AANC次级通道建模方法研究

次级通道建模是自适应主动噪声控制（AANC）系统的一个关键问题。应用一种基于时间扩展脉冲（TSP）信号的脉冲响应测量方法。TSP信号具有脉冲能量分布于一段时间的特性,将其作为被测系统的激励,再将其响应信号中的分散能量聚集,即可重构得到系统的脉冲响应函数。该方法被应用于AANC的次级通道建模,仿真和实验分别得到20 dB和14 dB的降噪效果。研究结果表明,该方法实现简单易行,结果准确可靠,非常适用于实际的ANC工程实验。     

一种强干扰下有源噪声控制系统中次级通道建模方法

提出一种利用时间扩展脉冲（TSP）的建模方法,通过时间平均降低宽带干扰,利用自适应预测器抵消窄带干扰。仿真结果表明,该方法实现了强环境噪声中次级通道的精确建模。     

管路脉动有源控制邻频插值次级通道建模方法

管路脉动有源控制系统中,泵源工作时产生的线谱噪声会对次级通道辨识结果造成较大误差。为解决泵源运行状态下次级通道建模的问题,理论分析了泵源关闭和启动两种状态下给次级通道建模造成的影响。设计了邻频插值次级通道建模的方法,有效地避开了线谱噪声源。该方法首先辨识得到待建模频率点ω_0处相邻两侧频率点的次级通道模型,并提取两侧频率点处模型的幅值和相位,对其线性插值作为ω_0处次级通道的幅值和相位特征。在管路脉动有源控制实验系统中,利用邻频插值建模方法进行了建模实验,验证了方法的可行性,并将模型应用在改进后的FxLMS算法中,在实验系统中取得了多根线谱均在25 dB以上稳定的控制效果。     

一种用于自适应有源噪声控制的在线次级通道建模方法

针对前馈式自适应有源降噪系统次级通道在线建模问题,首先分析比较已有的在线次级通道建模方法,给出了各自的优缺点。在此基础上提出了一种基于Fx LMS算法的在线次级通道建模方法,该方法使次级通道建模步长随干扰信号和建模白噪声信号功率自适应更新,降低了初级噪声对建模的不利影响,并利用误差信号相关值和初级噪声能量来更新控制滤波器步长,有效降低了突发随机噪声对系统稳定性的影响。计算机仿真结果表明,该方法显著提高了次级通道模型的精度和系统收敛速度,取得更好的降噪效果。     

一种封闭空间自适应有源噪声控制系统优化方法

将遗传算法（GA）引人封闭空间自适应有原噪声控制（AANC）系统优化设计,以解决长期以来缺乏有效的确定封闭空间次级声源和误差传感器最优位置方法的问题。以小阻尼矩形空间为例,进行了计算机仿真。结果证明：此方法对封闭空间AANC系统优化是有效的。     

ICA和ANC技术在声脉冲无损检测中的应用

作为一种无损检测手段，声脉冲检测技术已被广泛应用于产品质量测试中，但是在工农业应用环境下，脉冲信号常常会被周围的噪声所干扰。尝试利用独立成分分析（ICA）和主动噪声控制技术（ANC）来降低这些干扰。在ICA方法中，将被测样本所激发的声脉冲响应、以及干扰噪声作为两个独立成分（IC），进行了分离实验；对于ANC系统，由于待抵消噪声中含有有用信号（声脉冲），所以该系统是一种特殊的、具有信噪比处理增益的有选择性噪声控制系统。文中分别对ICA和ANC技术做了简要介绍，并进行了声学实验，实验表明这两种方法都有较好的应用前景，同时也各有优缺点。     

基于峰值预滤波次级通道在线建模的主动噪声控制系统

传统白噪声激励在线建模主动噪声控制(ANC)系统,次级通道对激励源的响应在一定程度上会干扰控制滤波器的迭代,而且会增大系统收敛后的声场能量.针对这一问题,一种新的、用于窄带噪声抵消的在线建模ANC系统被提出:利用峰值滤波器对真实次级通道进行重构,新的传递函数能够不失真地重现待抵消噪声所在频段的次级通道频率响应,并对其它频段进行抑制.最后利用该系统对舰船辐射线谱噪声进行了主动控制计算机仿真试验.结果表明:该系统简化了次级通道的传递函数,减少了白噪声对控制滤波器的干扰,提高了系统性能,并降低了系统收敛后的声场残余能量.     

板振动的无需次级通道建模的分散式前馈控制方法研究

本文针对板的振动,提出了一种无需次级通道建模的分散式前馈控制方法。该前馈控制方法不需要结构的物理信息,并且能够控制板在非共振频率处的线谱振动。采用压电片和加速度计分别作为执行和传感元件,建立了简支板振动主动控制的理论模型和实验系统。提出了分散式前馈控制策略,并分析了无需次级通道建模的分散式前馈控制算法的稳定性。提出了一种内模滤波器将加速度信号转变为速度信号,并补偿抗混叠滤波器和平滑滤波器的频率响应,使执行器和传感器保持同位配置。通过仿真和实验验证了该算法的有效性。     

基于压电智能材料的自适应吸声实验研究

提出了用压电材料进行水下主动宽带低频吸声的方法,用PVDF复合智能材料作为主动吸声系统中的吸声材料,在滤波-X LMS算法基础上,研究了一种在工程中实现简便的次级通道建模方法——通道时延估计法。构建了数字时延控制系统,直接从实际声场中分离入射声波与反射声波作为控制系统的参考信号和误差信号,在脉冲声管中进行了管道声有源吸声控制实验。实验结果表明,在施加控制的情况下PVDF压电智能材料能有效地对低频入射声进行吸收。     

基于通用切比雪夫滤波器的有源噪声控制研究

针对前馈管道非线性有源噪声控制系统,提出一种基于通用切比雪夫滤波器的次级通道建模方法和通用切比雪夫滤波x最小均方误差算法(GCFXLMS,general Chebyshev filtered-x least mean square)。通用切比雪夫滤波器由第一类切比雪夫滤波器扩展获得,交叉项部分可通过对角结构实现,根据对角结构的性质,可以采用减少通道信号的实现策略以降低结构复杂度;使用该滤波结构建模次级通道,并给出了稀疏虚拟次级通道模型,基于此模型推导了GCFXLMS算法。该方法性能比较包括计算复杂度对比和控制效果对比。实验结果表明,在非线性有源噪声控制系统中,通用切比雪夫滤波器可达到与Volterra次级通道建模类似的建模效果,相比于传统的前馈滤波器,通用切比雪夫滤波器具有更优的控制性能。     

自适应控制系统中矩阵解耦控制算法研究

自适应多通道主动隔振系统中,次级通道间的耦合会影响控制算法稳定性,且任一误差信号均参与所有控制信号的更新。针对通道数较少(n4)的控制系统,提出一种矩阵解耦优化算法,主要思想是基于前馈补偿,在次级通道矩阵前插入解耦矩阵,实现次级通道解耦,使控制信号与误差信号之间一一对应,提高算法的稳定性和收敛速度。同时,为增强作动器与临近传感器之间传递函数的影响,解耦矩阵主对角元素被设为1,文中给出了解耦矩阵工程实现的具体方法。对算法进行仿真分析和试验,结果表明:矩阵解耦优化算法对双频线谱振动控制效果明显,同时使计算量减小,控制精度提高,平均振动衰减分别可达21.6 dB和10.9 dB。     

齿轮啮合振动的主动控制方法与实验研究

为了有效抑制齿轮传动系统由于啮合误差引起的周期振动噪声,提出一种基于压电堆作动器并结合自适应算法的齿轮传动振动主动控制方案。首先根据控制齿轮轴横向振动的思想构建齿轮箱主动结构,应用C-MEX S函数编写FxLMS自适应控制算法模块;基于级联自适应陷波器的技术提取齿轮啮合振动信号进而合成参考信号;利用自适应NLMS滤波器对包含压电堆作动器的次级通道进行离线辨识实验,在得到次级通道传递函数的同时有效避免了次级通道辨识和控制器之间的相互干扰。最后将算法代码下载到dSPACE中作为控制器,与内置压电堆作动器的齿轮箱组成硬件在环系统进行实验验证。结果表明:由FxLMS算法控制的压电堆作动器对齿轮的啮合振动控制效果明显,在不同转速、不同负载情况下啮合振动有15~26dB的衰减。     

两参考输入复滤波NLMS主动噪声控制系统性能分析

研究了将主动噪声控制系统应用于舰船的自噪声控制,用来抵消舰船的低频线谱噪声群时,参考输入为两个单频复正弦信号条件下,次级通道对Filtered-XNLMS算法的收敛性能影响.对该问题做了严格的数学分析和仿真试验,最终结果表明：对于本地线谱噪声有源抵消而言,由于次级通道的影响,参考输入的两正弦信号的归一化频率间隔Δf/fs以及反映次级通道幅频特性对不同频率信号的幅度加权程度比例因子α都对系统性能有影响,也就是说,当比值因子α较大时（α＞1）,系统的收敛性能只是与步长μ有关,与差频Δf的大小无关;当α较小时（α≤1）,系统的收敛系统决定于步长μ和主输入的两个正弦波的差频Δf;特别对于α＝1情况,系统很快就可以收敛,具有非常好的跟踪性能.     

基于LMD与MCKD的风电机组轴承早期故障诊断方法

当滚动轴承出现早期故障时,其故障特征信号微弱,且环境噪声较大,因此其早期故障特征一般难以提取。针对上述问题,提出基于LMD与MCKD的滚动轴承早期故障诊断方法。为了克服局部均值分解（LMD）在早期故障诊断中易受噪声影响的不足,该方法对其包含故障信号大部分能量的前4 个乘积函数（product function, PF）分量进行最大相关峭度解卷积（MCKD）,突出轴承信号中淹没在噪声信号中的周期脉冲成分,最后再对其进行包络解调,便可得到轴承故障特征频率,进而对滚动轴承早期微弱故障进行诊断。实验信号验证了该方法的有效性。     

一种基于梯度下降的次级通道在线建模有源噪声控制算法

针对前馈式有源噪声控制系统中次级通道在线建模精度低及建模信号与控制信号相互影响的问题,提出一种基于梯度下降的次级通道在线建模有源噪声控制算法。根据主动控制环节与建模环节的误差能量比,分别调节两个环节的收敛因子,利用主动控制收敛因子和建模收敛因子的调节方式减小二者的相互干扰。在建模收敛因子调整过程中引入梯度下降方法,对步长设置检测阈值,当步长达到阈值,对收敛因子采取梯度变化。仿真结果表明,针对混频信号的有源噪声控制,这种算法对比已有算法能获得较快的建模收敛速度和较低的稳态误差,且可以获得较高的降噪量。     

一种改进型FX结构在线建模有源噪声抵消系统

次级通道等声信道的存在是ANC系统区别于自适应信号处理的最主要特征.它们的存在使得系统不再是一个单纯的电学问题,更多的涉及到声场的研究.次级通道使得控制滤波器产生的次级噪声不能立即和主输入噪声进行相消干涉,这降低了系统的性能.正是由于这一通道的存在,建模速度和建模准确性将直接影响系统的性能.文中针对水下潜艇被动声纳平台接收端有源降噪技术,提出一种新型的FX结构在线建模ANC系统,该系统增加了控制滤波器误差输出预测滤波模块,降低了控制滤波器误差输出对建模的不利影响,大大提高了建模精度和系统收敛性能.通过计算机仿真,以及对真实海试数据的处理结果可以直观的看到,该种方法使得系统的总体性能得到显著提高.     

制冷系统FIRNN预测自适应模糊控制器的设计与仿真

从物理学角度将制冷控制系统看作一个弹性系统，借助有限脉冲响应神经网络（FIRNN）对被控对象的预测结果设计了直接针对系统响应曲线的能量函数和评价策略，得到一个自适应模糊控制器。将其应用于制冷系统的控制仿真后，控制性能得到显著提高。     

磁悬浮隔振器分块归一化LMS算法控制研究

针对自行研制的磁悬浮隔振器,设计了基于分块归一化LMS（Block Normalized Least Mean Square）算法的控制律。该算法不需要对次级通道进行建模,且结构简单,易于实现。把该算法应用于带有非线性特性的磁悬浮隔振实验平台,并对其进行振动主动控制实验。实验结果表明：该控制算法收敛速度较快,取得了良好的隔振效果。     

基于经验模态分解的速度脉冲型地震动量化识别

对近场速度脉冲型地震而言,其速度时程的主脉冲形状通常是不对称的,为了克服该现象对量化识别速度脉冲型地震动带来的影响,基于经验模态分解（EMD）良好的自适应分解能力,该文建立了以本征模态函数（IMF）重构为基础的速度脉冲量化识别方法。使用该方法进行信号重构之后,能够有效实现信号的去噪平滑,进而通过峰点法（PPM）较为准确地确定脉冲周期,最终通过其能量大小定义脉冲特征,该文还将该方法拓展到了多脉冲识别,并在脉冲方向的显著性方面进行了验证。研究结果表明:相比其他手段,基于IMF重构的脉冲量化识别方法能够更有效地识别不对称脉冲记录,具有更好的工程适用性。     

一种不需要次级通道建模的有源噪声控制算法

对有源噪声控制的研究,绝大部分都是建立在次级通道已知的基础上,或者通过在线或离线辨识来建模次级通道,通过分析滤波-XLMS（FXLMS）算法收敛的几何特性实现有源噪声的无模型控制。子带技术是将信号通过不同频带的滤波器,把信号分解到不同频带的子带中,对各子带信号分别进行相应的处理,并减少处理时间。将两者相结合,运用子带技术,采用过采样无延迟子带结构消除单频噪声、窄带噪声以及宽带噪声,降噪效果明显。相比传统的XLMS滤波算法,该算法降低了运算量,且实现结构简单。