结构自适应频谱塑形主动控制研究

针对复杂机械系统的靶向振动控制需求,提出不同频率分量幅值相位可控、任意频率可注入的自适应频谱塑形主动控制算法.首先,在传统的滤波自适应控制的结构中引入一个控制器的数字镜像模型,通过自适应算法在线更新该数字镜像模型的系数实现原控制器系数的随动修正,改善了控制系统的闭环特性,提升了控制系统的收敛性.其次,提出了广义塑形滤波器的设计方法,克服了传统算法缺乏相位塑形和频率注入能力的局限性,通过外加多频信号和噪声估计共同构造幅值、相位和频率可控的塑形滤波器,实现了任意频率成分的消除、消减、保持、增强、注射五种控制模式,拓展了算法的适用性.对所提出的算法进行了时域收敛性分析,推导分析结果和数值仿真结果吻合良好.通过某旋转机械实测振源信号及次级通道模型开展了算法验证,通过舱段柱壳模型开展了在线试验,结果均验证了所提出算法的有效性和优越性.     

新型隐身材料研究进展

隐身材料是实现武器隐身的物质基础.武器装备如飞机、舰船、导弹等使用隐身材料后,可大大减小自身的信号特征,提高生存能力.隐身材料按频谱可分为声、雷达、红外、可见光、激光隐身材料.按材料用途可分为隐身涂层材料和隐身结构材料.声隐身材料包括消声材料、隔声材料、吸声材料及消声、隔声、吸声的复合体,主要用于新一代潜艇.雷达隐身材料能吸收雷达波,使反射波减弱甚至不反射雷达波,从而达到隐身的目的.红外隐身材料主要用于车辆、舰艇、军用飞机及其他军用设施,使这些装备和设施的红外辐射与背景基本达到一致,敌人的红外探测器难以分辨.     

多频线谱激励下的混合自适应微振动主动控制

针对多频线谱激励下的结构振动主动控制中的频率失配问题,以并联结构滤波-x最小均方(filtered-x least mean square,简称FxLMS)算法为基础,提出一种混合自适应振动主动控制方法。前馈通道通过多个带通滤波器将多频线谱激励振动的参考信号解耦成为多个单频线谱信号,多个独立自适应滤波器调节权值抑制单一频带上的振动,提升收敛速度;反馈通道提升了算法对于扰动信号频谱发生时变及宽频噪声扰动的鲁棒性。给出该混合自适应振动主动控制算法的稳定性及收敛性分析过程,得到算法稳定与收敛的正实条件。基于Adams与Simulink联合仿真,以及搭建结构微振动主动控制实验系统,验证了混合自适应振动主动控制算法的有效性。实验结果表明,混合自适应振动主动控制算法能够有效抑制多个目标频谱的结构微振动,并在扰动频率失配以及宽频噪声中表现出较好的鲁棒性。     

舰艇隐身技术的现状及发展趋势

通过雷达、红外、声等方面对舰艇隐身技术进行了论述,分析了国外的发展现状,介绍了不同的高性能隐身材料,探索了新的隐身机理并简述了如何充分发挥多种隐身科技的综合作用,对未来水面舰艇采用的隐身技术进行了展望。     

基于噪声主动控制方法的非稳态车内声品质优化研究

首先对16辆各种型号的轿车进行了加速条件下车内噪声样本的采集,通过噪声信号的主客观分析研究,得出主观评价结果与客观物理参量之间的相关性,明确了加速状态下响度、尖锐度及粗糙度是影响车内声品质的主要因素。而后,对声品质最差的7号车运用噪声主动控制方法进行车内噪声优化实验,通过对比发现,车内噪声的响度、尖锐度及粗糙度都有明显的减少。将数据代入声品质客观计算模型,同时进行主观评价实验,结果表明其评分等级从16级降至12级,从而证明了噪声主动控制方法能有效提高加速条件下车内噪声的声品质。     

车内噪声自适应有源控制系统建模与仿真

从有源噪声控制的原理出发,结合车内噪声的特点,制定了以前馈数字式自适应控制器为核心,发动机和车身的振动加速度为输入,次级声源为输出,残余噪声信号为反馈的闭环有源噪声控制技术方案。采用了非声信号作为参考信号来解决次级声反馈问题,在次级通路建模上,引入了自适应在线附加随机噪声Zhang法,采用归一化FLMS算法建立自适应滤波器。在MATLAB/Simulink下建立了车内噪声有源控制的模型,并通过仿真论证了方案的可行性。     

汽车主动悬架控制策略对比研究

为提高汽车主动悬架减振性能,建立了简化的1/4车体二自由度主动悬架模型,分别结合PID控制、模糊控制和自适应模糊PID控制方式设计了1/4车二自由度主动悬架控制器。以C级路面白噪声随机信号为激励,利用MATLAB/Simulink软件对车辆主动悬架的三种控制方式进行了仿真,选取车身垂直振动速度及加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷等指标进行控制效果评价。结果表明:基于自适应模糊PID控制的主动悬架较其他控制方式能明显改善汽车行驶平顺性,可有效抑制汽车主动悬架的振动。     

汽车多通道多频点自适应降噪方法研究

为了降低汽车驾驶室噪声、营造良好的驾驶和乘坐环境,提出了多通道多频点自适应降噪方法。分析了驾驶室噪声特征,建立了噪声频率与发动机转速关系模型;分析了单通道噪声主动控制方法,提出了自适应步长LMS算法,使收敛因子随噪声误差自适应变化,兼顾了算法收敛速度和稳态误差;以此为基础,设计了多通道多频点噪声主动控制方法。经仿真验证可以看出,自适应LMS算法不仅提高了算法收敛速度,而且降低了稳态误差;经驾驶室两通道降噪实验可以看出,多通道噪声主动控制技术可以实现驾驶室多区域降噪,通道一总声压级降低了4.3dB,通道二总声压级降低了9.8dB,充分证明了设计的多通道噪声主动控制方法的有效性。     

一种新型的自适应逆扰动消除器

在自适应逆控制中,原有的扰动消除方案对于消除对象输出噪声工作的较好,但当采取抖动信号为对象建模时,在系统输出端将附加抖动噪声,当系统的增益比较大时,这种抖动噪声就愈加明显.原有的扰动消除方案不能消除这一噪声,提出了一种新型的自适应逆扰动消除方案,不仅能有效地消除对象输出加性噪声,而且能消除由于采取抖动信号建模所产生的抖动噪声.提高了系统的抗干扰能力.     

发动机排气噪声主动控制研究

为对发动机排气噪声进行有效的主动控制,以Filtered-XLMS算法为基础,设计了基于变收敛因子VS-XLMS算法的发动机排气噪声主动控制模型,并分别对收敛因子和自适应滤波器长度两个参数对系统的影响进行了详细分析,同时利用设计的主动控制模型对发动机不同转速下的排气噪声进行了控制分析。仿真结果表明设计的VS-XLMS自适应算法主动噪声控制器具有很强的鲁棒性,并且具有收敛速度快,系统稳态误差小的特点,为实际实现发动机排气噪声主动控制提供了理论支撑。     

主动噪声控制技术及其在车内噪声控制中的应用

主动噪声控制是集声学、自适应控制及数字信号处理等技术为一体的高新技术，已成为国内外噪声控制界的研究热点。基于主动噪声控制的Swinbanks多极子系统理论，证明了主动噪声控制技术适合于低频．1k的理论依据。阐述了决定主动噪声控制效果的决定因素及在车内噪声控制中应用的发展过程，并指出当前研究中需解决的问题和今后的研究方向。     

舰船通风系统噪声分析与控制研究

本文结合舰船的实际情况,通过对舰船通风系统噪声的产生、传播途径及影响因素的分析,从被动噪声控制技术的角度,提出控制通风系统噪声的设计方法和技术措施,以达到改善舰员的生活环境条件和提高舰船隐身性能的目的。     

管道有源消声实验系统的阻抗控制研究

以声阻抗为控制目标，对管道有源消声实验系统的消声机理进行了分析和探讨，研究表明，有源消声的效果取决于次级扬声器位置的等效声阻抗以及管道的阻抗分布特性，在消声实验台的自适应控制结果表明，在主频上取得了降噪40dB以上的效果。     

汽车座椅主动振动控制与仿真分析

利用基于滤波X最小均方值算法的前馈型自适应控制系统，对汽车座椅振动实施主动控制，以改善座椅的动态舒适性。建立了六自由度人体一座椅系统模型和主动振动控制系统模型，并在Simulink下进行仿真。结果表明，相对于目前汽车普遍采用的被动隔振系统，主动控制系统可以大大降低车身振动向人体的传递，提高了汽车座椅的动态舒适性。     

Modified-filtered-u LMS algorithm for active noise control and its application to a short acoustic duct

This paper presents a new adaptive algorithm for active noise control (ANC) that can be effectively applicable to a short acoustic duct, such as the intake system of an automobile engine, where the stability and fast convergence of the ANC system is particularly important. The new algorithm, called the modified-filtered-u LMS algorithm (MFU-LMS), is developed based on the recursive filtered-u LMS algorithm (FU-LMS) incorporating the simple hyper-stable adaptive recursive filter (SHARF) to ensure the control stability and the variable step size to enhance the convergence rate. The MFU-LMS algorithm is implemented by purely experimental ways, and is applied to active control of noise in a short acoustic duct, and is validated using two experimental cases of which the primary noise sources are a sinusoidal signal embedded in white noise and a chirp signal. The experimental results demonstrate that the proposed MFU-LMS algorithm gives a considerably better performance than other conventional algorithms, such as the filtered-x LMS (FX-LMS) and the FU-LMS algorithms.     

噪声主动控制中的自适应算法和传函识别研究

针对LMS算法在噪声主动控制中动态范围小和实时控制跟踪能力不强的缺点，提出了多误差改进的归一化变步长最小均方误差自适应滤波算法；采用了并存行在线辨识算法（POLI）有效地处理了自适应控制中次级传函识别的关键问题。     

Robust adaptive vibration control of a flexible structure

Different types of L1 adaptive control systems show that using robust theories with adaptive control approaches has produced high performance controllers. In this study, a model reference adaptive control scheme considering robust theories is used to propose a practical control system for vibration suppression of a flexible launch vehicle (FLV). In this method, control input of the system is shaped from the dynamic model of the vehicle and components of the control input are adaptively constructed by estimating the undesirable vibration frequencies. Robust stability of the adaptive vibration control system is guaranteed by using the L1 small gain theorem. Simulation results of the robust adaptive vibration control strategy confirm that the effects of vibration on the vehicle performance considerably decrease without the loss of the phase margin of the system.     

压电机敏桁架结构振动自适应控制及实验研究

简要说明了自适应滤波前馈控制方法实现结构振动主动控制的设计思想,详细论述了基于这一思想所开发的自适应控制系统构成与设计方法,在此基础上对一压电机敏桥架结构进行了振动主动控制实验,取得了良好的抵消振动效果。     

FXLMS算法用于压电柔性结构多通道振动控制

以模拟太空帆板的压电机敏柔性结构为实验模型,针对结构振动响应主动控制技术需求,着重分析了多通道自适应滤波前馈控制方法及其FXLMS算法实现,以及受控通道模型参数辨识策略,并给出了详细的控制器设计结构图.针对实验模型对象设计、结构模态特性分析、压电元件优化配置、实验平台开发构建、相关软硬件测控环境、实验过程描述与结果分析验证,给出了研究思路与方法过程分析;进行了结构振动响应多通道主动控制实验并取得了良好的控制效果.结果表明,该控制器结构设计与自适应算法有效,为航天柔性结构振动响应分布式多通道控制提供了方法探索思路.     

基于自寻最优控制方法实现结构振动主动控制

从振动主动控制设计思想出发,基于自寻最优控制的基本原理,对采用这一控制方法实现结构振动响应主动控制进行了研究。在此基础上,开发了以计算机及高速数据采集板为核心的数据采集、处理和自适应控制系统,对一压电机敏刚架结构进行了振动主动控制实验,取得了良好的抵消振动效果。