自适应振动噪声主动控制若干关键问题研究

《自适应振动噪声主动控制若干关键问题研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：TB53,TP273论文编号：102870115-B037学科分类号：080104博士学位论文自适应振动噪声主动控制若干关键问题研究研究生姓名浦玉学学科、专业工程力学研究方向振动噪声主动控制指导教师张方教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一五年九月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchonseveralkeyproblemsofadaptivevibrationnoiseactiv

2、econtrolAThesisinEngineeringMechanicsbyPuYuxueAdvisedbyProf.ZhangFangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophySeptember,2015承诺书本人声明所呈交的博士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人

3、授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学博士学位论文摘要机械系统在其平衡位置附近的往复运动称为振动，它是自然界和工程界的常见现象，振动是基础物理和经典力学研究的重要组成部分。机械结构在空气中的振动以声音的形式传递给人们，在人与机械的交互上，噪声问题也通常被归为振动问题。可见噪声是一种特殊的振动形式，振动与噪声问题的相关研究往往具有类比性和统一性。振动噪声现象在在我们的生存环境中非常普遍。工业生产制造、建

4、筑施工过程以及各种交通工具、家用电器工作时都存在各种振动噪声现象。其中500赫兹以下的低频振动噪声波长较长，采用传统被动控制方法对低频振动噪声的控制效果差，不易于实现。为了解决这类难题，振动噪声主动控制随着计算机、控制器、作动器以及传感器等方面的发展完善，逐渐开始被广泛的研究和应用。振动噪声主动控制技术也称有源控制，主要原理是通过数据采集系统对声场和结构响应进行实时采集，通过一定的控制律产生于初级振动噪声相干涉的次级振源或次级声源，从而达到减震降噪的目的。对于受控系统结构与参数存在严重不确定性的情况，采用自适应振动噪声控制可以避免结构参数的计算，提高控制效率

5、。经典自适应控制模型是以FXLMS(Filtered-XLeastMeanSquare)算法为基础算法的前馈控制系统模型，然而该算法在应用过程中受次级通道建模影响，输出时滞以及通道耦合等系列关键问题的限制，实际应用还不成熟。因此本文以此为背景，研究了次级通道辨识误差对FXLMS算法控制效果的影响以及精确高效在线建模算法，提出了输出时滞的在线估计和补偿方法，将研究成果应用到多通道的主动控制系统中，并就集中式多通道控制系统耦合的问题，提出了解耦方案。全文共分为七章，主要内容可以归纳为：1、介绍自适应振动噪声主动控制的相关理论基础。首先对振动噪声主动控制的物理机制

6、进行了探讨，分别以有限梁模型和自由声场模型，从运动方程开始推导出对振动噪声进行主动控制的物理机制。其次比较了自适应前馈算法的优势，给出FXLMS算法的推导过程，并分析了该算法的稳定性和收敛性，为后续的关键问题研究做出理论铺垫。2、分析了次级通道对主动控制算法的影响，研究了次级通路建模误差对主动控制系统稳定性，收敛性和控制效果三方面的影响；并从主动控制算法的收敛性和稳定性以及在线建模环节对残余振动噪声影响等三个方面对次级通路在线辨识算法进行改进，给出了次级通路在线建模的三种算法，在尽量减少自适应滤波器数目，降低算法复杂度的原则下，消除主动控制环节和次级通道辨识

7、环节相互影响，加快系统的收敛速度和在线辨识精度。3、分析了输入时滞的产生原因以及对主动控制系统的影响。从输出时滞的估计和补偿两个方面进行研究。首先给出了输出时滞环节离线和在线估计方法；其次，为了消除输出时滞环节的影响，提出了输出时滞的滤波补偿算法，最后为了进一步改善时滞补偿环节的收敛性能，将输出时滞环节看作低通滤波器，设计了自适应相频补偿器，将变化时滞转变为固定时滞，并结合基于LMS(LeastMeanSquare)算法进行时滞预测，给出了输出时滞在线预测补偿算法，实现了对输出时滞进行在线预测补偿，以消除输入时滞对控制系统的影响。4、针对LMS算法对宽带振动

8、噪声控制收敛速度慢的特点，采用对宽带振动噪声抵消具有