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基于发动机转速的车内噪声自适应主动控制系统研究

作　者: 刘宗巍
导　师: 王登峰
学　校: 吉林大学
专　业: 车辆工程
关键词: 汽车车内噪声发动机转速自适应噪声主动控制
分类号: U464
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

随着人们对汽车产品要求的不断提高，车内噪声已经成为评价汽车乘坐舒适性的重要指标之一。传统的噪声控制主要采用隔振、隔声、消声、吸声等被动降噪措施，这些降噪方法对降低中高频段噪声作用显著，但对以低频噪声为主的车内噪声控制效果不佳。对低频噪声有效的控制手段是近年来发展起来的主动降噪技术,本文研究了以发动机转速信号构造初始次级声源参考信号的车内噪声主动控制方法。在对车内噪声进行了测试分析，并对车内噪声主动控制系统进行了深入仿真研究的基础上，本文建立了基于发动机转速的车内噪声自适应主动控制系统，分别在室内稳态和道路行驶条件下，对某轻型客车车内噪声进行了主动控制试验，取得了令人满意的结果。主要完成了以下研究工作：对车内噪声以及发动机噪声的产生机理和传播途径进行了分析和研究，并通过在某轻型客车上进行的车内噪声测试试验，得出了车内噪声以发动机引起的低频噪声为主，其各主要噪声峰值处频率与发动机转速直接相关的结论。由此，提出了以发动机转速信号构建初始次级声源参考信号，进行车内噪声实时自适应主动控制的方法，并给出了以转速信号构造参考信号的表达式。进行了LMS以及FXLMS自适应算法的推导，发现后者可以通过误差声通道传递函数估计来解决声延迟问题，并根据实时主动降噪的需要，提出了用LMS自适应算法进行在线误差声通道辨识的方法。计算机仿真结果表明这种误差声通道辨识方法是可行的。此外，还在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真分析，研究了FXLMS算法的滤波器阶数和收敛因子等控制参数的选择问题。建立了基于Simulink工具箱的车内噪声自适应主动控制系统的仿真模型，利用车内噪声测试试验数据进行了车内噪声主动控制的仿真研究，证实了以发动机转速构造初始次级声源参考信号的车内噪声自适应主动控制方法是<WP=72>可行的。在上述仿真研究的基础上，在某轻型客车上建立了的基于发动机转速的车内噪声实时自适应主动控制系统。该系统以发动机转速信号为输入，扬声器发声为输出，采用数字信号处理器（DSP）为控制器，FXLMS自适应滤波算法作为控制算法，并以驾驶员耳旁处的残余误差声信号为反馈进行自适应滤波器权系数调整。利用所建立的车内噪声自适应主动控制系统，在室内稳态和道路行驶工况下对某轻型客车进行了主动降噪试验。试验结果表明，所开发的基于发动机转速的车内噪声主动控制系统对车内低频噪声的降噪效果明显，在室内稳态工况下，驾驶员耳旁噪声值降低了9～13dB(Lin)；在不同档位下匀速行驶时，驾驶员耳旁噪声值降低了8～9dB(Lin)。并且系统工作稳定、收敛速度快，可以满足车内噪声实时控制的需要。

全文目录

第一章绪论  5-15
  1.1 噪声主动控制技术产生的背景简介  5-8
    1.1.1 车内噪声的危害及控制标准  5-6
    1.1.2 传统车内噪声控制技术的不足和缺陷  6-7
    1.1.3 噪声主动控制技术应运而生  7-8
  1.2 噪声主动控制的原理及简介  8-11
    1.2.1 噪声主动控制及其基本原理  8-9
    1.2.2 自适应噪声主动控制简介  9-11
  1.3 噪声主动控制技术的发展及现状  11-13
    1.3.1 国外噪声主动控制技术的发展与成果  11-13
    1.3.2 国内噪声主动控制研究的成果  13
  1.4 论文研究的主要内容  13-15
第二章自适应控制器的确定和车内噪声分析  15-26
  2.1 自适应控制器的确定  15-17
    2.1.1 三种控制器简介  15-17
    2.1.2 三种控制器的比较和选择  17
  2.2 车内噪声的产生机理和传播途径  17-19
  2.3 发动机噪声分析  19-22
    2.3.1 发动机的主要噪声源  19-20
    2.3.2 发动机噪声分析  20-21
    2.3.3 车内噪声理论分析总结  21-22
  2.4 轻型客车车内噪声的测量与分析  22-24
    2.4.1 轻型客车车内噪声的测量  22-23
    2.4.2 轻型客车车内噪声测量结果分析  23-24
  2.5 采取转速信号作为初始次级声源参考信号  24-25
  2.6 本章小结  25-26
第三章车内噪声自适应主动控制系统仿真模型的建立与分析  26-41
  3.1 自适应FXLMS算法  26-30
    3.1.1 基本的LMS算法推导  26-28
    3.1.2 自适应噪声主动控制FXLMS算法  28-30
  3.2 自适应FXLMS算法的仿真研究  30-36
    3.2.1 误差通道传递函数的辨识  30-33
    3.2.2 滤波器阶数M及收敛因子的选择  33-36
  3.3 车内噪声主动控制系统仿真模型的建立  36-38
    3.3.1 Simulink的应用及功能块的封装  36-37
    3.3.2 构建车内噪声主动控制系统的仿真模型  37-38
  3.4 车内噪声主动控制系统的仿真结果分析  38-41
  3.5 本章小结  41
第四章基于发动机转速的车内噪声主动控制系统的建立  41-55
  4.1 车内噪声主动控制系统的总体结构  41-43
  4.2 车内噪声主动控制系统的构造  43-50
    4.2.1 车内噪声主动控制系统的组成  43
    4.2.2 DSP控制系统简介  43-45
    4.2.3 系统硬件的选择  45-50
  4.3 车内噪声主动控制系统的软件  50-52
  4.4 车内噪声主动控制系统采样频率的确定  52-54
    4.4.1 混淆现象及采样定理  52
    4.4.2 系统采样频率的确定  52-54
  4.5 本章小结  54-55
第五章车内主动降噪试验及试验结果分析  55-65
  5.1 室内主动降噪试验及其结果分析  55-59
    5.1.1 室内主动降噪试验的实施  55-56
    5.1.2 试验结果分析  56-59
  5.2 道路行驶试验及其降噪结果分析  59-63
    5.2.1 车辆道路行驶状态下的降噪试验  59-60
    5.2.2 试验结果分析  60-63
  5.3 本章小结  63-65
第六章全文总结  65-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
摘要  71-73
ABSTRACT  73-76

基于发动机转速的车内噪声自适应主动控制系统研究

内容摘要

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