本发明专利技术属于农机噪声控制领域的一种利用声波干涉方式的主动噪声控制系统及噪声控制方法。本发明专利技术通过ＲＬＳ算法设计的新ＡＮＣ系统，该系统在驾驶室内对着噪声源发动机安装扬声器，麦克风放置在驾驶室内驾驶员头部位置扬声器和麦克风分别连接到控制器的自适应滤波器ＡＤＦ内更新滤波器的特征阵Ｈ，及ＲＬＳ算法的模块ＲＬＳ，噪声控制方法是在闭环系统中持续的产生与噪声反相的控制声音，以两者相互干涉作用以降低噪声，并且通过算法连续的调节自适应滤波器ＡＤＦ的特征阵Ｈ以便使被同步的修正噪声ｅ［ｎ］最小化。该系统在发动机以额定转速运转时驾驶员耳边噪声的ＳＰＬ和最大ＳＰＬ可分别降低约５－６ｄＢ和１８ｄＢ的降噪效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农机噪声控制领域，特别涉及消减拖拉机噪声的一种利用声波干涉 方式的主动噪声控制系统及噪声控制方法。技术背景农机噪声容易使驾驶员听觉疲劳、注意力不集中，以及可能的身体损伤，迫使 他们不得不以健康换安全。因此，研究者们提出致力于消减噪声的被动噪声控制措施，现有的降噪措施主要有(l)采用保护性工具进行声音防护；(2)在机器的内表 面用声吸收材料覆盖噪声的主要源头；(3)增强噪声传输路径的结构和蒙皮设计。上 述抗噪措施主要基于过时的被动机械技术，试图隔离或吸收噪声。虽然被动技术在 抗中频噪声(500 Hz - 2000 Hz)和高频噪声(大于2000 Hz)方面是有效的，但在抗低 频噪声(低于500 Hz)方面却无能为力。随着过去一些年来数字信号处理和计算机技术的显著进步，声音数据处理技术 也取得了很火的进展,从而使得设计包含从测量技术到控制技术的高效抗噪技术具 有了n]行性。利用声波干扰来降低机器振动和噪声的主动噪声控制(ANC)技术，目 前已有了很多相关的研究。与采用机械式的借助声绝缘或声吸收方法达到防止或至 少降低振动的传统被动噪声抑制技术不同的是，主动噪声抑制技术试图通过产生与噪声同幅度但具有相反相位的声波达到减噪目的，本专利技术将主动噪声控制技术用在 了拖拉机上。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出了一种利用声波干涉方式的主动噪声控制系统及噪声控制 方法。其特征在于，该系统选取机动车驾驶室为例，在驾驶室内对着噪声源发动机3 安装S扬声器1，M麦克风2放置在驾驶室内驾驶员头部位置用于接收此处的声音，S扬 声器1禾画麦克风2分别连接到控制器4的自适应滤波器ADF内更新滤波器的特征阵H，及RLS算法的模块RLS，该系统为单输入单输出FB-RLS系统，还采用两输入-两输出 FB - RLS系统。所述两输入-两输出FB - RLS系统的噪声仪6的位置对应于驾驶员头部的位置 5，两个用于测量偏差信号的M,麦克风2和M,麦克风2. 1放置在驾驶员耳朵附近， S,扬声器1和Sg扬声器1. 1放置在驾驶员后部，从驾驶员的后部向前分别产生控制 声音y, [n]和yjn]，控制声音与噪声d[n]在耳朵附近空间相互干涉，麦克风M,和M2 检测到干涉的结果由与噪声仪6连接的数据记录议7和FFT分析仪8进行分析，控 制系统连续的调节来自扬声器的控制声音，以便使由麦克风所检测的偏差噪声ejn] 和ejn]达到最小。所述偏差噪声的频率为O - 500 Hz。所述利用声波干涉方式的主动噪声控制方法是在闭环系统中持续的产生与噪声 d[n]反相的控制声音y[n]，控制声音y[n]和噪声d[n]两者的相互干涉作用以降低噪 声d[n]，在控制中融入RLS算法，使相互干涉的结果是它们的几何加或几何减，并且 产生y[n]控制信号的速度足够快，从而确保y[n]和d[n]的相位同步.并且通过算法连 续的调节自适应滤波器ADF的特征阵H以便使被同步的修正噪声e[n]最小化。 所述特征阵H采用LMS算法利用卜列方程更新滤波器的特征阵H表示 H[n + 1] = H[n] + 2一] D[n] (1) 或采用RLS算法利用下列方程更新滤波器的特征阵H表示 H[n + 1] = H[n] + e[n] K[n] (2) K[n]:(P[n-1]D[n])/(l+D'[n]P[n-l]D[n]) (3) P[n] = P[n - 1] - K[n]D'[n]P[n - 1] (4) 其中n为离散时间采样；P为收敛因子；H[n]为n时刻的滤波器特性，H [nMho[n]，h,[n]，…，h、—,[n])'; K[n]---增益向量；P[n]---输入信号相关阵的NX N转置矩阵(N为滤波器长度)；所述利用声波干涉方式的主动噪声控制过程为括耳朵附近估计信号的计算、产生控制信号、计算参考信号、更新逆相关矩阵P[n]，以及更新滤波器；在降噪过程 中需要反复的确定特征阵C，适时根据采集信号大小产生不同的音频信号来抑制噪声 信号。本专利技术的有益效果如下1、 发现反馈控制中包含RLS算法的FB-RLS系统，可以降低农机驾驶员耳边的噪声。2、 当将该系统用作降噪目的，在发动机以额定转速运转时驾驶员耳边噪声的 SPL和最大SPL可分别降低约5-6 dB和18 dB。3、 当将两输入-两输出FB - RLS系统安装在拖拉机上时，在驾驶员耳边附近相当 大区域内均有降噪效果。附图说明图1为包含反馈控制的一个简单ANC系统图。图2为以噪声波形显示的仿真结果。图3为以噪声的R M S值显示的仿真结果。图4为降低驾驶员头部噪声的FB-RLS主动噪声控制系统示意图。 图5为降噪算法过程图。 图6为电一声特性参数辨识方法示意图。 图7为两输入两输出FB-RLS系统。 图8为试验设备和控制系统示意图。图9为当停止的拖拉机开始以2600转/分运转时驾驶员头部周围的噪声数据 曲线。图10为采用和不采用FB-RLS控制系统时驾驶员头部的噪声消减结果对比。图ll驾驶员头部周围的噪声消减水平。具体实施方式本专利技术提出了一种。本专利技术通过RLS算法设计的新ANC系统，该系统选取机动车驾驶室为例，在驾驶室内对 着噪声源发动机3安装S扬声器1，M麦克风2放置在驾驶室内驾驶员头部位置用于接收 此处的声音，S扬声器1和M麦克风2分别连接到控制器4的自适应滤波器ADF内滤波器 的特征阵H，及RLS算法的模块RLS，该系统为单输入单输出FB-RLS系统，还采用两 输入-两输出FB-RLS系统。所述两输入-两输出FB - RLS系统的噪声仪6的位置对应于驾驶员头部的位置 5，两个用于测量偏差信号的M,麦克风2和M2麦克风2. 1放置在驾驶员耳朵附近， S,扬声器1和S^扬声器1. 1放置在驾驶员后部，从驾驶员的后部向前分别产生控制 声音y,[n]和y'」[ti]，控制声音与噪声d[n]在耳朵附近空间相互T涉，麦克风M,和M2 检测到干涉的结果由与噪声仪6连接的数据记录议7和FFT分析仪8进行分析，控 制系统连续的调节来自扬声器的控制声音，以便使由麦克风所检测的偏差噪声ejn] 和e,[n]达到最小。上述系统采用TMS320C25高速数字信号处理器(DSP)来实现，降低农机驾驶员耳 边的噪声。所述利用声波干涉方式的主动噪声控制方法是在闭环系统中持续的产生与噪声 d[n]反相的控制声音y[n]，控制声音y[n]和噪声d[n]两者的相互干涉作用以降低噪 声d[n]，在控制中融入RLS算法，使相互干涉的结果是它们的几何加或几何减，并且 产生y[n]控制信号的速度足够快从而确保y[n]和d[n]的相位同步.并且通过算法连 续的调节自适应滤波器ADF的特征阵H以便使被同步的修正噪声e[n]最小化。本专利技术所涉及的主要内容有1. 通过仿真确定RLS算法的降噪效果.2. 开发用于降噪的包含RLS算法的新ANC系统.3. 测试安装在拖拉机上的包含DSP的完整ANC系统.4. 采用所提出系统对驾驶员耳边噪声抑制效果进行评估. 下面结合附图，进一步说明本专利技术。RLS自适应算法图1所示为一个包含反馈控制的简爭ANC系统。该系统假定控制声音信号y[n]和 噪声d[n]两者的相互干涉作用的结果是它们的几何加或几何减，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用声波干涉方式的主动噪声控制系统，其特征在于，该系统选取机动车驾驶室为例，在驾驶室内对着噪声源发动机（３）安装Ｓ扬声器（１），Ｍ麦克风（２）放置在驾驶室内驾驶员头部位置，用于接收此处的声音，Ｓ扬声器（１）和Ｍ麦克风（２）分别连接到控制器（４）的自适应滤波器ＡＤＦ内更新滤波器的特征阵Ｈ，及ＲＬＳ算法的模块ＲＬＳ，该系统为单输入单输出ＦＢ－ＲＬＳ系统，或采用两输入－两输出ＦＢ－ＲＬＳ系统。
【技术特征摘要】
1.一种利用声波干涉方式的主动噪声控制系统，其特征在于，该系统选取机动车驾驶室为例，在驾驶室内对着噪声源发动机(3)安装S扬声器(1)，M麦克风(2)放置在驾驶室内驾驶员头部位置，用于接收此处的声音，S扬声器(1)和M麦克风(2)分别连接到控制器(4)的自适应滤波器ADF内更新滤波器的特征阵H，及RLS算法的模块RLS，该系统为单输入单输出FB-RLS系统，或采用两输入-两输出FB-RLS系统。2. 根据权利要求1所述利用声波干涉方式的主动噪声控制系统，其特征在于， 所述两输入-两输出FB - RLS系统的噪声仪(6)的位置对应于驾驶员头部的位置(5)， 两个用于测量偏差信号的M麦克风(2)和M,麦克风(2. 1)放置在驾驶员耳朵附近， S扬声器(1)和S,扬声器(1.1)放置在驾驶员后部，从驾驶员的后部向前分别产 生控制声音y,[n]和yjn]，控制声音与噪声d[n]在耳朵附近空间相互干涉，麦克风 吣和M2检测到干涉的结果由与噪声仪(6)连接的数据记录议(7)和FFT分析仪(8) 进行分析，控制系统连续的调节来自扬声器的控制声音，以便使由麦克风所检测的 偏差噪声e緒口 ejn]达到最小。3. 根据权利要求1所述利用声波干涉方式的主动噪声控制系统，其特征在于， 所述偏差噪声的频率为0 500 Hz。4. 一种利用声波干涉方式的主动噪声控制方法，其特征在于，所述利用声波干 涉方式的主动噪声控制方法是在闭环系统中持续的产生与噪声d[n]反相的控制声音 y[n]，控制声音y[n]和噪声d[n]两者的相互千涉作用以降低噪声d[...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭彦昆，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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