基于声能量密度的主动结构声辐射自适应控制

摘要

目前，基于自适应滤波的噪声主动控制系统目标有：声势能控制、均方声压控制、声能量密度控制。声势能和均方声压控制忽略了声场动能，经常使得某处声势能的降低的同时动能增加，以至于封闭声场的总能量增加，在三维大尺度空间中容易产生空间溢出和频率控制溢出问题。论文以矩形弹性封闭空间为目标，建立了声能量密度为目标函数的自适应算法及其单输入单输出系统(SISO)和多输入多输出系统(MIMO)。论文以弹性矩形封闭空腔为仿真对象，采用模态叠加法建立低频声腔中激励点和误差传感器处传递函数，在单频激励、有限带宽随机激励下，分别采用基于声能量密度的自适应滤波算法和基于均方声压的自适应滤波算法进行控制，仿真结果发现，基于声能量密度的主动控制比基于均方声压的主动控制降噪效果明显，并使控制后封闭空间声场较为均匀，对空间溢出和频率溢出问题有明显的改善。 论文建立了以dSPACE实时仿真系统为核心的封闭空间弹性壁振动声辐射控制系统，选择了次级激励源和误差传感器的布放位置，以对误差通道进行离线识别。 在封闭空间弹性壁振动声辐射控制系统实验中，进行单频激励实验和随机激励，分别采用基于均方声压和声能密度最小化的FxLMS算法，实验结果表明声能密度控制和均方声压控制均能对声腔和弹性铝板耦合程度较大的频率进行效果明显的声压信号控制，但前者能够同时对声场中的声能量进行控制，在50Hz-300Hz频段内有效的改善了频率控制溢出现象。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2噪声主动控制的研究和发展

1.2.1主动噪声控制(ANC)

1.2.2主动结构声控制(ASAC)

1.3自适应噪声主动控制的研究和发展

1.4基于声能量密度的主动结构声自适应控制优点

1.5本论文的研究内容及创新点

1.5.1论文创新点

1.5.2论文研究内容

第二章 自适应控制理论概述

2.1自适应滤波器的基本原理

2.2结构振动声辐射主动控制滤波最小均方算法(FxLMS算法)

2.2.1结构振动声辐射主动控制系统数学模型

2.2.2滤波最小均方算法(FxLMS算法)

2.3矩形封闭空间控制通道数学模型

2.3.1仿真控制通道建模(模态叠加法)

2.3.2实验控制通道建模

2.4本章小结

第三章 基于声能量密度的自适应主动结构声辐射控制仿真研究

3.1声能量密度传感器

3.2基于声能量密度的单输入单输出(SISO)FxLMS算法

3.3基于声能量密度的多输入多输出(MIMO)FxLMS算法

3.4评价函数

3.5控制仿真研究

3.5.1仿真对象

3.5.2建立控制通道模型

3.5.3单频激励

3.5.4有限带宽随机噪声激励

3.6本章小结

第四章 基于声能量密度的封闭空间自适应主动结构声控制实验

4.1实验模型

4.1.1实验装置

4.1.2实验仪器

4.2次级力源和误差传感器位置布放

4.2.1次级力源的布放

4.2.2误差传感器的布放

4.3控制通道实验建模

4.4结构声辐射单频激励控制实验

4.5结构声辐射有限带宽随机噪声控制实验

4.6本章小结

第五章 控制器软硬件平台简介

5.1软硬件平台介绍

5.1.1Real-Time Workshop

5.1.2dSPACE实时仿真系统

5.2实时控制软件设计

第六章 研究工作总结

6.1研究成果及创新点

6.2论文创新点

6.3展望

致谢

参考文献

附录

作者简介