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发动机排气噪声自适应主动控制系统的优化研究
| 论文题名： | 发动机排气噪声自适应主动控制系统的优化研究 |
| 关键词： | 发动机;噪声主动控制;自适应控制;系统辨识;FXLMS算法;自适应线性增强器;对象干扰消除;声学机理;干涉条件;优化 |
| 摘要： | 该文以声学、自适应控制、系统辨识和自适应信号处理理论为主要依据,结合发动机排气噪声的特点,对发动机排气噪声主动控制系统的声学机理、控制理论、次级通道的抗干扰辨识、以及系统集成和优化等方面进行了深入研究.首先,对发动机排气有源消声与传统消声器相结合的声学机理进行了研究.明确了有源消声系统对消声管道及电声元器件的要求,并推导出了与单室扩张式消声器相结合的发动机排气有源消声理论模型.其次,对窄带自适应有源消声系统的控制理论、次级通道及其建模误差对系统控制算法和消声性能的影响、以及影响次级通道建模精度的干扰因素进行了分析.重点研究了克服次级通道建模干扰的控制结构与方法:研究了利用自适应线性增强器ALE(adaptive line enhancer)来消除次级通道建模过程中的周期性窄带干扰成分的理论与算法.首次就ALE引起的次级通道建模误差进行了理论分析和计算机仿真,将次级通道建模中的自适应最小均方LMS(least mean square)算法修改为自适应滤波最小均方FXLMS(filtered-XLMS)算法,次级通道的辨识精度和系统性能均得到提高.首次将对象干扰消除器PDC(plant disturbance canceller)应用于发动机排气自适应有源消声系统,创造性地提出了结合可调PDC的发动机排气自适应有源消声系统结构,并对集成后的系统稳定性与消声性能进行了理论分析与计算机仿真.结果表明:该系统在部分消除了影响次级通道建模精度的宽带干扰噪声的同时,充分发挥了前向窄带控制系统的作用,提高了次级通道建模精度,系统稳定性及消声性能得到提高.在此基础上,研制了具有开放性和可移植性特点的发动机排气自适应有源消声试验台,开发了发动机排气窄带自适应、结合ALE的窄带自适应和结合可调PDC的窄带自适应三种控制系统软件,并分别进行了消声试验.结果表明:采用干扰消除技术后的系统的消声效果好于窄带系统,而结合可调PDC的系统则比结合ALE的系统优越性更多,更适合于参考信号相关性较差的情况下使用.此外,论文还首次对次级声源安装角度对自适应控制系统性能的影响进行了研究,得出了小的安装角度可以加快自适应收敛速度、提高消声量、减少次级声源功耗的结论.同时对初级噪声传感器的信号检测质量和安装位置、以及LeakyFXLMS算法等理论与实践问题进行了研究.应用系统结构得到优化. |
| 作者： | 伊善贞 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 费仁元;周大森 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 北京工业大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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