一种汽车内部噪声智能主动控制系统的设计
本控制实验系统主要由4部分组成：汽车被控系统模型（含执行器）、外部声源、控制器和信号监视（含传感器），如图7所示。需要说明的一点是：在控制系统中，被控汽车模型包含多块铝板，在此为了表达方便，只画出其中一块。
在实验系统中，采用外部扬声器模拟舱体从外部受到的激励。扬声器发出的声波迫使汽车模型的一个由铝板构成的面发生受迫振动，从而使汽车内部出现较大的噪声；当放置在箱体内部指定位置的声压传感器检测到该处的声压变化，就把最新的声压值向DSP控制器传送，控制器根据此时系统的输入和输出情况，及时做出判断，对系统施加控制，此控制功能是通过粘贴在封闭舱体薄铝板壁上的PZT执行器完成的，因为PZT在控制信号的作用下能够产生振动能量，同样使铝板受迫振动，以此来降低汽车内部指定位置的噪声。
图7 实验系统组成示意图
1 汽车被控系统模型
由于本设计是针对汽车内部噪声展开的，为了研究方便，采用了粗略的轿车模型作为被控对象。该模型的四面由1mm的铝板组成,在车身上和车身内部安装有控制传感器,其中该控制系统的执行器是PZT，对称地安装在模型上。
由于压电陶瓷具有把电能转变为机械能的能力，因此当应用系统通电给压电陶瓷时，材料的自发偶极矩发生变化，从而使材料的尺寸发生改变，这种效应可在 20ms内产生50μm的位移，响应速度之快是其他材料无法比拟的，而且频带很宽，对温度不敏感，随着加压次数的增加，性能趋于稳定，并且容易集成，是高精度、高速驱动器所必须的材料。本设计选用了压电材料PZT作为执行器。
2 外部声源
实验中的外部声源是由扬声器代替的，扬声器由信号发生器发出的信号经过功率放大器后驱动。
3 智能控制器
以TMS320F2812DSP芯片为核心的智能控制器既可以脱机独立自主运行又可以通过USB接口在线仿真。
4 信号监视器
为了能够监视箱内的控制误差信号和压电片驱动信号并进行信号处理，本控制系统的信号监视器采用了自行开发的多功能信号采集和处理系统。
本设计所选用的座位传感器的压电材料为压电薄膜PVDF，PVDF感知的信号作为系统的参考信号。PVDF很薄、柔软、密度低且灵敏度很高，其机械柔韧性比压电陶瓷高10倍。PVDF压电材料的压电性比石英高3～5倍，压电系数更高，可贴在物体表面。
结论
本文以TMS320F2812 DSP为基础设计了既可以脱机独立自主运行又可以通过USB接口在线仿真的智能控制器。并以该控制器为核心设计了汽车内部噪声主动智能控制实验系统。通过理论分析, 该控制系统具有较高的数据处理能力和处理速度，因此在实时控制中能够发挥重要的作用。
评论