汽車內(nèi)部噪聲主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由4部分組成：汽車被控系統(tǒng)模型（含執(zhí)行器）、外部聲源、控制器和信號監(jiān)視（含傳感器），如圖7所示。需要說明的一點(diǎn)是：在控制系統(tǒng)中，被控汽車模型包含多塊鋁板，在此為了表達(dá)方便，只畫出其中一塊。

　　在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，采用外部揚(yáng)聲器模擬艙體從外部受到的激勵(lì)。揚(yáng)聲器發(fā)出的聲波迫使汽車模型的一個(gè)由鋁板構(gòu)成的面發(fā)生受迫振動(dòng)，從而使汽車內(nèi)部出現(xiàn)較大的噪聲；當(dāng)放置在箱體內(nèi)部指定位置的聲壓傳感器檢測到該處的聲壓變化，就把最新的聲壓值向DSP控制器傳送，控制器根據(jù)此時(shí)系統(tǒng)的輸入和輸出情況，及時(shí)做出判斷，對系統(tǒng)施加控制，此控制功能是通過粘貼在封閉艙體薄鋁板壁上的PZT執(zhí)行器完成的，因?yàn)镻ZT在控制信號的作用下能夠產(chǎn)生振動(dòng)能量，同樣使鋁板受迫振動(dòng)，以此來降低汽車內(nèi)部指定位置的噪聲。

圖7 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成示意圖

　　1 汽車被控系統(tǒng)模型

　　由于本設(shè)計(jì)是針對汽車內(nèi)部噪聲展開的，為了研究方便，采用了粗略的轎車模型作為被控對象。該模型的四面由1mm的鋁板組成,在車身上和車身內(nèi)部安裝有控制傳感器,其中該控制系統(tǒng)的執(zhí)行器是PZT，對稱地安裝在模型上。

　　由于壓電陶瓷具有把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能力，因此當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)通電給壓電陶瓷時(shí)，材料的自發(fā)偶極矩發(fā)生變化，從而使材料的尺寸發(fā)生改變，這種效應(yīng)可在 20ms內(nèi)產(chǎn)生50μm的位移，響應(yīng)速度之快是其他材料無法比擬的，而且頻帶很寬，對溫度不敏感，隨著加壓次數(shù)的增加，性能趨于穩(wěn)定，并且容易集成，是高精度、高速驅(qū)動(dòng)器所必須的材料。本設(shè)計(jì)選用了壓電材料PZT作為執(zhí)行器。

　　2 外部聲源

　　實(shí)驗(yàn)中的外部聲源是由揚(yáng)聲器代替的，揚(yáng)聲器由信號發(fā)生器發(fā)出的信號經(jīng)過功率放大器后驅(qū)動(dòng)。

　　3 智能控制器

　　以TMS320F2812DSP芯片為核心的智能控制器既可以脫機(jī)獨(dú)立自主運(yùn)行又可以通過USB接口在線仿真。

　　4 信號監(jiān)視器

　　為了能夠監(jiān)視箱內(nèi)的控制誤差信號和壓電片驅(qū)動(dòng)信號并進(jìn)行信號處理，本控制系統(tǒng)的信號監(jiān)視器采用了自行開發(fā)的多功能信號采集和處理系統(tǒng)。

　　本設(shè)計(jì)所選用的座位傳感器的壓電材料為壓電薄膜PVDF，PVDF感知的信號作為系統(tǒng)的參考信號。PVDF很薄、柔軟、密度低且靈敏度很高，其機(jī)械柔韌性比壓電陶瓷高10倍。PVDF壓電材料的壓電性比石英高3～5倍，壓電系數(shù)更高，可貼在物體表面。

結(jié)論

　　本文以TMS320F2812 DSP為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了既可以脫機(jī)獨(dú)立自主運(yùn)行又可以通過USB接口在線仿真的智能控制器。并以該控制器為核心設(shè)計(jì)了汽車內(nèi)部噪聲主動(dòng)智能控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。通過理論分析, 該控制系統(tǒng)具有較高的數(shù)據(jù)處理能力和處理速度，因此在實(shí)時(shí)控制中能夠發(fā)揮重要的作用。