【摘要】：隨著人們對(duì)汽車乘坐舒適性要求的不斷提高，車內(nèi)噪聲已經(jīng)成為評(píng)價(jià)汽車 乘坐舒適性的重要指標(biāo)之一。傳統(tǒng)的車內(nèi)噪聲控制主要采用優(yōu)化汽車懸置隔 振、隔聲、吸聲等被動(dòng)降噪措施，這些降噪方法對(duì)降低車內(nèi)中高頻段噪聲作用 顯著，可是，被動(dòng)降噪方法不僅因車型不同而方法各異，而且降噪成本高、低 頻降噪效果差。相對(duì)被動(dòng)降噪方法而言，主動(dòng)消聲方法具有低頻降噪效果好、 體積小、重量輕、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展和電子芯片成本 的下降，有源消聲逐漸顯示了被動(dòng)降噪無法比擬的優(yōu)越性。 本文對(duì)車內(nèi)低頻噪聲多次級(jí)聲源有源消聲系統(tǒng)進(jìn)行了研究，提出了可在線 訓(xùn)練動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的車內(nèi)多次級(jí)聲源自適應(yīng)有源消聲方法，構(gòu)建了車內(nèi)多 次級(jí)聲源有源消聲系統(tǒng)，開發(fā)了車內(nèi)自適應(yīng)有源消聲控制器和控制軟件，并對(duì) 某輕型客車車內(nèi)噪聲進(jìn)行了有源消聲試驗(yàn)。本項(xiàng)研究為車內(nèi)噪聲有源控制系統(tǒng) 的實(shí)用化提供了基礎(chǔ)，論文主要完成了以下研究工作： 提出了利用動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法作為有源消聲系統(tǒng)的核心算法，根據(jù)最速下 降原理對(duì)動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的權(quán)值修正進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)，建立了反饋層輸出 到隱層權(quán)值之間的數(shù)字表達(dá)式，提高了運(yùn)算精度。以實(shí)測(cè)的 5 路振動(dòng)加速度信 號(hào)為動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入信號(hào)，以正副駕駛員耳旁噪聲信號(hào)作為待辨識(shí)信號(hào)， 應(yīng)用 Matlab/Simulink 工具箱對(duì)動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化選擇。并 利用優(yōu)化好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)不同轉(zhuǎn)速下的車內(nèi)噪聲進(jìn)行了辨識(shí)，結(jié)果表明所 優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)匹配合理，能夠滿足車內(nèi)噪聲主動(dòng)控制的要求。 建立了車內(nèi)多次級(jí)聲源有源消聲系統(tǒng)模型并研究了車內(nèi)有源消聲的控制 策略。提出了適合車內(nèi)多次級(jí)聲源有源消聲系統(tǒng)的多通道動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型算 法（Multi-channel Dynamic Neural Network，簡稱 MDNN）。并在此基礎(chǔ)上對(duì) 多次級(jí)聲源有源消聲系統(tǒng)中的聲學(xué)路徑問題進(jìn)行了研究，提出了用抵消路徑網(wǎng) 絡(luò)對(duì)聲學(xué)路徑進(jìn)行擬合的方法。由于動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)，該算 －1－ WP=130 摘要 法可實(shí)時(shí)辨識(shí)車內(nèi)初級(jí)噪聲信號(hào)和抵消路徑, 并可進(jìn)行動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)在 線訓(xùn)練，提高了系統(tǒng)適應(yīng)汽車行駛中工況變化的能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的適應(yīng)性和 實(shí)用性。 利用 Matlab/Simulink 工具箱，應(yīng)用所提出的 MDNN 算法，構(gòu)建了車內(nèi)雙 次級(jí)聲源有源消聲系統(tǒng)仿真模型，以實(shí)測(cè)的各點(diǎn)振動(dòng)加速度信號(hào)和車內(nèi) 2 通道 的噪聲信號(hào)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)有源消聲系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果表明，該系統(tǒng)有 良好的消聲效果和穩(wěn)定性。在不同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速情況下，本文所構(gòu)建的車內(nèi)多次 級(jí)聲源有源消聲系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、降噪效果顯著，最大消聲量可達(dá)到 17.8dB(Lin)。 對(duì)雙次級(jí)聲源有源消聲系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。對(duì)構(gòu)成雙次級(jí)聲源有源消聲系統(tǒng) 的主要部件：加速度傳感器、電荷放大器、誤差傳聲器、誤差傳聲器前置放大 器、DSP 集成系統(tǒng)、功率放大板、次級(jí)聲源揚(yáng)聲器等硬件進(jìn)行了特性分析及 選取。以 DSP 作為核心硬件研制了可實(shí)現(xiàn)雙次級(jí)聲源有源消聲功能的自適應(yīng)噪 聲主動(dòng)控制器。開發(fā)了系統(tǒng)的控制軟件，給出了系統(tǒng)控制流程。以某輕型客車 為試驗(yàn)對(duì)象構(gòu)造了車內(nèi)雙次級(jí)聲源有源消聲系統(tǒng)。 為了克服理論分析方法難以對(duì)車內(nèi)復(fù)雜空間聲場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確描述的缺點(diǎn)，提 出了用試驗(yàn)的方法來分析次級(jí)聲源和誤差傳聲器的布放問題。著重分析研究了 車內(nèi)雙次級(jí)聲源布放、次級(jí)聲源與誤差傳聲器的相對(duì)位置對(duì)車內(nèi)消聲區(qū)域和消 聲效果的影響。結(jié)果表明：當(dāng)誤差傳聲器與次級(jí)聲源的數(shù)目相同、誤差傳聲器 位于次級(jí)揚(yáng)聲器的中心線上且與次級(jí)聲源相距 0.2 米左右、兩個(gè)次級(jí)聲源相對(duì) 布置時(shí)消聲效果最好。受次級(jí)聲源本身特性和聲波傳播特性的限制，車內(nèi)有源 消聲系統(tǒng)的消聲空間具有局域性，當(dāng)需要對(duì)多個(gè)司乘人員所在的局域空間進(jìn)行 消聲時(shí)，應(yīng)采用多次級(jí)聲源系統(tǒng)�？紤]到車內(nèi)次級(jí)聲源和誤差傳聲器布置的可 行性，給出了客車、貨車和轎車中次級(jí)聲源和誤差傳聲器的可行布置方案。 結(jié)合國標(biāo) GB1496－79 的有關(guān)規(guī)定，對(duì)本文所提出的 6 種次級(jí)聲源和誤差 傳聲器布放方案的消聲效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為局域空間有源消聲效果的評(píng)價(jià)提供 了一種嘗試。 利用車內(nèi)雙次級(jí)聲源有源消聲系統(tǒng)，對(duì)車內(nèi)低頻噪聲進(jìn)行了有源消聲試 驗(yàn)，對(duì)兩組最佳次級(jí)聲源布置方案的有源消聲區(qū)域進(jìn)行了深入的研究和探討。 結(jié)果表明：在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1920r/min 時(shí)，有源消聲系統(tǒng)能夠在一定區(qū)域內(nèi)都 達(dá)到較為明顯的消聲效果；在正副駕駛員雙耳經(jīng)常能夠到達(dá)的區(qū)域內(nèi)，消聲量 －2－ WP=131 吉林大學(xué)博士學(xué)位論文 超過了 10dB(Lin)。 為了考察在不同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以及不同車速道路行駛條件下的消聲效果， 在不同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及不同被試車行駛速度下，在某輕型客車內(nèi)進(jìn)行了有源消 聲試驗(yàn)。結(jié)果表明，本文開發(fā)研制的有源消聲系統(tǒng)能夠在各種穩(wěn)態(tài)工況下都實(shí) 現(xiàn)良好的消聲效果。在不同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下，各誤差傳聲器處的總消聲量在 11.6 dB(Lin)～16.4dB(Lin)之間。在以不同車速行駛的工況下各誤差傳聲器處的總 消聲量也達(dá)到了 8.6
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：TB535
【圖文】：

慮次級(jí)源和誤差傳聲器的最優(yōu)布放問題。綜上所述，對(duì)有源消聲系統(tǒng)從參考信號(hào)的選取、控制器的設(shè)計(jì)、消聲路徑的辨識(shí)、次級(jí)聲源和誤的最優(yōu)布放等幾方面來進(jìn)行考慮。其中控制器的設(shè)計(jì)是有源消聲系統(tǒng)心內(nèi)容，控制器的性能如何直接影響有源消聲系統(tǒng)的消聲效果；因此和誤差傳聲器的最優(yōu)布放也是有源消聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。 車內(nèi)有源消聲系統(tǒng)參考信號(hào)的選取源消聲系統(tǒng)要求參考信號(hào)能夠盡可能多地提供初級(jí)聲源的相關(guān)信息噪聲源信號(hào)的拾取，傳統(tǒng)的方法是在感興趣的待抵消區(qū)域處放置麥方法的弊端是當(dāng)噪聲主動(dòng)控制系統(tǒng)開始工作后，參考信號(hào)將受次級(jí)源的干擾，這種現(xiàn)象被稱為聲反饋。為了消除聲反饋，參考信號(hào)最好選信號(hào)。使用獨(dú)立的沒有受到從次級(jí)源處反饋來的信號(hào)作為參考信號(hào)可上消除反饋聲。對(duì)于周期信性信號(hào)而言，易于得到該信號(hào)。例如可利測(cè)得產(chǎn)生周期噪聲機(jī)器的轉(zhuǎn)速；對(duì)于隨機(jī)信號(hào)而言，一個(gè)使用非聲學(xué)的例子就是使用火焰發(fā)出的光強(qiáng)來控制它自身產(chǎn)生的噪聲[57-58]。

不同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下實(shí)測(cè)噪聲和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)結(jié)果比較

（a） 修正系數(shù)輸出模型 （b） 權(quán)值、閾值修正環(huán)節(jié)模型圖 4－1 構(gòu)造動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所需的基本模型圖 4－1（a）的修正系數(shù)模型用來修正動(dòng)態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，包含3 個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口。輸入端口分別用 e 、x 、s 來表示，其中 e 代表上一層節(jié)點(diǎn)回饋的誤差，x代表本層節(jié)點(diǎn)的輸入， 代表本層節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)函數(shù)輸入信息，其在數(shù)值上表現(xiàn)為上一層各節(jié)點(diǎn)輸出在該節(jié)點(diǎn)處的和。輸出端口用表示，該輸出用來調(diào)整節(jié)點(diǎn)的權(quán)值或閾值，具體的調(diào)節(jié)對(duì)象取決于它連接的對(duì)象。該修正系數(shù)模型的所執(zhí)行的運(yùn)算式為：sy'y = η e x f( s )（4－1）式（4－1）中的函數(shù) f ( ) 為雙極型函數(shù)。圖 4－1（b）的權(quán)值和閾值修正環(huán)節(jié)模型可實(shí)現(xiàn)一個(gè)累計(jì)疊加運(yùn)算。其輸入 a 和輸出 y之間的表達(dá)式為：

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 鮑雪山;徐新盛;吳英姿;;一種新的具有信噪比處理增益的前饋型ANC系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];振動(dòng)與沖擊;2007年11期

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1 劉劍;基于FXLMS算法的窄帶主動(dòng)噪聲控制系統(tǒng)性能分析研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

2 蘇麗俐;車內(nèi)聲品質(zhì)主客觀評(píng)價(jià)與控制方法研究[D];吉林大學(xué);2012年

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1 袁明;虛擬儀器環(huán)境下前饋?zhàn)赃m應(yīng)噪聲主動(dòng)控制方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

2 樊寧波;自適應(yīng)有源噪聲控制系統(tǒng)算法及實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

3 馬杰;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)噪聲主動(dòng)控制研究[D];浙江理工大學(xué);2011年

4 錢燕;客車車內(nèi)噪聲的主動(dòng)控制技術(shù)研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2006年

5 劉波;單通道有源噪聲控制技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2010年

6 李傳偉;基于NVH特性的三輪汽車駕駛員耳旁噪聲降噪策略研究[D];吉林大學(xué);2010年

7 謝祿濟(jì);基于有源消聲的隔聲系統(tǒng)研究[D];北京交通大學(xué);2012年

8 盧萍;抗噪聲源時(shí)滯引起的尖峰噪聲的研究[D];重慶大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2748579