Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Danesh,Mehdi Keshmiri
محمد دانش (استاد راهنما) مهدی کشمیری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Loghmani
علی لقمانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390
This dissertation investigates the active structural acoustic control (ASAC) of sound radiated from a smart cylindrical shell. The cylinder was equipped with piezoelectric sensors and actuators to estimate and control the sound pressure that radiates from the smart shell. Two approaches were studied in this thesis to attenuate the radiated sound. The fist approach is based on using virtual microphone and the second approach utilized the radiation modes of the cylinder. The estimated pressure is referred to as a virtual microphone, and it can be used in control systems instead of actual microphones to attenuate noise due to structural vibrations. To this end, the dynamic model for the smart cylinder was derived using the extended Hamilton’s principle, the Sanders shell theory and the assumed mode method. The simplified Kirchhoff-Helmholtz integral estimates the far-field sound pressure radiating from the baffled cylindrical shell. A modified higher harmonic controller (MHHC) that can cope with a harmonic disturbance was designed and experimentally evaluated. The experimental tests were carried out on a baffled cylindrical aluminum shell in an anechoic chamber. The frequency response for the theoretical virtual microphone and the experimental actual microphone are in good agreement with each other, and the results show the effectiveness of the designed virtual microphone and controller in attenuating the radiated sound. Radiation modes and radiation efficiencies were obtained for the cylindrical shell. The first radiation mode is the efficient mode in radiating sound to the surrounding environment in low frequency domain, therefore, by omitting this mode, most of the radiated sound can be attenuated. This approach was modeled and simulated and its results were compared with those of the conventional active vibration control. As a middle goal an active vibration control of the cylinder was implemented using a multi-input multi-output LQG controller. This controller achieved a good suppression of vibration of the cylindrical shell in a broadband frequency domain. Keywords: Active structural acoustic control, Cylindrical shell, piezoelectric, Virtual microphone, Radiation mode, Radiation efficiency, Modified higher harmonic control, LQG.
روش‌های غیرفعال کارایی خود را در حذف نویزهای فرکانس پایین از دست می‌دهند، لذا روش‌های فعال برای کاهش یا حذف چنین نویزهایی پیشنهاد می‌شود. برای حذف نویز در بازه‌ی وسیعی از فرکانس، لازم است که روش‌های فعال در کنار روش‌های غیرفعال به کار برده شود. در این رساله کنترل فعال ارتعاشات و نویز انتشاری از پوسته استوانه‌ای توسط وصله‌های پیزوالکتریک به صورت تئوری و تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای رسیدن به این هدف ابتدا معادلات ارتعاشی پوسته استوانه‌ای با درنظر گرفتن اثرات حسگرها و عملگرهای پیزوالکتریک استخراج شده و توسط آنالیز مودال تجربی، مدل بدست آمده صحت سنجی شده است. دو تئوری مختلف پوسته (تئوری دانل-موشتری و تئوری سندرز) در استخراج معادلات ارتعاشی استفاده شده و نتایج هرکدام با یکدیگر و نتایج عملی مقایسه شده است. با توجه به این‌که توسط کنترل ارتعاشات می‌توان نویز منتشر شده از سازه را کاهش داد در اولین قدم کنترل‌کننده‌های مختلفی مانند کنترل پیشخور تطبیقی FXLMS و کنترل بهینه LQG و کنترل فیدبک تناسبی برای کاهش ارتعاشات سازه، طراحی و پیاده‌سازی شده است. ارتعاشات سازه به دلیل برهم‌کنش سازه و سیال باعث ایجاد نویز آکوستیکی در محیط می‌شود. با استخراج روابط مربوط به آن، یک میکروفون مجازی طراحی و ساخته شده است که توسط آن می‌توان به جای استفاده از میکروفون واقعی، نویز انتشاری از سازه را در میدان دور بدست آورد و از آن برای کنترل نویز انتشاری از سازه استفاده کرد. در این رساله، مودهای تابشی که بر خلاف مودهای سازه‌ای به صورت مستقل از یکدیگر باعث انتشار توان صوتی از سازه می‌شوند برای استوانه بدست آورده شده است. به دلیل این‌که در فرکانس‌های پایین، بازدهی تابش مود اول بسیار بالاتر از سایر مودهاست می‌توان با حذف مود تابشی اول، بخش اعظم صوت انتشاری از سازه را حذف کرد. در انتها کنترل‌کننده‌های پیشخور و پسخور مختلفی برای کاهش ارتعاشات پوسته و نویز انتشاری از آن طراحی و پیاده‌سازی شده است. نتایج تجربی بدست آمده حاکی از مؤثر بودن کنترل‌کننده‌های طراحی شده برای کنترل نویز و ارتعاشات استوانه است. کلمات کلیدی: کنترل فعال، آکوستیک سازه‌ای، پوسته استوانه‌ای، پیزوالکتریک، نویز، ارتعاشات

ارتقاء امنیت وب با وف بومی