一种风送式喷雾机的窄带主动降噪算法制造技术

本发明专利技术公开了一种风送式喷雾机的窄带主动降噪算法，包括根据转速器采集的转速信号，合成多个频率通道的噪声参考信号；根据所述噪声参考信号获取次级通道滤波后的噪声抵消信号；基于所述噪声抵消信号得到窄带主动降噪系统的输出误差信号；将误差信号的均方根差作为优化目标，将多个频率初始值代入遗传算法进行调频优化，实现窄带噪声的有效控制。本发明专利技术在大型的风送式喷雾机上使用了窄带主动降噪，使用非声学传感器采集噪音信号，避免了由于风机声压太大使采集噪音的麦克风产生声反馈现象，并且避免了啸噪等影响降噪效果的干扰因素，对风机噪声具有良好的降噪效果。

【技术实现步骤摘要】
一种风送式喷雾机的窄带主动降噪算法
本专利技术涉及风送式喷雾机
，更具体的说是涉及一种风送式喷雾机的窄带主动降噪算法。
技术介绍
风送式喷雾机是一种在农业和工业上较为常见的喷雾机器，广泛应用于农业喷药，工业降尘降温等领域，但是风送式喷雾机工作时会产生较大的噪音，对操作人员和附近居民造成危害，其中扇叶转动引起的气动噪音是风机噪音的主要成分。近年来在风机降噪方向的研究中，大部分是采用被动降噪的方法对噪声进行控制，即对风机的机械结构进行研究改进，通过改变扇叶倾斜角、导流体结构、导流片角度等来达到降低气动噪声和机械噪声的目的。对于低频噪声，单纯地改进结构很难显著地将其削弱，而降低低频噪声正是主动降噪的强项。因此，提供一种风送式喷雾机的主动降噪算法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种风送式喷雾机的窄带主动降噪算法，对风机噪声具有良好的降噪效果，尤其是低频噪声。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种风送式喷雾机的窄带主动降噪算法，包括：步骤1：根据转速器采集的转速信号，合成多个频率通道的噪声参考信号；步骤2：根据所述噪声参考信号获取次级通道滤波后的噪声抵消信号；步骤3：基于所述噪声抵消信号得到窄带主动降噪系统的输出误差信号；步骤4：将所述误差信号的均方根差作为优化目标，将多个频率初始值代入遗传算法进行调频优化，实现窄带噪声的有效控制。进一步，步骤1具体为：通过转速器采集的转速信号计算噪音频率：式中，fc为噪音频率，n为风机转速，单位为r/min或者rpm；z为风机叶片数目，i为谐波次数；通过所述噪音频率得到第i个通道的噪声参考信号：式中，和为降噪系统内部合成的频率为fc的参考信号，n为风机转速，ωi表示风机噪音信号中的第i个频道通道的角频率：ωi＝2πfc(4)。进一步，步骤2具体为：步骤21：将所述噪声参考信号通过次级通道估计滤波后，产生滤波参考信号和式中，和分别为和经过次级通道后产生的滤波参考信号，M和分别为次级通道估计的滤波器阶数和滤波器系数，n为风机转速；步骤22：所述滤波参考信号与输入次级信号各频率的离散傅里叶系数估计进行计算得到次级信号y(n)：式中，n为时间指数，q为频率通道个数，是输入次级信号各频率的离散傅里叶系数估计；步骤23：通过次级通道S(z)滤波后，得到所述噪声参考信号式中，n为时间指数，q为频率通道个数，sj为次级通道滤波器系数。进一步，步骤3具体为：采集期望噪声信号，并与所述噪声抵消信号相减计算输出误差信号：式中，d(n)表示采集到的出风口噪声，作为期望噪声信号，e(n)表示输出误差信号。进一步，优化目标为：式中，n表示采样点数，y表示每点的信号幅值。进一步，还包括采用自适应算法对信号进行滤波：滤波器的权值系数迭代公式为：式中，δ为步长更新迭代式：式中μ和α为算法的系数。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种风送式喷雾机的窄带主动降噪算法，在大型的风送式喷雾机上使用了窄带主动降噪，使用非声学传感器采集噪音信号，避免了由于风机声压太大使采集噪音的麦克风产生声反馈现象，并且避免了啸噪等影响降噪效果的干扰因素。并且采取了变步长的自适应算法，有效的提高了系统的收敛速度和降噪效果。采取了遗传算法对物理磨损和环境因素对非声学传感器造成的影响进行了改善，有效的改善了频率失调问题，使系统具有更小的稳态误差，进一步提升了系统的降噪性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的风送式喷雾机的窄带主动降噪算法流程图。图2为本专利技术的对比实验中初始风送式喷雾机出风口噪音时域图。图3为本专利技术的对比实验中初始风送式喷雾机出风口噪音频域图。图4为本专利技术的对比试验中初始噪音声压级图。图5为本专利技术的对比试验中存在1％频率失调量时降噪后频谱图。图6为本专利技术的对比试验中存在1％频率失调量时降噪后声压级图。图7为本专利技术的遗传算法迭代数值图。图8为本专利技术的经调频后算法降噪时域信号图。图9为本专利技术的调频降噪后频谱图。图10为本专利技术的调频降噪后声压级图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种风送式喷雾机的窄带主动降噪算法，通过转速器采集风机的转速信号，根据转速与风机噪音频率的关系，利用转速信号合成多个频率通道的风机降噪系统的参考信号，每个频率通道的噪音信号单独进行降噪，所有频率通道通过自适应算法处理后合成，得到最终的风送式喷雾机降噪信号。目的之二在于解决由于使用非声学传感器采集噪音引起的频率失调问题，加入了遗传算法，以转速器采集的转速作为初始转速信号进行迭代优化，进一步提升了算法的收敛速度和稳态误差。具体包括以下步骤：同步信号由转速器采集的转速信号，通过公式(1)计算出风机噪音基频及其多次谐波：式中，n为风机转速，单位为r/min或者rpm；fc为噪音频率；z为风机叶片数目，i为谐波次数。旋转噪声在基频或者多次谐波(基频的整数倍)达到峰值。计算得到频率后，对于第i频率通道中的第i个参考信号由正弦和余弦信号给出：其中，和为降噪系统内部合成的频率为fc的参考信号，ωi表示转速器采集转速信号后得到的角频率：ωi＝2πfc(4)参考信号注入系统后，经过次级通道估计滤波产生滤波参考信号和式中，和分别为和经过次级通道后产生的滤波参考信号，M和分别为次级通道估计的滤波器阶数和滤波器系数，经过次级通道S(z)得到噪音参考信号其中，n为时间指数，q为频率通道个数，y(n)为输入次级信号：其中，n为时间指数，q为频率通道个数，是输入次级信号各频率的离散傅里叶系数估计。是整个系统的降噪信号，则整个系统的误差信号为：其中，d(n)是采集到的风送式喷雾机的出风口噪音。为了使降噪的误差信号尽可能的小，本专利技术选取了变步长的自适应算法NLMS算法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风送式喷雾机的窄带主动降噪算法，其特征在于，包括：/n步骤1：根据转速器采集的转速信号，合成多个频率通道的噪声参考信号；/n步骤2：根据所述噪声参考信号获取次级通道滤波后的噪声抵消信号；/n步骤3：基于所述噪声抵消信号得到窄带主动降噪系统的输出误差信号；/n步骤4：将所述误差信号的均方根差作为优化目标，将多个频率初始值代入遗传算法进行调频优化，实现窄带噪声的有效控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种风送式喷雾机的窄带主动降噪算法，其特征在于，包括：
步骤1：根据转速器采集的转速信号，合成多个频率通道的噪声参考信号；
步骤2：根据所述噪声参考信号获取次级通道滤波后的噪声抵消信号；
步骤3：基于所述噪声抵消信号得到窄带主动降噪系统的输出误差信号；
步骤4：将所述误差信号的均方根差作为优化目标，将多个频率初始值代入遗传算法进行调频优化，实现窄带噪声的有效控制。


2.根据权利要求1所述的一种风送式喷雾机的窄带主动降噪算法，其特征在于，步骤1具体为：
通过转速器采集的转速信号计算噪音频率：



式中，fc为噪音频率，n为风机转速，单位为r/min或者rpm；z为风机叶片数目，i为谐波次数；
通过所述噪音频率得到第i个通道的噪声参考信号：






式中，和为降噪系统内部合成的频率为fc的参考信号，ωi表示转速器采集转速信号后得到的角频率：
ωi＝2πfc(4)。


3.根据权利要求2所述的一种风送式喷雾机的窄带主动降噪算法，其特征在于，步骤2具体为：
步骤21：将所述噪声参考信号通过次级通道估计滤波后，产生滤波参考信号和






式中，和分别为和经过次级通道后产生的滤波参考信号，M和分别为...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙道宗，占旭锐，刘思菁，宋淑然，薛秀云，房三虎，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44