Design of suboptimal controllers for reduction of vibration and sound radiation of plates using inertial actuators

The research presented in this work of thesis is addressed to the problem of controlling vibration (active vibration control, AVC) and noise (active structural acoustic control, ASAC) of rectangular plates, using multiple accelerometers and inertial actuators. A coupled structural acoustic model is developed, taking into account the electromechanical dynamics associated to the actuators and the dynamics of the integrators, that convert acceleration measures to velocities. Relying on the suboptimal control technique, a velocity feedback optimal controller is designed. In particular, the types of controller studied are the decentralized velocity feedback with independent gains, the centralized velocity feedback and the decentralized velocity feedback with equal gains. Results and considerations are presented for the reduction of vibration and sound radiation of plates with variable characteristics, dimensions and boundary conditions. Configurations of collocated sensor/actuator pairs, both in assigned positions and located by an optimal placement technique, are studied. Two optimization approaches based on the use of different performance indeces are presented for vibro-acoustic control problems.

Il presente lavoro di tesi ha l'obiettivo di studiare il problema del controllo di vibrazioni (controllo attivo delle vibrazioni) e del rumore (controllo attivo del rumore) di piastre rettangolari, utilizzando accelerometri e attuatori inerziali. Viene sviluppato un modello strutturale-acustico accoppiato, tenendo conto della dinamica elettromeccanica degli attuatori e della dinamica degli integratori, i quali convertono misure di accelerazione in velocità. Affidandosi alla tecnica del controllo sub-ottimo, viene sviluppato un controllore ottimo con controreazione sulle velocità. In particolare, i tipi di controllore esaminati sono il decentralizzato con guadagni indipendenti, il centralizzato e il decentralizzato con guadagni uguali. Vengono presentati risultati e considerazioni riguardo la riduzione delle vibrazioni e della radiazione acustica di piastre con differenti caratteristiche, dimensioni e condizioni al controrno. Vengono studiate configurazioni di coppie collocate di sensori e attuatori, sia in posizioni assegnate che posizionate tramite una tecnica di collocamento ottimo. Vengono presentati due approcci di ottimizzazione, basati sull'utilizzo di differenti indici di prestazione, per problemi di controllo vibro-acustico.