一种基于主动控制的汽车车内低频道路噪声控制方法技术

本发明专利技术提供一种控制汽车车内低频道路噪声的方法，通过修改车身的传递函数，使车身在受到外界激励时，车身的振动幅度处于较低水平，通过作动器施加的反馈力修改车身的共振频率，避免车身共振频率与车内声学空腔共振频率重叠，在无需对汽车车身做较大改动的情况下，有效降低外界激励引起的车身振动及声辐射，避免车身与车内声腔产生耦合共振。免车身与车内声腔产生耦合共振。免车身与车内声腔产生耦合共振。

【技术实现步骤摘要】
一种基于主动控制的汽车车内低频道路噪声控制方法


[0001]本专利技术涉及汽车NVH，具体涉及一种控制汽车车内低频道路噪声的方法。

技术介绍

[0002]汽车车内低频道路噪声的治理是汽车NVH控制的技术难题。其中低频敲鼓声是汽车车内低频道路噪声的一个典型案例。汽车低频敲鼓的机理主要为汽车车身与车内声学空腔之间产生的声振耦合现象。来自路面的激励通过汽车轮胎
‑
悬架系统
‑
车身进行传递，引起车身低频振动并向车内辐射类似敲鼓声的低频噪声。如果路面激励频率与车身共振频率接近时，车内敲鼓声会进一步放大，引起乘客不舒服的压耳感。目前对汽车低频敲鼓声的常用治理方法包括：方法1，在车身增加质量块或刚度以修改车身振动特性；方法2，在车身安装吸振器以耗散振动能量等。然而，在方法1中，采用在车身增加质量块不利于汽车轻量化，且通过在车身焊接加强筋等方法增加刚度对车身改动较大。在方法2中，在车身安装吸振器需要一定的安装空间，安装吸振器通常情况下会受到汽车结构设计的限制。
[0003]因此，在现有控制方法上，有必要设计一种新的汽车低频道路噪声，即低频敲鼓声的控制方法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术在控制方法上存在的问题，本专利技术提供一种控制汽车车内低频道路噪声的方法，目的是在无需对汽车车身做较大改动的情况下，有效降低外界激励引起的车身振动及声辐射，避免车身与车内声腔产生耦合共振。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术提出的控制汽车车内低频道路噪声的方法所依据的基本原理为：一个系统的响应特征(即传递函数)跟该系统的特征频率有关，通过主动控制方法修改一个系统的特征频率可以改变该系统的响应特征。
[0007]以下，首先对本专利技术所述的汽车车内低频道路噪声控制方法的理论原理与推导过程阐述如下：
[0008]将动态汽车的车身考虑成一个质量为M，阻尼为C，刚度为K的动态系统，受到外界激励F，其振动控制方程为
[0009][0010]其中u为通过作动器额外施加的作用力。
[0011][0012]其中，b为作动器的分布位置，g和f为与车身的振动位移响应与振动速度响应对应的增益，x(t)为测量得到的车身振动位移，为测量得到的车身振动速度；T为转置符号。
[0013]合并方程(1)与(2)并进行拉普拉斯变换，得到车身的新的传递函数
[0014][0015]施加控制之前，车身的传递函数为
[0016]H(s)＝(Ms2+Cs+K)
‑1ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0017]对比方程(3)与(4)可见，施加控制后车身的等效阻尼变为C+bf
T
，车身的等效刚度变为K+bgT。将施加控制后的车身传递函数用施加控制之前的传递函数H(s)来表示，可得
[0018][0019]通过求解1+(g+sf)
T
H(s)b＝0可得施加控制后的车身的共振频率μ。若施加控制之前的车身传递函数H(s)已知，通过设定作动器位置向量b与施加控制后的车身共振频率{μ1μ2···
μ
2n
}可以求得与车身振动位移与车身振动速度对应的增益g与f。
[0020]上述关系满足
[0021](g+μ
k
f)
T
H(μ
k
)b＝
‑
1，k＝1，2，
···
，2n
ꢀꢀ
(6)
[0022]定义r
k
＝H(μ
k
)b得到
[0023][0024]通过对G矩阵求逆可以得到与车身振动位移与车身振动速度对应的增益g与f。利用该控制方法，可以修改车身的传递函数，达到降低车身振动与车内噪声的目的。
[0025]在实践中，外界激励与车身固有频率接近时，车身振动幅度会大幅提高，进而引起较明显的车内噪声。基于以上理论原理，本专利技术即提出一种主动控制方法，通过修改车身的传递函数，使车身在受到外界激励时，车身的振动幅度处于较低水平，此外，通过作动器施加的反馈力修改车身的共振频率，避免车身共振频率与车内声学空腔共振频率重叠。通过以上调节达到降低车内低频道路噪声的目的。
[0026]具体地，本专利技术提出的控制汽车车内低频道路噪声的方法，主要包括如下包括步骤：
[0027]步骤1，在在引起车内低频道路噪声的车身关键部位布置振动传感器，进行静态测试：在汽车上随机施加激励，测量并获取汽车车身上布置振动传感器位置的振动信号。
[0028]步骤2，利用在车身上布置的测量点测得的振动信号频谱，获得车身的传递函数H(s)，并分析出汽车车身的共振频率。
[0029]步骤3，利用车身共振频率与车内声腔的共振频率差异不小于2Hz的避频原则对车身的共振频率进行调整；根据车身共振频率的调整幅度与车身的传递函数计算出与车身振动位移与车身振动速度对应的增益g与f。
[0030]步骤4，在汽车运行状态下，测量并获取汽车车身上传感器位置的振动位移及振动速度信号。通过将车身振动位移与车身振动速度乘以各自对应的增益计算出需要施加到车身的控制力：
[0031][0032]其中，x(t)为测量得到的车身振动位移，为测量得到的车身振动速度；T为转置符号。
[0033]步骤5，在汽车车身关键部位安装作动器，对车身施加反馈控制力Fc＝bu(t)，达到修改汽车车身传递函数，进而控制汽车车内低频道路噪声的目的，其中b为反馈力的位置向量。
[0034]根据本专利技术的实施例，所述步骤2是根据测量得到的车身振动信号的频谱H(ω)，ω为频率，并对其进行拉普拉斯变换s＝jω，得出车身的传递函数为H(s)。
[0035]进一步地，所述根据对车身共振频率的调整幅度与车身的传递函数计算出与车身振动位移与车身振动速度对应的增益g与f具体是：利用测量到的车身振动信号分析出车身的共振频率；在外界激励频率接近该共振频率时，车身的振动幅度被放大，因此，车身共振频率为车身传递函数的极点，通过增加主动反馈控制的方法将车身原有的共振频率置换成新的频率，以此修改车身的传递函数，然后计算出对应的增益g与f。
[0036]进一步地，修改车身的传递函数，是将车身原来的传递函数H(s)修改成车身新的传递函数：
[0037][0038]b为作动器的分布位置，g和f为与车身测量点位置的振动位移响应与振动速度响应对应的增益，H(s)为施加控制之前的车身传递函数，为施加控制之后的车身传递函数，s＝jω，ω为频率。
[0039]根据本专利技术的实施例，根据如下公式计算出系统增益g与f：
[0040](g+μ
k
f)
T
H(μ
k
)b＝
‑
1，k＝1，2，
…
，2n
[0041]定义r
k
＝H(μ
k
)b得到
[0042][本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制汽车车内低频道路噪声的方法，其特征在于，包括步骤：步骤1，在车身关键部位布置振动传感器，进行静态测试：在汽车上随机施加激励，测量并获取汽车车身上布置振动传感器位置的振动信号；步骤2，利用测得的振动信号频谱，获得车身的传递函数H(s)，并分析出车身共振频率；步骤3，利用车身共振频率与车内声腔的共振频率差异不小于2Hz的避频原则对车身的共振频率进行调整；根据车身共振频率的调整幅度与车身的传递函数计算出与车身振动位移与车身振动速度对应的增益g与f；步骤4，在汽车运行状态下，测量并获取车身上振动传感器位置的振动位移及振动速度信号；通过将车身振动位移与车身振动速度乘以各自对应的增益计算出需要施加到车身的控制力u(t)：其中，x(t)为测量得到的车身振动位移，为测量得到的车身振动速度；
T
为转置符号；步骤5，在汽车车身关键部位安装作动器，对车身施加反馈控制力Fc＝bu(t)，达到修改汽车车身传递函数，进而控制汽车车内低频道路噪声的目的，其中b为反馈力的位置向量。2.根据权利要求1所述的控制汽车车内低频道路噪声的方法，其特征在于，所述步骤2是根据测量得到的车身振动信号的频谱H(ω)，ω为频率，并对其进行拉普拉斯变换s＝jω，得出车身的传递函数为H(s)。3.根据权利要求2所述的控制汽车车内低频道路噪声的方法，其特征在于，所述根据对车身共振频率的调整幅度与车身的传递函数计算出与车身振动位移与车身振动速度对应的增益g与f具体是：利用测量到的车身振动信号分析出车身的共振频率；在外界激励频率接近该共振频率时，车身的振动幅度被放大，因此，车身共振频率为车身传递函数的极点，通过增加主动反馈控制的方法将车身原有的共振频率置换成新的频率，以此修改车身的传递函数，然后计算出对应的增益g与f。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，庞剑，廖祥凝，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：