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车内噪声声品质建模分析与自适应主动控制研究

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: 汽车车内噪声声品质主客观评价心理声学参数自适应噪声主动控制声品质主动控制
分类号: U467.493
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文是结合教育部“优秀青年教师资助计划”专项科研基金资助项目《车内非稳态噪声自适应主动控制的神经网络方法》以及吉林省科技发展计划重点项目《轿车车内风噪声和轰鸣声的分析与控制》展开研究的。论文建立了以心理声学客观参量描述车内声品质的数学模型，提出了声品质主动控制算法和相应控制策略，实际构建了双通道车内声品质自适应主动控制系统，并利用该系统在某型轿车上进行了试验验证。论文的主要工作和研究结论有：开发了可计算响度、尖锐度、粗糙度和抖动度四个心理声学参量的声品质客观评价软件，并验证了所编程序的计算可靠度和准确度。以等级评分方法对采自8种不同类型国产轿车的32个稳态车内声音样本进行了主观评价试验，再以回归分析方法，建立了以心理声学客观参量响度和尖锐度描述的声品质烦躁度数学模型。提出了可实现车内声品质改善的控制方法和相应控制策略：通过引入增益系数对不同频段噪声实现程度不同的可控性抵消；以二级自适应滤波器降低随机成分干扰；并按照声品质指标最优化原则，确定适宜的增益系数向量。仿真建模分析证明，该方法及相应控制策略是有效的。以DSP功能板为硬件核心，研制了自适应主动控制器，并开发了相应软件，在某国产轿车上实际构建了车内声品质自适应主动控制系统。利用该系统对车内副驾驶员两耳旁噪声实施了主动控制试验，在汽车匀速行驶的四种不同稳态工况下，所建系统都能够有效降低车内噪声的响度和尖锐度，特别是响度的下降更为显著，相应的车内声品质烦躁度等级也下降了25％以上。

全文目录

提要  6-11
第一章绪论  11-24
  1.1 研究背景  11-12
    1.1.1 传统车辆噪声限值标准及其不足  11-12
    1.1.2 现代噪声研究的全新理念  12
  1.2 声品质研究的方法与进展  12-17
    1.2.1 声品质评价的基本方法  12-14
    1.2.2 国外汽车声品质研究进展  14-17
  1.3 主动控制方法应用于车内声品质改善  17-21
    1.3.1 噪声主动控制技术简介  17-18
    1.3.2 噪声主动控制技术的发展历程  18-20
    1.3.3 利用噪声主动控制技术进行汽车声品质改善  20-21
  1.4 国内声品质研究的现状及发展趋势  21-23
    1.4.1 国内对汽车声品质开展的研究  21-22
    1.4.2 汽车声品质研究的发展趋势  22-23
  1.5 本文的主要研究内容  23-24
第二章心理声学客观参量的选择与计算  24-41
  2.1 声品质评价的心理声学基础  24-30
    2.1.1 声品质分析的多维性  24-25
    2.1.2 听觉的生理基础  25-26
    2.1.3 听觉感知的基本特性  26-28
    2.1.4 临界频带和 Bark 尺度  28-29
    2.1.5 双耳效应  29-30
  2.2 心理声学客观参量的选取  30-32
    2.2.1 听觉心理特性的客观描述  30
    2.2.2 心理声学评价参量的选取  30
    2.2.3 诸心理声学评价参量简介  30-32
  2.3 心理声学客观参量计算软件的开发  32-39
    2.3.1 响度的计算  32-37
    2.3.2 尖锐度的计算  37-38
    2.3.3 粗糙度和抖动度的计算  38
    2.3.4 程序验证  38-39
  2.4 本章小结  39-41
第三章车内声品质的主观评价试验及其结果的客观量化描述  41-61
  3.1 车内声品质的主观评价试验  41-45
    3.1.1 评价方法  41-43
    3.1.2 评价主体  43-44
    3.1.3 声音样本  44-45
    3.1.4 听音环境  45
  3.2 主观评价试验结果及数据检验  45-51
    3.2.1 以成对比较法进行听音训练  45-46
    3.2.2 等级评分法试验及其数据检验  46-49
    3.2.3 主观评价试验结果统计与比较  49-51
  3.3 声品质指标的客观量化描述  51-60
    3.3.1 心理声学客观参数的计算  51-53
    3.3.2 相关分析  53-55
    3.3.3 多元线性回归分析与声品质客观量化模型的建立  55-60
  3.4 本章小结  60-61
第四章车内声品质主动控制理论与方法  61-94
  4.1 噪声主动控制系统的类型确定  62-65
    4.1.1 自适应系统与非自适应系统  62
    4.1.2 模拟系统与数字系统  62
    4.1.3 单通道系统与多通道系统  62-63
    4.1.4 前馈、反馈与混合控制系统  63-65
  4.2 次级声源参考信号的选取与初始噪声的辨识  65-71
    4.2.1 车内噪声与各点振动加速度信号的相关性  65-66
    4.2.2 动态神经网络方法  66-68
    4.2.3 动态神经网络对车内噪声的辨识结果  68-71
  4.3 多通道自适应噪声主动控制算法  71-76
    4.3.1 基本的 LMS 算法推导  71-73
    4.3.2 自适应噪声主动控制 FXLMS 算法  73-74
    4.3.3 误差通道传递函数的仿真辨识  74-75
    4.3.4 自适应滤波器阶数 M 及收敛因子μ的选择  75-76
  4.4 声品质主动控制系统及相关算法  76-82
    4.4.1 基本的 ANE 系统  77-79
    4.4.2 自适应 FELMS 控制算法  79-82
  4.5 车内声品质主动控制系统及其控制策略  82-85
    4.5.1 增益系数的确定方法  82-84
    4.5.2 车内声品质主动控制策略  84-85
  4.6 声品质主动控制系统仿真模型的建立与分析  85-92
    4.6.1 Simulink 的应用及功能块的封装  86-89
    4.6.2 车内声品质主动控制系统仿真模型  89-90
    4.6.3 仿真结果分析  90-92
  4.7 本章小结  92-94
第五章车内声品质主动控制系统的建立  94-107
  5.1 车内声品质主动控制系统的总体结构方案  94-96
  5.2 车内声品质主动控制系统的硬件构成  96-103
    5.2.1 车内声品质主动控制系统的组成  96-97
    5.2.2 自适应噪声主动控制器的设计  97-100
    5.2.3 其它硬件的选取  100-103
  5.3 车内声品质主动控制系统的软件开发  103-106
    5.3.1 控制软件的编制  103-105
    5.3.2 采样频率的选择与系统同步控制  105-106
  5.4 本章小结  106-107
第六章车内声品质主动控制试验及试验结果分析  107-121
  6.1 多次级声源的最优布放研究  107-109
  6.2 声品质主动控制试验及其结果分析  109-118
    6.2.1 试验对象的确定  109-110
    6.2.2 车内声品质主动控制试验的实施  110
    6.2.3 试验结果分析  110-118
  6.3 声品质改善效果检验  118-120
    6.3.1 声品质烦躁度模型检验  118-119
    6.3.2 二次主观评价试验检验  119-120
  6.4 本章小结  120-121
第七章全文总结  121-124
  本文的主要研究结论  121-122
  本文的主要创新点  122-123
  今后的研究方向及建议  123-124
参考文献  124-130
攻读博士期间发表学术论文及科研成果  130-131
致谢  131-132
摘要  132-135
Abstract  135-138

车内噪声声品质建模分析与自适应主动控制研究

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