一种解耦误差传感器布局信息的次级声源布局优化方法技术

本发明专利技术提出一种解耦误差传感器布局信息的次级声源布局优化方法，采用球形传声器阵列采样初级声场，在次级声源布局优化过程中，不涉及误差传感器布局信息，针对具体的初级声场，只优化出一种次级声源布局。确定次级声源布局后，根据具体控制区域，再进行误差传感器布局的优化，从而实现了次级声源布局和误差传感器布局的解耦，二者的优化过程可以独立分开，大大减小工作量，缩短有源控制系统的研发周期。

An optimization method of secondary sound source layout for decoupling error sensor layout information

【技术实现步骤摘要】
一种解耦误差传感器布局信息的次级声源布局优化方法
本专利技术属于有源噪声控制领域，涉及一种自由空间内部声场有源噪声控制系统的次级声源布局优化方法。
技术介绍
有源噪声控制(activenoisecontrol，ANC)是一种利用声波相消性干涉原理，人为调节次级声源强度实现低频噪声控制的降噪新技术。决定ANC系统降噪量的因素有多种，其中第一要素是初级声源及初级声场特性，它是有源控制技术面对的客观因素，是不可变更的。在可设计的因素中，次级声源布局(指次级声源的个数和在空间中的位置)居首，它决定了所能达到的系统性能的上限。受系统实现代价(运算能力、硬件复杂度等)的限制，ANC系统应用于实际工程中必须优化次级声源布局。对于自由声场和规则空间中的驻波声场，人们已经给出了次级声源布局准则。然而，实际中初级声场特性多样，几何空间形状复杂，这些准则并无实用价值。实际开发中，工程人员一般凭借经验，通过试验不同的次级声源布局方案，从中选择最优组合。这导致系统的调试周期极长，研制费用极大。为此，国内外学者研究了很多次级声源布局优化方法，主要可分为四类：①基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种解耦误差传感器布局信息的次级声源布局优化方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：在自由空间待控制区域建立球坐标系；在以球坐标系原点O为中心、R

【技术特征摘要】
1.一种解耦误差传感器布局信息的次级声源布局优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：在自由空间待控制区域建立球坐标系；在以球坐标系原点O为中心、RL为半径的球面上均匀选取Lc个备选次级声源位置xl＝[RL,φl,θl]T，l＝1,2,...,Lc，其中φl为方向角，θl为俯仰角；并确保噪声源均位于以RL为半径的球面包围区域ΩL外部；
步骤2：在区域ΩL内放置球形传声器阵列，阵列中心位于球坐标系原点O，球形阵列半径为R，阵列上各传声器位置为xm＝[R,φm,θm]T，m＝1,2,...,M，M为传声器个数；利用该阵列采样初级声场，在频率f下，得到初级声场声压向量其中表示复数集；
步骤3：按照α＝(THT+βI)-1THp计算初级声场球谐展开系数向量其中V是球谐展开系数截断阶数；I是维度为(V+1)2×(V+1)2的单位矩阵；β＞0为Tikhonov正则化参数；(·)H表示共轭转置；T＝YB，为球谐函数矩阵，为径向函数对角矩阵，二者具体元素分别为
第m行i列元素，μ＝i-1-ν-ν2
第i个对角元素，[B]i,i＝bν(kR)，
其中为第ν阶第μ次球谐函数，bν(·)为第ν阶径向函数；
步骤4：构造声传输阻抗展开系数矩阵其具体元素为
第i行l列元素，μ＝i-1-ν-ν2
式中，ρ为空气密度，k＝2πf/c为波数，c为声速，Γ的第l列表示第l个备选次级声源的声传输阻抗展开系数向量；
步骤5：按照构造Lasso问题，其中是待求的备选次级声源强度向量；λ∈(0,||ΓHα||∞]是稀疏度调节参数，||·||∞表示无穷范数，||·||2表示L2范数，||·||1表示L1范数；
步骤6：求解步骤5中构造的Lasso问题，得到备选次级声源强度向量q；q中非零元素对应的次级声源位置为选择激励的次级声源位置，非零元素个数为选择激励的次级声源个数，进而得到了频率f下的次级声源布局。


2.根据权利要求1所述一种解耦误差传感器布局信息的次级声源布局优化方法，其特征在于：步骤5中，稀疏度调节参数λ数值越大，q越稀疏或者越可压缩，选择激励的次级声源个数越少。


3.根据权利要求1或2所述一种解耦误差传感器布局信息的次级声源布局优化方法，其特征在于：步骤5中，稀疏度调节参数λ采用Lmax方法确定，具体过程如下：
步骤5.1：在λ取值区间(0,||ΓHα||∞]上均匀选取Nλ个点λn，n＝1,...,Nλ；
步骤5.2：计算每个λn对应的激励次级声源个数Lact＝||q||0和最小二乘项的值，其中||...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈克安，胥健，王磊，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61