近年来,国际海事组织和国内外船级社针对船舶噪声制定了严格的规范标准,有效降低船舶噪声已经成为急需解决的问题,尤其是让人员敏感的低频噪声。船用柴油机作为船舶的主要动力设备,对机体进行减振降噪处理后,其排气噪声成为船舶噪声的主要来源。如果能够有效降低船用柴油机排气噪声,船舶的舒适性将得到较大提升。目前传统排气消声器能够有效降低中、高频段噪声,而对于低频段排气噪声只能通过增大腔体体积来进行控制。由于实际船舶中排气管道的空间限制,尤其是目前大多船舶都加装了脱硫脱硝等SCR/EGC系统,较难安装体积过大的消声器,过多抗性腔的引入还会增大排气背压进而降低柴油机的效率和经济性。噪声主动控制（Active Noise Control,ANC）技术对于低频噪声具有很好的控制效果,近年来已经发展成为噪声控制领域的热点之一。柴油机排气ANC系统的引入,能够降低柴油机排气背压从而提高功率,为我国实现“碳达峰”的目标储备技术。本文通过对ANC系统的理论分析,开创性地设计了在柴油机多工况下能够有效控制至少5条线谱且降噪量在8d B（A）以上的船用柴油机排气ANC系统并进行了试验验证。首先,本文从声学基本原理出发,研究分析了一维管道内ANC系统的实现条件和原理,并结合试验采集数据和软件仿真结果对船用柴油机排气噪声声场特性进行了研究分析,为在柴油机排气管道内运用ANC系统提供依据。进一步论述了自适应滤波算法的原理及性能,提出了适用于柴油机排气ANC系统的次级通路建模方法。由于柴油机排气温度高、流速快等特点,同时为了避免次级声源（扬声器）对直接测量噪声参考信号造成影响,本文提出通过采集柴油机转速信号生成与排气噪声强相关的参考信号。进而,得出基于数字信号处理技术（Digital Signal Processing,DSP）的单通道前馈型柴油机排气ANC系统总体设计思路。其次,进行了柴油机排气ANC系统的硬件选型设计。综合考虑运算能力和经济性,开展了基于TMS320F28335主控芯片的DSP控制器的设计研究;进行了次级声源附近排气管道内温度场的仿真分析,设计了耐高温扬声器,并选型了耐高温传声器;针对柴油机排气高噪声的特点,设计了满足柴油机排气ANC系统次级声源发声性能要求的大功率功放。然后,设计开发了柴油机排气ANC系统的控制程序。根据本文ANC系统总体设计思路分别设计出次级通路建模子程序、噪声参考信号生成子程序和控制算法子程序。由于柴油机排气噪声ANC系统需要有较高的实时性和较大运算量,提出一种改进的低延迟子带滤波算法,通过MATLAB/Simulink仿真分析,验证了该算法具有较快的收敛速度和较好的控制效果。最后,通过模拟和配机试验进行ANC系统性能验证。搭建了模拟柴油机排气管道试验台架,设计的ANC系统在20～300Hz频段内实现多线谱降噪,总声压级降低了14.9d B（A）,其中120Hz特征频率下降噪量达到了42.3d B（A）,验证了设计的ANC系统和算法的合理、有效;进一步开展了柴油机多工况配机试验,结果表明多工况下300Hz频段内排气噪声能够实现至少5条线谱8d B（A）以上的降噪量,总声压级也降低了9.3d B（A）以上。综合模拟和配机试验,本文设计的船用柴油机排气ANC系统具有良好的控制效果和稳定性,为实船应用提供了技术支撑。