Aktive Steuerung des Transmissionsverhaltens stochastischer Störquellen durch flächige Leichtbaustrukturen [Active feedforward control of the transmission of stochastic disturbances through lightweight panel structures]

Abstract

Leichtbaustrukturen weisen eine geringe Schalldämmung bei tiefen Frequenzen auf. Ihr Einsatz bei Gebäuden, Fahr- oder Flugzeugen ist daher mit negativen Auswirkungen auf die Innenraumakustik verbunden. Adaptronische Maßnahmen, wie die aktive Struktur-Akustik-Regelung (ASAC), können passive Maßnahmen der Schalldämmung flankieren oder ersetzen. Gegenstand dieser Arbeit ist die Beeinflussung der Transmission stochastischer Störquellen durch ein- und doppelwandige Leichtbaustruktursysteme mithilfe von aktiven Steuerungen. Die Beeinflussung stochastischer oder breitbandiger Störquellen mit aktiven Steuerungen setzt eine hohe Signalkohärenz sowie die Kausalität des aktiven Systems voraus. Im Zentrum dieser Arbeit stehen daher die Fragen, welchen Restriktionen aktive Einzelschalensysteme unterliegen und ob es möglich ist, die erweiterte Systemgrenze eines Doppelschalensystems zur Verbesserung der Kohärenz und der Kausalität eines aktiven Steuerungssystems zu nutzen. Es werden Begriffe und Methoden zur Analyse der Kohärenz und der Kausalität aktiv gesteuerter Einzel- und Doppelschalensysteme erarbeitet sowie Simulationen von und Messungen an aktiven Einzel- und Doppelschalensystemen in einem Transmissionsprüfstand durchgeführt. [Lightweight structures are characterized by a poor sound insulation at low frequencies. Their application for buildings, cars or aircraft therefore implies negative effects on the interior acoustics. Adaptronic means, like active structural acoustic control (ASAC), are suitable to flank or replace passive measures of soundproofing. In this work, active feedforward control is applied to influence the transmission of stochastic disturbance sources through single and double panel lightweight structures. The ability of the active feedforward control system to influence stochastic or broadband disturbance sources depends on the signal’s coherence and on the causality of the active system. The central issue of this work is to determine the restrictions of active single panel structures and to ascertain whether or not the extended system boundary of a double panel system can be utilized for the improvement of the coherence and the causality of an active feedforward control system. Terms and methods for the analysis of the coherence and the causality of active single and active double panel structures with feedforward control are developed. Simulations of generic active single and double panel structures are performed and realistic aircraft panel structures with active feedforward control are measured in a sound transmission loss facility.]