基于聲品質(zhì)的汽車內(nèi)部噪聲有源控制方法研究.pdf

1、隨著我國(guó)汽車工業(yè)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,人們對(duì)于汽車乘坐舒適性的要求也越來越高。過高的車內(nèi)噪聲不僅會(huì)降低乘坐的舒適性,還會(huì)增加駕駛員的疲勞感。因此,車內(nèi)噪聲的控制正越來越受到汽車整車與零部件制造商的重視。伴隨著汽車燃油經(jīng)濟(jì)性和車體輕量化的發(fā)展趨勢(shì),汽車低頻噪聲的控制問題將變得愈發(fā)突出,由于有源噪聲控制方法具有低頻效果好、不需對(duì)原有結(jié)構(gòu)做大的改動(dòng)的優(yōu)勢(shì),因此,開展汽車內(nèi)部噪聲有源控制研究將具有重要的應(yīng)用價(jià)值和意義。在研究噪聲控

2、制時(shí),研究人員不但要考慮降低A計(jì)權(quán)聲壓級(jí),對(duì)聲品質(zhì)的改善也變得更加重視。本文開展基于聲品質(zhì)的汽車內(nèi)部噪聲有源控制方法研究,旨在將兩者結(jié)合起來,在設(shè)計(jì)有源噪聲控制系統(tǒng)時(shí)考慮到各種聲品質(zhì)評(píng)價(jià)方法對(duì)控制系統(tǒng)降噪效果的影響,以降低車內(nèi)乘客主觀感受到的噪聲大小、提升汽車產(chǎn)品品質(zhì)。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.考慮聲品質(zhì)的有源噪聲控制系統(tǒng)殘差濾波器設(shè)計(jì)方法研究
　　在FELMS(Filtered-ErrorLeast-Mean-Squar

3、e,簡(jiǎn)稱FELMS)算法的基礎(chǔ)上,提出以高通FIR(Finite Impulse Response,簡(jiǎn)稱FIR)濾波器作為控制系統(tǒng)的殘差濾波器,并對(duì)該濾波器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。以控制響度為例,對(duì)基于聲品質(zhì)的有源控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真,對(duì)于具有不同頻譜特征的噪聲源,能取得最低響度的殘差濾波器截止頻率、衰減幅度和過渡帶寬也并不相同;對(duì)車內(nèi)有源降噪前后不同大小語音信號(hào)的語言清晰度進(jìn)行研究,并且對(duì)FELMS和FXLMS(Filtered-XLeas

4、t-Mean-Square,簡(jiǎn)稱FXLMS)兩種算法所取得的語言清晰度改善進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明,通過合理地設(shè)計(jì)殘差濾波器,FELMS算法能夠取得比FXLMS算法更好的降噪效果。
　　2.基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解與響度控制的有源噪聲控制方法研究
　　針對(duì)以往采用FELMS算法進(jìn)行聲品質(zhì)有源控制的研究中,殘差濾波器大多為固定不變這一情況,提出基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition,簡(jiǎn)稱EMD)與響度控制

5、的有源噪聲控制方法。該方法采用EMD方法對(duì)多頻帶噪聲源信號(hào)自適應(yīng)進(jìn)行分解、并對(duì)各個(gè)IMF分量的響度進(jìn)行計(jì)算,然后根據(jù)各個(gè)分量的響度大小和頻譜特征設(shè)計(jì)殘差濾波器,從而實(shí)現(xiàn)噪聲源頻譜特征的識(shí)別和殘差濾波器的自動(dòng)設(shè)計(jì)。
　　3.基于電-力-聲類比線路的有源噪聲控制系統(tǒng)次級(jí)聲源建模方法研究
　　提出采用電-力-聲類比線路的方法對(duì)有源噪聲控制系統(tǒng)次級(jí)聲源進(jìn)行建模,建立了次級(jí)聲源的電-力-聲回路耦合方程組,并采用前向歐拉法對(duì)微分方程組進(jìn)

6、行求解,推導(dǎo)出次級(jí)聲源的時(shí)域迭代模型。將該模型引入自適應(yīng)有源噪聲控制系統(tǒng),以FXLMS算法為例,通過仿真分析了不同次級(jí)聲源模型對(duì)控制系統(tǒng)收斂范圍和降噪量的影響。
　　4.次級(jí)聲源的非線性建模及其影響分析
　　闡述了形成次級(jí)聲源非線性的一些主要因素,采用電-力-聲類比線路方法、通過考慮揚(yáng)聲器系統(tǒng)力順、磁力因子和音圈自感這三個(gè)參數(shù)的非線性,建立次級(jí)聲源的非線性時(shí)域模型。對(duì)大小不同兩款揚(yáng)聲器的力順、磁力因子和音圈自感進(jìn)行測(cè)試,同時(shí)

7、對(duì)其諧波失真進(jìn)行了測(cè)試和仿真,結(jié)果表明在較低頻率范圍和較大輸入信號(hào)幅值的情況下,本文所建立的次級(jí)聲源非線性模型是可行的。將次級(jí)聲源非線性模型引入自適應(yīng)有源噪聲控制系統(tǒng),并以FXLMS算法為例,對(duì)單頻噪聲的有源控制進(jìn)行仿真。結(jié)果表明,采用非線性次級(jí)聲源模型的控制系統(tǒng)降噪量要遠(yuǎn)低于采用線性次級(jí)聲源模型的系統(tǒng),次級(jí)聲源非線性的大小對(duì)控制系統(tǒng)的降噪效果會(huì)產(chǎn)生較大的影響。
　　5.汽車內(nèi)部噪聲的有源控制實(shí)驗(yàn)研究
　　對(duì)汽車勻速、加速和

8、怠速運(yùn)行等多種工況下的車內(nèi)噪聲和懸架支點(diǎn)振動(dòng)進(jìn)行測(cè)試,并以所測(cè)加速度作為參考信號(hào)、所測(cè)車門揚(yáng)聲器到乘客耳朵處的傳遞函數(shù)作為次級(jí)通道傳遞函數(shù),對(duì)多種工況下的車內(nèi)噪聲有源控制進(jìn)行仿真,并對(duì)FXLMS和FELMS兩種算法所取得的聲品質(zhì)改善進(jìn)行了對(duì)比。測(cè)試了汽車空調(diào)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的噪聲與振動(dòng),并對(duì)其聲品質(zhì)的有源控制以及參考傳感器的布置進(jìn)行研究。結(jié)果表明,把參考傳聲器布置在冷卻風(fēng)扇附近、加速度計(jì)布置在空調(diào)系統(tǒng)出風(fēng)口位置時(shí),有源控制系統(tǒng)能取得