发动机阶次噪声的变参考信号、变步长混合控制方法及系统技术方案

本发明专利技术的目的是提供一种发动机阶次噪声的变参考信号、变步长混合控制方法及系统，其包括如下步骤：S1，基于发动机转速信号和档位信号获取参考信号；S2，基于S1获取的参考信号和权重系数，计算得到扬声器阵列的激励信号；S3，对S1获取的参考信号进行滤波处理，并基于误差信号和滤波后的参考信号更新下一时刻的权重系数；S4，根据发动机阶次噪声的控制效果，修正参考信号幅值和控制算法的步长，以保证误差信号≤设定值。其能够通过参考信号幅值及步长双参数匹配策略实现发动机阶次的主动降噪，提升驾乘舒适性。提升驾乘舒适性。提升驾乘舒适性。

【技术实现步骤摘要】
发动机阶次噪声的变参考信号、变步长混合控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及噪声主动控制领域，具体涉及发动机阶次噪声的变参考信号、变步长混合控制方法及系统。

技术介绍

[0002]在新一轮产业和技术变革的推动下，软件定义汽车成为汽车产业新趋势。在振动噪声控制领域，采用传统的被动控制方法如添加吸声材料、吸振器、加强板件结构等，其降低低频噪声的效果有限。结合软硬件性能的高速提升，噪声主动控制(ANC，Active Noise Control)技术得到了快速发展。ANC主要是利用扬声器产生与原始噪声信号频率、幅值相同，相位相反的声音信号，在目标区域内实现原始噪声信号和扬声器产生的声音信号叠加相互抵消，从而达到降噪功能。
[0003]作为车内噪声的主要组成部分，发动机噪声主要表现为阶次噪声。因此发动机主动降噪(ENC,Engine Noise Control)方法通常以阶次降噪为目的，常用算法为基于滤波
‑
x最小均方(Filter
‑
x Least Mean Square，FXLMS)的陷波控制算法。
[0004]CN111564151A公开了一种车内发动机阶次噪声的窄带主动降噪优化系统，针对汽车在实际行驶过程中发动机转速存在波动的情况，提出转速平滑方法，构建平稳的参考信号，提升了算法的收敛性能和降噪效果，但未分析变步长和变参考信号幅值对降噪效果的影响。
[0005]CN111128111A公开了一种发动机主动噪声控制的变步长前馈控制系统及控制方法，基于发动机噪声的峰值点特征，提出了步长自适应变化的算法，结果显示相比于固定步长，变步长的算法可以获得更好的降噪效果，但未考虑变参考信号幅值的情况。
[0006]基于滤波
‑
x最小均方的陷波控制算法，目前主要通过变步长、转速平滑等方法来提升降噪效果，未分析变参考信号幅值对降噪效果的影响。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种发动机阶次噪声的变参考信号、变步长混合控制方法及系统，其能够通过参考信号幅值及步长双参数匹配策略实现发动机阶次的主动降噪，提升驾乘舒适性。
[0008]本专利技术所述的发动机阶次噪声的变参考信号、变步长混合控制方法，其包括如下步骤：
[0009]S1，基于发动机转速信号和档位信号获取参考信号；
[0010]S2，基于S1获取的参考信号和权重系数，计算得到扬声器阵列的激励信号；
[0011]S3，对S1获取的参考信号进行滤波处理，并基于误差信号和滤波后的参考信号更新下一时刻的权重系数；
[0012]S4，根据发动机阶次噪声的控制效果，修正参考信号幅值和控制算法的步长，以保证误差信号≤设定值。
[0013]进一步，S1中参考信号包括正弦信号和余弦信号，计算式为：
[0014][0015]式中，x
1i
(t)为第i个余弦参考信号，x
2i
(t)为第i个正弦参考信号；
[0016]A
i
(t)＝f1(rpm(t),g(t),O
i
)为第i个参考信号的幅值，基于发动机转速信号、档位信号及发动机阶次可调；
[0017]rpm(t)为发动机转速信号，g(t)为变速器档位信号，O
i
为第i个阶次，i＝{1,2,...,N}，N为需要降噪的发动机阶次总数；t为离散时间序号。
[0018]进一步，S2中扬声器阵列的激励信号的计算式为：
[0019][0020]式中，y
l
(t)为第l个扬声器的激励信号，w
1li
(t)为第l个扬声器的第i个阶次的第一权重系数，w
2li
(t)为第l个扬声器的第i个阶次的第二权重系数；l＝{1,2,...,L}，L为扬声器数量；i＝{1,2,...,N}，N为需要降噪的发动机阶次总数。
[0021]进一步，S3中的滤波处理具体为：基于扬声器阵列与误差麦克风阵列间的时域估计传递函数，计算参考信号的滤波信号，计算式为
[0022]式中，为第i个余弦参考信号的滤波信号，为第i个正弦参考信号的滤波信号，x
1i
(t)为第i个余弦参考信号，x
2i
(t)为第i个正弦参考信号，为第l个扬声器到第m个误差麦克风处的时域估计传递函数；
[0023]i＝{1,2,...,N}，N为需要降噪的发动机阶次总数；l＝{1,2,...,L}，L为扬声器数量；m＝{1,2,...,M}，M为麦克风数量；t为离散时间序号。
[0024]进一步，S3中更新下一时刻的权重系数计算式为：
[0025][0026]式中，w
1li
(t+1)为t+1时刻时，第l个扬声器的第i个阶次的第一权重系数，w
2li
(t+1)为t+1时刻时，第l个扬声器的第i个阶次的第二权重系数；
[0027]w
1li
(t)为S2中t时刻时第l个扬声器的第i个阶次的第一权重系数，w
2li
(t)为S2中t时刻时第l个扬声器的第i个阶次的第二权重系数；
[0028]μ
i
(t)＝f2(rpm(t),g(t),O
i
)为控制算法的步长，基于发动机转速信号、档位信号及发动机阶次可调；
[0029]为第i个余弦参考信号的滤波信号，为第i个正弦参考信号的滤波信号；
[0030]e
m
(t)为第m个误差麦克风的误差信号；
[0031]i＝{1,2,...,N}，N为需要降噪的发动机阶次总数；l＝{1,2,...,L}，L为扬声器数量；m＝{1,2,...,M}，M为麦克风数量；t为离散时间序号。
[0032]进一步，e
m
(t)的计算式为e
m
(t)＝s
m
(t)+d
m
(t)，s
m
(t)为第m个误差麦克风处扬声器阵列发出的声音信号，d
m
(t)为第m个误差麦克风处的原始噪声信号。
[0033]进一步，s
m
(t)的计算式为
[0034]式中，y
l
(t)为第l个扬声器的激励信号，h
lm
(t)为第l个扬声器到第m个误差麦克风处的时域传递函数，*表示卷积运算。
[0035]一种发动机阶次噪声的变参考信号、变步长混合控制系统，包括CAN总线、ENC控制算法集成单元、数模转换器、功率放大器、扬声器阵列和误差麦克风阵列；所述CAN总线用于采集发动机转速信号和变速器挡位信号，所述误差麦克风阵列用于采集各个测点实时的误差信号；所述CAN总线和误差麦克风阵列与ENC控制算法集成单元输入端连接，ENC控制算法集成单元输出端连接数模转换器，所述数模转换器通过功率放大器与扬声器阵列连接；ENC控制算法集成单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发动机阶次噪声的变参考信号、变步长混合控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，基于发动机转速信号和档位信号获取参考信号；S2，基于S1获取的参考信号和权重系数，计算得到扬声器阵列的激励信号；S3，对S1获取的参考信号进行滤波处理，并基于误差信号和滤波后的参考信号更新下一时刻的权重系数；S4，根据发动机阶次噪声的控制效果，修正参考信号幅值和控制算法的步长，以保证误差信号≤设定值。2.根据权利要求1所述的发动机阶次噪声的变参考信号、变步长混合控制方法，其特征在于，S1中参考信号包括正弦信号和余弦信号，计算式为：式中，x
1i
(t)为第i个余弦参考信号，x
2i
(t)为第i个正弦参考信号；A
i
(t)＝f1(rpm(t),g(t),O
i
)为第i个参考信号的幅值，基于发动机转速信号、档位信号及发动机阶次可调；rpm(t)为发动机转速信号，g(t)为变速器档位信号，O
i
为第i个阶次，i＝{1,2,...,N}，N为需要降噪的发动机阶次总数；t为离散时间序号。3.根据权利要求1或2所述的发动机阶次噪声的变参考信号、变步长混合控制方法，其特征在于，S2中扬声器阵列的激励信号的计算式为：式中，y
l
(t)为第l个扬声器的激励信号，w
1li
(t)为第l个扬声器的第i个阶次的第一权重系数，w
2li
(t)为第l个扬声器的第i个阶次的第二权重系数；l＝{1,2,...,L}，L为扬声器数量；i＝{1,2,...,N}，N为需要降噪的发动机阶次总数。4.根据权利要求1或2所述的发动机阶次噪声的变参考信号、变步长混合控制方法，其特征在于，S3中的滤波处理具体为：基于扬声器阵列与误差麦克风阵列间的时域估计传递函数，计算参考信号的滤波信号，计算式为式中，为第i个余弦参考信号的滤波信号，为第i个正弦参考信号的滤波信号，x
1i
(t)为第i个余弦参考信号，x
2i
(t)为第i个正弦参考信号，为第l个扬声器到第m个误差麦克风处的时域估计传递函数；i＝{1,2,...,N}，N为需要降噪的发动机阶次总数；l＝{1,2,...,L}，L为扬声器数量；m
＝{1,2,...,M}，M为麦克风数量；t为离散时间序号。5.根据权利要求1或2所述的发动机阶次噪声的变参考信号、变步长混合控制方法，其特征在于，S3中更新下一时刻的权重系数计算式为：式中，w
1li

【专利技术属性】
技术研发人员：廖祥凝，庞剑，李辉，王辉，谢灿，
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：