Control design and simulation to improve the transmission loss of lightweight panels

Smart structures have been increasingly applied in various fields such a civil construction, aeronautics and automotive. In the vibration control field, they are a widely studied solution offering some options to the typical passive approaches. The objective of this work is to design a controller for thin lightweight panels able to increase their transmission loss at low frequencies and perform a feasibility study for the control implementation. A dynamical model of the plate vibrations based on the Kirchhoff’s theory including the air-structure interaction and the control based on the LQR in modal space are presented. The model is validated with other theoretical models and experimental data. The validation with an ISO standardized transmission loss test data, shows promising results for the diffuse field case. The electronics necessary for the implementation of such controller is studied and experimental measurements are performed on a real plate. The tuned control is able to considerably increase the transmission loss at low frequencies, improving the resonance-controlled regions of the transmission loss.

Le strutture intelligenti sono state sempre più applicate in vari settori, come l'edilizia civile, l'aeronautica e l'industria automobilistica. Nel campo del controllo delle vibrazioni, sono una soluzione ampiamente studiata che offre alcune opzioni ai tipici approcci passivi. L'obiettivo di questo lavoro è progettare un controllo per pannelli sottili in grado di aumentare la perdita di trasmissione alle basse frequenze ed eseguire uno studio di fattibilità per l'implementazione del controllo. Questo lavoro presenta il modello dinamico delle vibrazioni delle piastre basato sulla teoria di Kirchhoff, compreso l'interazione aria-struttura, progetto e simulazione del controllo basato sul LQR nello spazio modale. Il modello è validato con altri modelli teorici e dati sperimentali. L'elettronica necessaria per l'implementazione del controllo è studiata e le misurazioni sperimentali vengono eseguite in una piastra reale. La convalida del modello teorico, con un dato di prova di perdita di trasmissione standardizzato ISO, mostra risultati promettenti per il caso di campo diffuso e le simulazioni di controllo accordate sono in grado di aumentare considerevolmente la perdita di trasmissione alle basse frequenze, migliorando le regioni controllate dalla risonanza della curva di perdita di trasmissione.