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车内噪声主动控制系统设计与实验研究
| 论文题名： | 车内噪声主动控制系统设计与实验研究 |
| 关键词： | 汽车工程;有源噪声控制;FXLMS算法;次级通道建模;最优布放 |
| 摘要： | 如今人们对于汽车的驾驶乘坐舒适性的要求已经越来越高，舒适性已成为用户评价购买车型的重要指标之一，车内各类噪声的大小对汽车乘坐舒适性有着至关重要的影响。传统的汽车噪声控制技术，通常是采用特定的隔音材料对车内噪声采用隔声吸声处理来实现控制。这些方法对车内高频噪声信号具有较好的控制效果，对来源于车身结构的振动及其辐射的低频噪声仍难以实现有效的控制,且由于需要增加大量隔音材料，也与汽车实现轻量化的目标相矛盾。主动噪声控制技术可以针对低频噪声进行有效地控制，且不需要添加大量的吸声材料，系统增加的成本也有限，可以在汽车经济性和舒适性实现平衡。 本文以车内空间声场为研究对象，在研究声学的基本理论的基础上，根据声波线性方程与叠加理论，设计了单通道前馈结构的噪声主动控制系统。对LMS算法以及FXLMS自适应算法进行了推导，并从算法收敛性能与稳态性能的角度对噪声控制性能进行了分析。通过仿真实验验证了FXLMS算法可以通过级次通道传递函数估计来解决声延迟的问题。 针对次级通道传递函数的建模辨识问题，通过构建离线模型，采用白噪声注入法，制造了特定的白噪声作为激励信号传递到误差传感器处，利用LMS算法计算得到次级通道传递函数的估计值，并通过Matlab仿真实验验证了估计结果的准确性；针对次级声源和误差拾音器的布放问题，通过结合车内噪声数据的采集与分析结果，基于声学有限元软件 LMS Virtual Lab对车内声场进行仿真分析，寻找到最佳的布放位置，并得到封闭空间内的声源布放的策略与要求。为实际实验提供了指导和支持。 在上述理论研究与仿真实验的基础上，建立了噪声主动控制系统实验平台。以某国产车型行驶时采集的车内噪声信号为输入，以FXLMS自适应滤波算法作为控制算法，计算得到的次级声源信号通过扬声器输出，采用误差拾音器读取的误差信号为反馈信号进行自适应滤波器权系数调整。利用所建立的车内噪声主动控制系统，对系统生成的不同频率噪声信号以及采集到的某国产车型行驶噪声信号分别进行了主动降噪试验。试验结果表明，所开发的车内噪声主动控制系统对车内低频噪声的降噪控制效果明显，对特定频率的噪声值降低了9～11d B(Lin)；对采集的车内噪声信号降低了4～6d B(Lin)。并且系统收敛快速、工作稳定，可以满足车内噪声主动控制的需求。 |
| 作者： | 刘斌 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李光耀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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