【摘 要】
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随着汽车技术的日益发展,车内噪声水平也越发受到人们的重视。传统的被动噪声控制技术通过隔音、吸声等方式来降低车内噪声水平,但由于低频噪声具有较强穿透能力,传统被动噪声控制技术无法有效将其抑制。主动噪声控制技术通过车内扬声器产生与原噪声幅值相同、相位相反的声波来抵消低频噪声,可以有效控制低频噪声。本文针对汽车发动机产生的低频噪声,运用主动噪声控制技术,基于发动机转速信息构造出前馈主动降噪系统的参考信号
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随着汽车技术的日益发展,车内噪声水平也越发受到人们的重视。传统的被动噪声控制技术通过隔音、吸声等方式来降低车内噪声水平,但由于低频噪声具有较强穿透能力,传统被动噪声控制技术无法有效将其抑制。主动噪声控制技术通过车内扬声器产生与原噪声幅值相同、相位相反的声波来抵消低频噪声,可以有效控制低频噪声。本文针对汽车发动机产生的低频噪声,运用主动噪声控制技术,基于发动机转速信息构造出前馈主动降噪系统的参考信号,采用改进SPSA(Simultaneous Perturbation Stochastic Approximation)算法对车内低频噪声进行控制,显著降低了车内低频噪声。首先,分析噪声对人体的危害以及主动降噪的技术特点,进一步对车内噪声与发动机噪声源进行理论分析,得出车内低频噪声主要由发动机产生且与其转速相关,把发动机转速作为主动降噪系统的参考信号,给出了生成参考信号的表达式。其次,通过对前馈式、反馈式、混合式三种主动控制系统结构的分析,基于车内噪声的特点和主动噪声控制的运算量,选择前馈式控制结构。对主动噪声控制算法(LMS算法、FXLMS算法)、启发式算法(ABC算法)和SPSA算法进行理论分析,比较了各算法的特点。引入ABC(Artificial Bee Colony)算法对SPSA算法的步长进行改进,并通过测试函数验证和仿真分析。结果表明,与LMS、FXLMS、SPSA算法相比较,改进后的SPSA算法提高了收敛速度和稳定性,并可不依赖次级路径而实现良好的降噪效果,提升了降噪系统的运算效率。最后,通过SIMCENTER 3D声学软件对发动机激励下的车腔声振耦合特性进行仿真分析,得到150Hz、300Hz发动机激励下的车腔声压云图和驾驶员耳旁附近379.1Hz的声压峰值点。通过实车噪声信号采集,记录驾驶员头部附近的噪声集中频率和车窗振动频率并导入MATLAB中。对不同发动机转速下四种算法的收敛速度进行仿真对比,同时运用SPSA算法和改进SPSA算法进行降噪仿真分析,结果表明改进SPSA算法明显优于其他算法,能够使车内噪声量平均降低9.8d B,可为控制车内低频噪声提供一种有效的方法。
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