مکان یابی بهینه سنسورها و عملگرها در کنترل فعال ارتعاش -آکوستیک یک محفظه بسته سه بعدی

در این پایان نامه مدلسازی، شبیه سازی کنترل نوفه (صدای نامطلوب) و بهینه سازی موقعیت عملگرها و سنسورها در محفظه سه بعدی کوپل سازه-آکوستیک انجام شده است. این سیستم متشکل از یک محفظه سه بعدی شامل پنج دیواره صلب و یک ورق انعطاف پذیر لولا به محفظه است. فرکانسهای طبیعی و شکل مودهای سیستم کوپل محاسبه شده و بارگذاری روی سیستم بواسطه اعمال موج صفحه ای و نیروی نقطه ای بروی ورق ایجاد شده است. در اثر این بارگذاری ها، صدای نامطلوب در داخل محفظه تولید شده و این صدا توسط میکروفن اندازه گیری شده است. به منظور کنترل و کاهش صدا در داخل محفظه از عملگرهای پیزوالکتریک تکه ای روی ورق و بلندگوهای برقی در داخل محفظه استفاده گردیده است. صدای منتقل شده به داخل محفظه در اثر ارتعاشات سازه، توسط روش کنترل فعال نوفه (anc) به صورت تک کاناله و چند کاناله کنترل گردیده است. تاثیر انواع روش های anc شامل کترل پیشخوراند، کنترل پسخوراند و کنترل هیبرید و انواع الگوریتم های فیلتر تطبیقی در شبیه سازیهای anc بررسی و نتایج مقایسه گردیده است. علاوه بر روش anc ، روش کنترل در حوزه فرکانس به منظور حداقل سازی انرژی پتانسیل آکوستیکی (ape) داخل محفظه طراحی و شبیه سازی شده است. پس از کنترل سیستم، اهمیت موقعیت عملگرها و سنسورها در عملکرد کنترل صدا در کل محفظه بررسی شده و بهینه سازی موقعیت عملگردها و سنسورها (opas) بوسیله روش الگوریتم ژنتیک با رفتار پایه گرادیان انجام شده است. در جهت کاهش ape، بهینه سازی موقعیت عملگرهای پیزوالکتریک روی ورق و بلندگوها روی دیواره محفظه انجام گشته است. سپس بهینه سازی موقعیت میکروفن های خطا در داخل محفظه به طور مجزا (پس از تعیین موقعیت بهینه عملگرها) در جهت اندازه گیری مقدار واقعی ape محفظه بوسیله سنسورها، تعیین شده است. در پایان عملکرد کنترل فعال چندکاناله نوفه با اجزای کنترلی در موقعیت بهینه وغیر بهینه مقایسه گردیده است. در این پایان نامه کنترل فعال نوفه به صورت تجربی نیز انجام پذیرفته است. در پیاده سازی عملی پروژه، بخش سخت افزار شامل محفظه کوپل سازه-آکوستیک و مدارات الکتریکی تقویت کننده ها و فیلترهای پاینی گذر طراحی و ساخته گشته است. شناسایی توابع تبدیل سیستم آزمایشگاهی با روش تخمین هم زمان به کمک فیلتر تطبیقی اجرا شده و به منظور کنترل صدای داخل محفظه روش anc با استفاده از عملگر بلندگو و سنسورهای میکروفن به کمک بخش نرم افزاری و با انجام بلادرنگ محاسبات ، به صورت تک کاناله و دو کاناله روی سیستم با موفقیت اجرا شده است.