کنترل فعال صدا داخل خودروی سواری با در نظر گرفتن کوپلینگ سازه و محفظه اکوستیکی

صدای داخل کابین خودرو یکی از مسائل مهم مرتبط با راحتی سرنشینان خودرو می‌باشد. میدان صوت اکوستیکی در کابین خودرو علاوه بر ویژگی‌های اکوستیکی و سازه‌ای کابین، به برهم‌کنش ناشی از کوپلینک سازه و فضای اکوستیکی نیز وابسته است. در این مقاله تحلیل مودال و هارمونیک کوپل اکوستیک سازه‌ایی با دو روش کوپلینگ مستقیم با استفاده از نرم‌افزار المان محدود و کوپلینگ مودال با استفاده از مدهای غیر کوپل سازه و محفظه اکوستیکی، برای یک مدل ساده خودرو انجام شده و دقت روش مودال مورد بررسی قرار گرفته‌است. همچنین یک کنترلر فعال و بهینه چند‌ ورودیچندخروجی به روش تنظیم‌کننده مرتبه دوم خطی، برای کاهش سطح صدا در محل گوش سرنشینان خودرو طراحی شده است. نتایج تحلیل مودال کوپل و غیر کوپل نشان می‌دهد که با بررسی فرکانس‌های کوپل و ضرایب کوپلینگ هندسی می‌توان میزان مشارکت مدهای سازه‌ایی و اکوستیکی بر پاسخ کوپل را برآورد نمود. با توجه به اینکه مدهای کوپل عامل ایجاد پدیده بومینگ در کابین خودرو و در نتیجه افزایش سطح فشار صوت می‌باشند، با شناسایی میزان مشارکت می‌توان پدیده بومینگ را بهتر بررسی و کنترل نمود. همچنین مشاهده شد که تشکیل فضای حالت سیستم بر اساس شکل‌مدهای غیرکوپل دقت خوبی داشته و می‌تواند جایگزین روش مستقیم شود. نتایج پاسخ زمانی و فرکانسی سطح فشار صوت در محل گوش سرنشینان نشان می‌دهد که کنترلر طراحی شده در کاهش سطح صدا در بازه فرکانسی مطلوب موفق بوده و ناحیه سکوت داخل خودرو، شامل ناحیه اطراف گوش تمام سرنشینان می‌شود.

Active control of vehicle’s interior sound field with considering acoustic structural coupling

The sound level inside the automobile cabin plays a major role on passengers rsquo; comfort. The sound field inside the vehicle cabin depends on acoustical and structural characteristics and also interaction of acoustical and structural domains. In this paper, a coupled acoustic structural modal and harmonic analysis of simple automobile is performed with the methods of direct coupling (with finite element tool) and modal coupling. So with comparison of results from these two methods, the accuracy of modal coupling method is investigated. Also the optimal MIMO controller is designed to reduce sound level at occupants rsquo; ear positions. The results of coupled and uncoupled modal analysis show that the contribution of uncoupled acoustical and structural modes on coupled response could be estimated and used to understand booming phenomena. Also the presented state space model, which is constructed based on uncoupled modes, shows a good accuracy and reduces computational costs significantly. The results of time and frequency response of sound pressure level at occupants rsquo; ear positions show that the designed controller is attained to attenuate sound field at desired frequency range and the area of quiet zone inside the cabin consists of all occupants rsquo; hearing positions and therefore controller acts globally successful in desired frequency range.