一種汽車內部噪聲智能主動控制系統的設計

汽車內部噪聲主動控制實驗系統設計

　　本控制實驗系統主要由4部分組成：汽車被控系統模型（含執行器）、外部聲源、控制器和信號監視（含傳感器），如圖7所示。需要說明的一點是：在控制系統中，被控汽車模型包含多塊鋁板，在此為了表達方便，只畫出其中一塊。

　　在實驗系統中，采用外部揚聲器模擬艙體從外部受到的激勵。揚聲器發出的聲波迫使汽車模型的一個由鋁板構成的面發生受迫振動，從而使汽車內部出現較大的噪聲；當放置在箱體內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，控制器根據此時系統的輸入和輸出情況，及時做出判斷，對系統施加控制，此控制功能是通過粘貼在封閉艙體薄鋁板壁上的PZT執行器完成的，因為PZT在控制信號的作用下能夠產生振動能量，同樣使鋁板受迫振動，以此來降低汽車內部指定位置的噪聲。

圖7 實驗系統組成示意圖

　　1 汽車被控系統模型

　　由于本設計是針對汽車內部噪聲展開的，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,在車身上和車身內部安裝有控制傳感器,其中該控制系統的執行器是PZT，對稱地安裝在模型上。

　　由于壓電陶瓷具有把電能轉變為機械能的能力，因此當應用系統通電給壓電陶瓷時，材料的自發偶極矩發生變化，從而使材料的尺寸發生改變，這種效應可在 20ms內產生50μm的位移，響應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，隨著加壓次數的增加，性能趨于穩定，并且容易集成，是高精度、高速驅動器所必須的材料。本設計選用了壓電材料PZT作為執行器。

　　2 外部聲源

　　實驗中的外部聲源是由揚聲器代替的，揚聲器由信號發生器發出的信號經過功率放大器后驅動。

　　3 智能控制器

　　以TMS320F2812DSP芯片為核心的智能控制器既可以脫機獨立自主運行又可以通過USB接口在線仿真。

　　4 信號監視器

　　為了能夠監視箱內的控制誤差信號和壓電片驅動信號并進行信號處理，本控制系統的信號監視器采用了自行開發的多功能信號采集和處理系統。

　　本設計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的參考信號。PVDF很薄、柔軟、密度低且靈敏度很高，其機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，壓電系數更高，可貼在物體表面。

結論

　　本文以TMS320F2812 DSP為基礎設計了既可以脫機獨立自主運行又可以通過USB接口在線仿真的智能控制器。并以該控制器為核心設計了汽車內部噪聲主動智能控制實驗系統。通過理論分析, 該控制系統具有較高的數據處理能力和處理速度，因此在實時控制中能夠發揮重要的作用。