清单元的局部效应。各局部效应叠加就可以考虑单元阵列。这样，研究结果表明把分布式协同控制应用到有源结构声耦合系统具有可行性。. 在上述成果的基础上，研究了用于封闭空腔降噪的智能控制技术，即基于MAS设计的方法被用于解决分布式噪声控制问题。根据结构声耦合频率，降噪问题被分解为若干个子控制问题。局部控制问题通过定义内部函数进行解决。每一个局部解决方案由一个控制器agent来实施。然后，利用内部包括竞争和合作两条协调规则的协调体结构把这些agents组织成一个完整的MAS。采用了分布式控制的全局优化方法。最后，仿真结果表明降噪效果明显。同时，控制系统具有开放性，所以agents能够被添加或移除而不会影响其余agents的正常运转。并且，利用冗余的agents，控制系统可以允许一个或几个agents失效。所以，控制系统具有可扩展性、鲁棒性和易于执行的特点。. 还研究了受到多源干扰的非线性系统的抗干扰和估计问题。在误差和噪声的先验知识分析的基础上，提出了扰动分类模型。利用局部已知信息，分别从控制器的设计到干扰估计来构造干扰观测器。通过集成基于干扰观测器控制与离散滑模控制,一种新型复合分层抗干扰控制方案被提出来，分别用于一类已知和未知的多输入多输出离散时间非线性动力学系统。与以前的控制方案的仿真结果比较表明，该控制系统是有效的。