基于广义类Lorenz系统实现噪声主动控制方法的研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haizhi19841029
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舰船声隐身是海洋军事领域最为关注的问题,降低舰船辐射噪声是当前声隐身中最主要的研究课题。辐射噪声主要为低频线谱,传统的被动噪声控制针对低频噪声无法达到良好的控制效果,而主动控制可以克服这一缺点,目前已经展现出了巨大的商业价值,因而对主动噪声控制的研究成为近年来的热门课题。本文主要是基于广义类Lorenz系统,实现对舰船辐射噪声声波能量的抑制,通过混沌分析理论对主动噪声控制方法展开研究。首先,基于粘弹性流体N-S方程推导得到描述湍流问题的Lorenz系统,并以Lorenz系统作为水动力系统中声波相互作用的基质模型。添加低频余弦声波模拟噪声进一步构建含噪水动力系统模型,通过分岔曲线分析系统自身参数对系统行为的改变情况,通过计算Lyapunov指数随时间变化关系,定量分析系统发生混沌的程度大小。其次引入主动信号,通过时延反馈控制模块和外加周期激励(声源acoustic source)对水下含噪系统进行混沌控制,采取相轨迹图、分岔图、Poincaré截面、功率谱图和Lyapunov指数图对系统输出动力学特性进行定性定量分析,探讨了外激励幅值参数、频率参数及时延参数对系统输出处于拟周期运动、周期运动或混沌运动状态的影响。最后,给出舰船辐射噪声理论模型,将反馈模块作为声源控制器,添加激励信号对噪声声波进行抑制,通过施加声源前后固定频率下的噪声源能量值及能量变化值,明确了不同声源作用下噪声的抑制效果。研究表明,Lorenz系统瑞利参数的增加可以控制粘弹性流体形成不稳定性,控制系统为混沌状态。反馈与激励结合的主动控制方法可控制输出声波的频谱呈现连续谱状态,选择小幅值高频段激励源降噪效果最好,声波能量可降低26.67d B;外加声波发射的方向角度与低频辐射噪声角度相同时噪声抑制较好;选取适当的激励参数,多个激励可能获得更好噪声抑制效果。
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