水下圆柱壳声辐射有源力控制及机理分析

研究了利用力激励进行水下有限长圆柱壳振动声辐射有源控制问题。考虑流固声振耦合作用,根据圆柱壳辐射声功率在周向相互解耦的特性,推导了次级力源最优强度解析表达式,比较了单个力和多个力有源控制后的降噪效果;利用圆柱壳结构振动模态和声辐射模态的对应关系,分析了圆柱壳声辐射有源力控制的物理机理。研究结果表明:多个次级力更能有效地控制壳体产生声辐射的振动部分而达到控制噪声的目的;水下圆柱壳的前几阶声辐射模态的辐射效率很高,而辐射模态幅度较低,有源控制机理在于降低与结构振动模态对应的声辐射模态幅度,从而有效控制结构振动产生的声辐射。     

声环境对不同谐波激励下的FxLMS算法性能影响

针对有源噪声控制工程应用中存在的不同声环境下不同谐波噪声的情况,对FxLMS算法的收敛时间和稳定性进行对比分析,得到工程应用情况与FxLMS算法性能之间的详细变化关系。     

有源通风隔声窗降噪效果影响因素的实验研究

通过实验研究影响通风有源隔声窗降噪效果的各种因素。隔声窗为错列双层玻璃结构,内外层玻璃上交错开口以便隔声窗内外侧自然通风;玻璃间的风道内铺设吸声棉和微穿孔板吸声结构来吸收额外噪声。实验分析错列隔声窗中,四通道有源控制系统在不同次级源布放位置、不同次级通路建模长度下的降噪性能,结果表明：要使隔声窗表面都有较好降噪效果,次级声源安装位置应使次级声场作用区域尽可能覆盖隔声窗内部空间,降低隔声窗内的噪声能量;或者指向隔声窗内侧玻璃表面,直接控制透过玻璃辐射的噪声。次级通路建模时,如无法精确得到最优值时,可适当取较长的建模长度,以避免其小于最优长度导致控制效果急剧下降。     

次级通路估计误差偏移下的滤波-x最小均方算法收敛性能

实现自适应有源噪声控制算法时,次级通路辨识是其关键环节。由于环境干扰等因素的存在,实际的次级通路特性不是恒定的,而是在一定范围内随机变化。次级通路传递函数建模结果与实际通路之间会存在随机偏移误差,将影响自适应有源控制算法的收敛性能,严重的可能导致系统不稳定,因此研究此种情况下的系统收敛性能十分必要。以单频噪声为例,通过建立滤波-x最小均方算法(Fx LMS)的等效传递函数,用线性时不变(LTI)系统的稳定性判据求解算法稳定条件,求得次级通路误差存在时收敛系数的取值范围,然后通过系统极点来分析此时算法收敛特性,并研究收敛系数取值对次级通路误差的承受能力。最后,通过实验证明了分析的有效性。     

三类有源噪声控制算法性能比较

设计了FxLMS、GSFxAP、FsLMS等三类有源控制算法的仿真实验和消声室实验，分析了算法性能，对算法的适用条件进行深入研究。结果表明：当次级通路为线性通路时，在实际应用对收敛速度要求不高的情况下，选择FxLMS算法的性能代价比最高。如果欲控制的噪声为非平稳噪声或对算法收敛速度要求较高，GSFxAP算法是最优选择。如果参考信号与初级信号相关性差，选用FsLMS算法最为合适。上述结论为实际工程中有源控制算法的选择提供了理论依据。     

自由空间中集群式有源噪声控制系统布放对稳定性的影响分析

一般来说，集中式多通道有源噪声控制系统有利于提升降噪性能和扩展静区大小，但其系统复杂度和实现成本很高。与之相比，分散式系统用多个互相独立的单输入单输出控制系统来代替大规模的集中式系统，是一种能有效地降低实现成本的系统实现策略。但其主要缺点为存在全局稳定性风险。而群式系统通过用多个小规模的多通道集中式系统来实现降噪控制，能在集中式系统的复杂度和分散式系统的稳定性风险之间取得折衷。本文对集群式系统在自由空间中的布放对稳定性的影响进行了研究，通过将集群式的迭代方程变换为等价的线性时不变系统传递函数，研究次级源和误差传感器布放对系统零极点的影响来得到使集群式系统在自由空间中保持稳定的布放规律。这一布放规律仅与次级源和误差传感器在空间中的几何位置分布有关。     

有限长圆柱壳结构水下声辐射有源控制实验

以水下有限长圆柱壳为对象,实验研究水下结构声辐射有源控制。实验中通过引入次级力源,以单个或两个误差点处的声压最小为目标函数,分析次级激振器和误差传感器布放（位置和数目）以及激励频率对控制效果的影响。结果表明：有源控制能够有效控制水下圆柱壳线谱噪声;增加次级激振器和误差传感器的数目,能够增大降噪区域;有源控制在3 000 Hz高频处对壳体噪声控制依然有效。有源控制能够对多线谱信号激励壳体辐射噪声产生抑制作用。     

直升机模型舱室中的集群式有源噪声控制系统性能研究

集群式有源噪声控制系统通过用多个小规模的多通道集中式系统来实现降噪控制，能根据需要在集中式系统的复杂度和分散式系统的稳定性风险之间取得平衡。本文对噪声集群式有源噪声控制系统在单频噪声下的性能进行了理论研究，得到了集群式系统的理论稳态误差和系统稳定条件。最后在直升机舱室模型中进行了集中式、集群式和分散式系统的有源噪声控制实验。实验结果表明，集群式系统的降噪量与集中式系统一致，且稳定性优于分散式系统。