乘用车内发动机噪声的主动控制

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对于以传统内燃机驱动的乘用车来说,当汽车怠速或者低速行驶时发动机阶次噪声是车厢内噪声不可忽视的来源之一。为对发动机低频阶次噪声进行控制或消除,传统的被动控制方法使用吸声、隔声或消声等方法,需要在车上添加较多吸声、隔声材料,不利于车辆轻量化,而且上述方法对低频噪声的控制效果并不理想。而主动噪声控制(ANC)方法因其物理特性,能够较好消除低频噪声,并且不需要添加声学材料,因此ANC技术在噪声控制方面的应用越来越普遍。本文以发动机噪声为控制对象,首先基于自适应陷波器建立主动降噪系统进行分析研究。在简要介绍了滤波参考LMS算法和自适应陷波器工作原理后,在MATLAB/Simulink中建立单通道主动降噪和多通道主动降噪系统模型,并分别使用单频信号、汽车空挡发动机转速3000r/min左右时的原车噪声作为初级噪声进行仿真分析,仿真结果显示单频噪声和原车噪声中的目标阶次噪声基本完全被消除。软件仿真后基于NI DAQmx设备作为控制器在室内搭建了单通道和多通道主动降噪系统,并播放单频信号作为初级噪声进行试验验证,在误差麦克风处基本消除了单频初级噪声。之后在实车上针对发动机二阶噪声,基于DSP建立多通道主动降噪系统,并在不同挡位不同发动机转速工况下进行试验,试验结果显示在不同工况下四个头枕位置处的二阶噪声尖峰实现了较大程度的降低甚至消除,表明实车上的多通道ANC系统工作良好。另外,在汽车行驶时驾驶员与乘客对发动机声音的要求不同,驾驶员需要一定的车辆行驶状况反馈,而乘客需要相对安静的环境来休息。本文基于多通道Command-FxLMS算法,通过在驾驶员头枕和其它乘客头枕位置设定不同的阶次目标声音实现发动机声音的分区主动控制。首先在MATLAB/Simulink中建立单通道和多通道C-FxLMS算法模型进行仿真分析,然后以NI DAQmx为控制器在室内完成了验证。并基于DSP硬件平台,针对乘用车内二阶、三阶发动机噪声进行实车试验,在驾驶员与其它乘客位置实现了声音的分别控制,驾驶员位置消除二阶噪声的同时将三阶噪声提升到目标声压级,其他位置降低二阶噪声的同时维持原有较低水平的三阶噪声,表明发动机声音分区主动控制系统工作良好。
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