汽車(chē)內部噪聲智能控制系統設計

ADS8364與TMS320F2812的接口電路

圖4 ADS8364與TMS320F2812的接口電路

TLV5614接口電路

圖5 TLV5614接口電路

　　在設計中，D/A電路采用了2.5V的參考電壓，為了控制方便，在控制D/A時(shí)，使用TMS320F2812的GPIOB作為轉換芯片控制線(xiàn)，電路如圖5所示。

　　4 外部SRAM、FLASH擴展電路設計

　　由于該控制系統需要存儲大量的數據以備分析和利用，根據DSP與外部存儲器之間的“零等待”原則，采用 IS61LV6416-12T擴展F2812的外部存儲器，IS61LV6416-12T為64K×16高速CMOS SRAM，3.3V供電，其與TMS320F2812的接口電路如圖6所示。

外部存儲器擴展電路

圖6 外部存儲器擴展電路

　　汽車(chē)內部噪聲主動(dòng)控制實(shí)驗系統設計

　　本控制實(shí)驗系統主要由4部分組成：汽車(chē)被控系統模型（含執行器）、外部聲源、控制器和信號監視（含傳感器），如圖7所示。需要說(shuō)明的一點(diǎn)是：在控制系統中，被控汽車(chē)模型包含多塊鋁板，在此為了表達方便，只畫(huà)出其中一塊。

　　在實(shí)驗系統中，采用外部揚聲器模擬艙體從外部受到的激勵。揚聲器發(fā)出的聲波迫使汽車(chē)模型的一個(gè)由鋁板構成的面發(fā)生受迫振動(dòng)，從而使汽車(chē)內部出現較大的噪聲；當放置在箱體內部指定位置的聲壓傳感器檢測到該處的聲壓變化，就把最新的聲壓值向DSP控制器傳送，控制器根據此時(shí)系統的輸入和輸出情況，及時(shí)做出判斷，對系統施加控制，此控制功能是通過(guò)粘貼在封閉艙體薄鋁板壁上的PZT執行器完成的，因為PZT在控制信號的作用下能夠產(chǎn)生振動(dòng)能量，同樣使鋁板受迫振動(dòng)，以此來(lái)降低汽車(chē)內部指定位置的噪聲。

實(shí)驗系統組成示意圖

圖7 實(shí)驗系統組成示意圖

　　1 汽車(chē)被控系統模型

　　由于本設計是針對汽車(chē)內部噪聲展開(kāi)的，為了研究方便，采用了粗略的轎車(chē)模型作為被控對象。該模型的四面由1mm的鋁板組成,在車(chē)身上和車(chē)身內部安裝有控制傳感器,其中該控制系統的執行器是PZT，對稱(chēng)地安裝在模型上。

　　由于壓電陶瓷具有把電能轉變?yōu)闄C械能的能力，因此當應用系統通電給壓電陶瓷時(shí)，材料的自發(fā)偶極矩發(fā)生變化，從而使材料的尺寸發(fā)生改變，這種效應可在 20ms內產(chǎn)生50μm的位移，響應速度之快是其他材料無(wú)法比擬的，而且頻帶很寬，對溫度不敏感，隨著(zhù)加壓次數的增加，性能趨于穩定，并且容易集成，是高精度、高速驅動(dòng)器所必須的材料。本設計選用了壓電材料PZT作為執行器。

　　2 外部聲源

　　實(shí)驗中的外部聲源是由揚聲器代替的，揚聲器由信號發(fā)生器發(fā)出的信號經(jīng)過(guò)功率放大器后驅動(dòng)。

　　3 智能控制器

　　以TMS320F2812DSP芯片為核心的智能控制器既可以脫機獨立自主運行又可以通過(guò)USB接口在線(xiàn)仿真。

　　4 信號監視器

　　為了能夠監視箱內的控制誤差信號和壓電片驅動(dòng)信號并進(jìn)行信號處理，本控制系統的信號監視器采用了自行開(kāi)發(fā)的多功能信號采集和處理系統。

　　本設計所選用的座位傳感器的壓電材料為壓電薄膜PVDF，PVDF感知的信號作為系統的參考信號。PVDF很薄、柔軟、密度低且靈敏度很高，其機械柔韌性比壓電陶瓷高10倍。PVDF壓電材料的壓電性比石英高3～5倍，壓電系數更高，可貼在物體表面。

　　結論

　　本文以TMS320F2812 DSP為基礎設計了既可以脫機獨立自主運行又可以通過(guò)USB接口在線(xiàn)仿真的智能控制器。并以該控制器為核心設計了汽車(chē)內部噪聲主動(dòng)智能控制實(shí)驗系統。通過(guò)理論分析, 該控制系統具有較高的數據處理能力和處理速度，因此在實(shí)時(shí)控制中能夠發(fā)揮重要的作用。