Analysis and active control of low frequency booming noise in car

For Lightweight body,sound radiation and sound insulation performance have negative effects on interior noise by the deterioration of local stiffness and modality.So the research on the active control of vibration and noise for car body panels is useful for engineering.Analysis and active control of booming noise in car is researched by using a new active damping vibration reduction technology named smart constrained layer damping(SCLD).According to the vibration characters of body roof,an optimal placement of actuators is distributed.Based on dSPACE hardware in loop environment,an adaptive active control system is designed.Selecting vibration signals of engine mounting point as the reference input of adaptive controller,an active control experiment of booming noise for mini-car is carried out.Experimental results show that,when the engine speed is at 3700 RPM and4250RPM,the interior booming noise decreases 4.2dB(A),and 3.5dB(A) separately.It proposes new methods and techniques for intelligent control of car body NVH in the future.

低计算量的窄带ANC算法优化及实车DSP系统试验分析

车内主动噪声控制中常使用的传统滤波-x最小均方(Filtered-x Least Mean Square,FxLMS)算法由于计算复杂度高,往往导致系统硬件算力不足,降噪效果不理想。文章提出一种基于改进局部次级通路建模方法的自适应陷波(Local-secondary-path Filtered-x Least Mean Square,LFxLMS)算法及其相应的窄带主动噪声控制(LFxLMS-based Narrowband Active Noise Control,LFx-NANC)系统。所提出的改进局部次级通路建模方法具有更高的建模精度,且该系统相较于传统系统大大降低了计算复杂度。通过基于Matlab软件的仿真分析,验证了该系统对稳态及非稳态多谐波噪声的降噪性能。基于ADSP-21489控制器搭建车内双通道LFx-NANC系统,实现了在稳态工况下主驾位置处二、四、六阶降噪量分别达到34.67、21.41、10.29 dB(A);在加速工况下主驾位置处总声压级和二阶降噪量分别达到6.01 dB(A)和20.40 dB(A),同时在其他位置均有较好的降噪效果。文中提出的方法为主动噪声控制的工程应用提供了参考。

利用近场法向声能流调控远场低频线谱噪声的自适应控制方法

针对水下结构远场低频辐射噪声的控制问题,提出了基于水下结构近场法向声能流的噪声自适应控制方法。该方法以结构近场的法向声能流作为控制物理量,利用有源控制系统自适应调节次级声源,抑制结构法向方向上的能量传播,实现远场低频辐射噪声控制。以圆柱壳为模型的试验结果表明,在1000~3000 Hz的频段内,相比于传统的以近场声压作为控制物理量的有源控制方法,能流法能够在保证总辐射声功率不升高的前提下,实现远场周向52.8%~76.3%区域内的噪声控制,且频率越低,降噪范围越广。

一种稳健的窄带反馈型主动噪声控制系统

传统窄带反馈型主动噪声控制系统采用并型自适应滤波器结构,用于合成参考信号时,仍存在参考信号合成质量较差、滤波器权值的初值设置难度高、应对非平稳窄带噪声的能力不足等问题。为解决以上问题,通过引入高效的串并型自适应滤波器结构来合成参考信号,提出新型的窄带反馈型主动噪声控制系统,改善参考信号合成质量,进而提升系统的整体降噪性能。新型系统不仅有效解决了传统系统存在的参考信号合成质量较差的问题,还降低了滤波器权值的初值设置复杂度,同时还提升了系统应对非平稳窄带噪声的能力。实验结果表明,新型系统较传统系统的前后两部分的降噪量分别提升了7.89和9.18 dB。仿真和实验结果共同验证了提出的系统较传统系统具有更强的稳健性和降噪性能。

Sigmoid变换的滤波-x四元数最小均方算法

滤波-x最小均方(Filtered-x Least Mean Square,FxLMS)算法是主动噪声控制系统中常用的算法,对中低频噪声有较好的控制作用,但在某些环境噪声中传统的算法可能达不到期望的抑制效果。提出一种基于sigmoid变换的滤波-x四元数最小均方算法,该算法利用四元数的空间特性使噪声信号在超复数域内部相互耦合和关联,并通过sigmoid函数对误差信号进行非线性变换来约束噪声信号以减低对权值更新的影响力度,避免权值在更新过程中发散,从而实现优异的收敛性能以及增强的鲁棒性。同时通过研究步长分析该算法的稳态特性,并在汽车、工厂噪声环境下验证提出算法性能的优越性,仿真结果支持了该结论。

雨刮-风窗摩擦噪声声品质主动控制自适应均衡算法

雨刮-风窗摩擦噪声是影响车内声品质的重要因素之一,对其声品质主动控制有利于改善车内声学环境。为了实现对雨刮-风窗摩擦噪声声品质主动控制,提出一种基于集合经验模态分解的权重约束自适应噪声均衡(ensemble-empirical-mode-decomposition weight constrained adaptive noise equalizer,EWCANE)算法。首先通过集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)方法分解雨刮-风窗摩擦噪声得到非平稳度较低的固有模式函数分量,计算各分量的方差比以表征各分量对噪声的影响程度;然后基于输入信号和误差信号的欧式范数以自适应对滤波器权重进行约束来降低噪声的瞬态冲击;最后根据方差比调整声音增益因子以均衡各分量的声品质主动控制。经过仿真验证,实车雨刮-风窗摩擦噪声信号响度得到有效降低,改善了雨刮-风窗摩擦噪声的声品质。

AFXLMS-CFPSO算法在阀门降噪中的仿真和应用

针对被动降噪法不能有效消除调节阀节流过程中产生的低频噪声的问题,提出了将主动降噪技术应用于阀门降噪的方法,通过在阀门噪声源附近增设次级声源的方式,来控制调节阀节流过程中产生的低频噪声。针对阀门噪声的特点,提出了一种将压缩因子粒子群算法和带修正因子的反正切函数变步长法相结合的滤波新算法(AFXLMS-CFPSO算法)。数值仿真结果表明,AFXLMS-CFPSO算法比传统的FXLMS算法、VSS-LMS算法、A-LMS算法收敛速度更快,稳态误差更小、稳定性和抗噪性更好。为了进一步验证AFXLMS-CFPSO算法的可靠性,在通过有限元声学仿真确定了最佳的次级声源位置后,对调节阀噪声降噪效果进行了实验验证,结果表明增设主动降噪设备后调节阀噪声的加权A声压级普遍降低了15~20 dB,再次验证了AFXLMS-CFPSO算法和主动降噪的可行性。

高速直升机舱内噪声主动控制技术研究

针对高速直升机旋翼噪声传入舱内引起的舒适性问题,本文开展了舱内噪声主动控制技术研究。根据高速旋翼噪声数值计算结果,在实验室环境中通过声源模拟系统采用声压匹配法重构了直升机地面模拟舱飞行状态的外部声场。对噪声主动控制算法进行仿真分析,本文研究了算法对低频线谱噪声的降噪性能,并提出了一种试验与仿真相结合的主动噪声控制系统扬声器与传声器布放优化方法,对比不同布放组合方案下的理论降噪量,通过直升机舱内主动噪声控制验证试验,取得了实验室环境5个误差点处0~1000Hz范围内平均12.7dB总声压级的降噪效果。

高效远程传声技术窄带主动噪声控制研究

远程传声技术(remote microphone technique,RMT)是一种经典的虚拟麦克风主动噪声控制技术,该技术能扩大对噪声的控制范围,在车内主动噪声控制(active noise control,ANC)中拥有很大的研究潜力。但其较大的运算量使得处理器的成本提高,一定程度上限制其在量产车上的应用。将自适应陷波算法引入到RMT当中,提出融合自适应陷波算法的远程传声技术,与传统的远程传声技术相比有效地降低了运算量。用多频率混合噪声作为初级声源进行仿真试验,对比以上两种远程传声技术的降噪性能和算法算力,结果表明,所提出的远程传声技术降噪能力与传统技术相当,程序运行时间却小于传统的远程传声技术。将提出的远程传声技术应用到ANC系统台架试验中,结果表明,在目标降噪区域远离物理麦克风的条件下,系统依然能快速收敛并实现良好的降噪效果。

基于自适应算法的电抗器有源降噪实验研究

电抗器噪声能量主要集中在1/3倍频程100 Hz,具有明显的音调特性。基于此,提出采用基于谐频控制算法的窄带有源噪声控制系统对电抗器对外辐射噪声进行控制,并在实验室内完成了仿真验证。实验结果表明,此方法可实现较好的降噪效果,单次级源100 Hz时可实现12.6 dB降噪量,200 Hz时可实现3.8 dB降噪量;四次级源100 Hz时可以实现22.6 dB的降噪量,200 Hz时可以实现19.3 dB的降噪量。降噪效果的优劣不仅与次级源个数有关,次级源布置方式亦可对降噪效果产生重要影响。

无次级路径建模的反馈有源窄带噪声控制算法

目的:规避离线建模或在线建模获取次级路径信息,减少计算量。方法:提出了基于简化反馈系统的无次级路径建模有源窄带噪声控制算法,分析次级路径脉冲响应由电时延成分、直达声时延成分和一系列反射声组成,通过先测出电时延,再估计出直达声时延,构建次级路径脉冲响应,从而简化次级路径建模方法。结果:所提无需次级路径建模获取次级路径脉冲响应的方法,能够实现反馈有源噪声控制,在降噪量不减的前提下,有效降低计算量。当自适应滤波器长度为256时,计算量仅为530。结论:分别以单频、带限白噪声和带限粉红噪声为噪声源,仿真结果表明所提算法与SAIMC算法降噪量相当,在不同自适应滤波器长度下,计算量均低于SAIMC算法。

神经网络BP算法在有源消声中的应用

为了克服传统自适应有源消声算法在应用中稳定性方面的不足，尝试将神经网络反向传播（ＢＰ）算法应用于有源消声技术。文中建立了基于ＢＰ算法的自适应有源消声（ＡＡＮＣ—ＢＰ）模型并给出该算法的递推公式。利用ＴＭＳ３２０Ｃ２５开发板实现了该算法功能。在半消声室中进行了单频和１００Ｈｚ带宽的消声实验，仅利用单个次级源结构便获得较好的消声效果。实验证明，基于ＢＰ算法的消声系统具有良好的稳定性。

基于发动机转速的车内有源消声控制策略和自适应算法

在测试分析某轻型客车车内噪声特性的基础上,根据车内噪声主要峰值频率与发动机转速密切相关的特点,提出以发动机转速信号来构造车内有源消声系统初始次级声源参考信号的方法,研究基于该方法的车内有源消声控制策略和自适应控制算法,构建车内有源消声系统。通过对某轻型客车进行有源消声的试验研究表明,该系统结构简单、易于实现,并可显著降低由发动机振动和噪声辐射引起的车内低频噪声频谱中主要峰值处的噪声,在不同发动机转速下,使驾驶员耳旁噪声降低10dB(Lin)左右。

FVBLMS算法在变压器有源噪声控制中的应用

为研究有源噪声控制（ANC）技术应用于变电站噪声治理的问题,设计并搭建了一种基于快速频域变块长最小均方误差算法（FVBLMS）的有源噪声控制系统装置。提出的FVBLMS算法在BLMS算法基础上提高了计算效率,增强了在线性能,通过性能分析及仿真验证该算法的计算时间比BLMS算法缩短了0.058 s。在FVBLMS算法基础上,设计并搭建了一套具有能够抵抗变电站强磁环境干扰的有源噪声控制系统装置,利用该装置在真实变电站中进行降噪实验。实验结果表明,该噪声控制系统在局部降噪区域内取得平均5.8 dB的总降噪量,为ANC系统在变电站噪声治理中的实际应用提供依据和参考。

次级声源安装角度对管道有源消声性能的影响研究

分别从理论和试验两个方面,对非适应和自适应两种管道有源消声系统中的次级声源安装角度对系统性能的影响进行了研究。结果表明,采用自适应结构具有明显的优越性。小的次级声源安装角度,可以优化有源消声系统的声波干涉条件,提高系统消声量,加快自适应有源消声系统收敛速度,并适当降低系统对次级声源的功率要求。对宽带有源消声系统而言,可以提高次级声源的指向性,减小系统存在的'声反馈'现象,提高控制系统的工作稳定性。最后,提出了几项实际工程设计原则。

车内噪声主动控制系统设计与试验研究

根据自适应噪声主动控制理论建立自适应有源消声控制系统,提出车内噪声信号识别和预测的神经网络方法。并用自适应有源消声系统对车内低频噪声进行主动降噪,同时对试验结果进行分析。通过对被试面包车在稳态工况下的试验研究表明,采用该方法能有效降低车内低频噪声,为进一步在汽车上实现车内噪声主动控制奠定了基础。

螺桨飞机舱内噪声的主动控制

文章讨论主动噪声控制技术在螺桨飞机舱内降噪中的应用。一实用的多通道自适应控制系统被开发 ,并被应用于国产运七螺桨飞机的舱内噪声控制 ,取得了满意的降噪效果。

自适应有源噪声控制器的设计与实现

论述了自适应有源噪声控制器的设计原理及实现方法,给出了通用型自适应有源噪声控制器的硬件结构和软件流程。作为实例,设计了一台通用型自适应有源噪声控制器,并提供了该控制器用于有源噪声控制的实验结果。

自适应逆控制FXLMS算法有源噪声控制仿真研究

前馈有源噪声控制方法可在较宽的频带有效,使之获得了广泛的应用.在前馈有源噪声控制中,直接使用传统的FXLMS算法时,由于次级通道传递函数往往是非最小相位系统,导致系统的性能下降.文中提出一种基于非最小相位系统逆控制的自适应前馈有源噪声控制FXLMS算法,用带宽随机噪声信号和实测风机通风管道噪声信号进行仿真实验研究,结果表明,较传统的FXLMS算法有明显的改进.