18、正位置反馈（PPF）控制技术解析

正位置反馈（PPF）控制技术解析

1. 单模式控制效果

在单模式控制中，使用四阶巴特沃斯滤波器的相位补偿PPF控制器对监测传感器的开环和闭环响应进行分析。结果显示，可实现14 dB的衰减，且对其他模式无影响。同时，观察未控制和控制后的管道空间频率响应，发现由于相位补偿PPF控制器的作用，一阶模式的共振响应在整个管道上约降低了12 dB。

2. 非共置扬声器/麦克风对的优势

这种相位补偿PPF控制器的一个显著优势是误差麦克风可以非共置，因为可以通过全通滤波器进行相位偏移。假设使用带宽为10 Hz的二阶滤波器控制一阶声学模式，误差麦克风位于xs = 0.6 m，控制扬声器位于xc = 3.88 m。通过根轨迹分析和奈奎斯特图可知，最大允许增益从2.2增加到15.1。监测传感器的开环和闭环响应表明，一阶模式实现了14 dB的衰减，二阶模式实现了2 dB的衰减。需要注意的是，在设计PPF控制器时，选择合理的增益至关重要，因为过大的增益会导致系统不稳定。

3. 多模式控制的实现

多模式控制使用单个控制扬声器和误差麦克风对，通过相位补偿PPF控制器网络实现。每个相位补偿PPF控制器独立调谐到不同的声学模式，这些控制器并联连接，电压输出汇总到控制扬声器。为了有效实现多模式控制，模态间距应足够大。在本研究中，模态间距为42.5 Hz，足以独立设计PPF控制器网络。选择控制前三个声学模式，分别为ω1 = 42.5 Hz、ω2 = 85.0 Hz和ω3 = 127.5 Hz。使用三个二阶带通滤波器作为控制器，每个PPF控制器的增益为1，带宽分别为10 Hz、15 Hz和20 Hz。控制路径的频率响应显示，由于相位补偿PPF控制器的相位重叠，出现了轻微的