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。

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。

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。

面向涡桨飞机座舱的多通道主动噪声控制算法改进

目前主动噪声控制(ANC)领域应用最广的控制算法是经典FxLMS算法及其改进算法,该类算法在应用于涡桨飞机座舱这类大空间、大范围的噪声控制时,算法的计算量会随着ANC系统通道数的增加而迅速膨胀,算法的实时性难以满足。连续局部迭代FxLMS(SPU-FxLMS)算法有效解决了这一问题,但其收敛性能弱于FxLMS算法,本文针对SPU-FxLMS算法收敛慢的问题进行改进,使得该算法在运行初期能够以较快的速度收敛,在收敛至平稳状态后以低计算量持续运行,并对改进算法进行理论推导和仿真分析。结果表明:该算法在进一步降低计算量的同时,还具有良好的降噪性能和鲁棒性,工程应用前景良好。

基于sigmoid-sinh分段函数的改进FxGMCC算法

为了解决滤波-x广义最大熵准则(FxGMCC)算法在处理噪声主动控制时存在快速收敛和低稳态误差之间的矛盾,分别采用sigmoid函数和sinh函数,提出了基于sigmoid函数的变步长FxGMCC(SFxGMCC)算法和基于sinh函数的变步长FxGMCC(ShFxGMCC)算法。然后,通过分析SFxGMCC算法和ShFxGMCC算法变步长性能,提出了一种基于sigmoid-sinh分段函数的SSFxGMCC算法。为了验证SSFxGMCC算法性能,分别采用alpha稳定分布噪声和混合噪声作为输入信号,对SSFxGMCC算法与FxGMCC算法、SFxGMCC算法与ShFxGMCC算法进行性能仿真实验。结果表明,与FxGMCC算法相比,采用SSFxGMCC算法在应对alpha稳定分布噪声和混合噪声时,在收敛速度得到提升的前提下,平均降噪量分别提升了16.5%和17.4%。由此可知,SSFxGMCC算法有效解决了FxGMCC算法在应对噪声主动控制时快速收敛和低稳态误差无法同时满足的问题。

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.

基于多模型的自适应有源噪声控制算法研究

针对有源噪声控制中次级通道存在很大不确定性的问题,建立次级通道模型集以覆盖次级通道的不确定性,每个模型都有一个相对应的采用Modified FXLMS算法进行权值更新的自适应滤波器。在系统运行过程中,算法首先依据切换准则实时判断当前次级通道所处状态,选出最匹配的次级通道模型,同时把采用最匹配模型进行权值更新的自适应滤波器的参数复制给参与控制的滤波器。仿真和实验结果表明,采用多模型自适应的有源噪声控制算法提高了系统的鲁棒性。

次级通路特性及对有源控制算法的影响

在有源噪声控制研究中,次级通路特性对保持系统稳定及快速实现多通道自适应算法具有关键性的作用。首先研究了次级通路特性与自适应有源控制算法及实现的关系,然后对典型的次级通路特性进行了深入研究,最后以封闭空间声场多通道有源控制为例,对次级通路建模及应用进行了仿真研究。

汽车主动悬架自适应模糊PID控制研究

为改善汽车行驶平顺性,建立了简化的1/4车二自由度汽车主动悬架模型,提出了主动悬架自适应模糊PID控制方法。该方法中PID控制器以车身垂直速度的误差为控制参量,将车身垂直速度误差及误差变化率作为模糊控制器的输入变量,对PID控制器参数进行在线自调整。以C级路面白噪声随机信号为输入,利用MATLAB/Simulink对自适应模糊PID控制器进行了仿真,结果表明:自适应模糊PID在车身垂直速度、加速度及轮胎动载荷等控制方面明显优于被动悬架及传统PID控制,说明该法具有较好的控制效果和鲁棒性。