專利名稱：一種變壓器噪聲有源控制算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有源噪聲控制系統(tǒng)的噪聲控制算法。對(duì)于變壓器噪聲具有的諧波特性提出了一種有源控制改進(jìn)算法。
背景技術(shù)：
變壓器噪聲主要來源于鐵心，鐵心在交變的磁通作用下，由于磁致的伸縮，發(fā)出交流聲，其特性為工頻的偶數(shù)倍頻關(guān)系，主要以100Hz，200Hz，300Hz為主。這種低頻的交流噪聲，使用無源控制技術(shù)，降噪設(shè)備的尺寸通常比較大，且降噪效果不明顯。有源噪聲控制技術(shù)恰好可以彌補(bǔ)這一不足。為了實(shí)現(xiàn)較好的降噪效果，多采用自適應(yīng)算法，如Filtered-X LMS(FXLMS)算法 (V Martin, A Roure. Active noise control of acoustic sources using spherical harmonics expansion and agenetic algorithm-simulation and experiment. Journal of Sound and Vibration 1998 ；212 (3) :511-523.)。但FXLMS算法中長(zhǎng)的自適應(yīng)濾波器禾口大的計(jì)算量不適合多通道實(shí)現(xiàn)。對(duì)于諧波噪聲，一種常用的參考信號(hào)是包含著對(duì)應(yīng)控制頻率成分的多個(gè)正弦信號(hào)，其生成方法是基于自適應(yīng)陷波器技術(shù)的。美國(guó)專利US4878188提出一種采用自適應(yīng)陷波器技術(shù)控制單頻噪聲的有源控制方法，但該方法在次級(jí)通道在控制頻帶外有很大的增益時(shí)會(huì)導(dǎo)致控制不穩(wěn)定。一種基于自適應(yīng)陷波器技術(shù)的控制諧波噪聲的頻率評(píng)估方法被提出(S Kim, Y Park. Active control of multi-tonal noisewith reference generator based on on-line frequency estimation. Journal of Sound and Vibrationl999 ；227 (3) :647-666.)，該方法具有收斂快，穩(wěn)定性好，不需要參考信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)，但由于需要進(jìn)行在線頻率評(píng)估，計(jì)算量相比 US4878188提出的方法要大。中國(guó)專利CN101427306A在利用自適應(yīng)陷波器的主動(dòng)型噪聲控制裝置中，通過將更新單元的參考信號(hào)設(shè)為三角波來減少運(yùn)算量。CN101647058A在使用自適應(yīng)陷波器的有源噪聲控制裝置中利用在所要降低的噪聲頻率的1/2周期內(nèi)對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行處理來減少運(yùn)算負(fù)荷。Qiu等提出了一種基于擾動(dòng)在線建模的變壓器噪聲控制算法(X Qiu, et al.An algorithm for activecontrol of transformer noise with online cancellation path modeling based on perturbation method. Journal of Sound and Vibration 2000 ； 240 (4) :647-665)，該算法具有建模簡(jiǎn)單，收斂性好，計(jì)算量小的優(yōu)點(diǎn)，但該算法采用了在線建模增大了計(jì)算量，且對(duì)如何得到參考信號(hào)未提及。本發(fā)明的算法是在Qiu等公開發(fā)表的變壓器噪聲控制算法上的一種改進(jìn)算法，具有參考信號(hào)獲取簡(jiǎn)單，計(jì)算量小等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的提出一種改進(jìn)的變壓器噪聲有源控制算法。該方法的參考信號(hào)獲取和建模方法均簡(jiǎn)單，且計(jì)算量小。2、技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所提出的算法其參考信號(hào)通過獲取初級(jí)噪聲的基頻頻率直接數(shù)字合成，采用離線擾動(dòng)建模和多個(gè)諧波噪聲周期更新控制權(quán)重一次以減少計(jì)算量。附

圖1是單頻初級(jí)噪聲，單通道單輸出系統(tǒng)原理框圖，圖中sin(· +外)是初級(jí)噪聲，具有相對(duì)固定的頻率和相位，如同變壓器的某一諧波噪聲。ν (η)是不期望的附加初級(jí)噪聲。e(n)是誤差傳聲器處的信號(hào)。P(Z)是初級(jí)路徑傳遞函數(shù)，S (ζ)是次級(jí)路徑傳遞函數(shù)。 Acs (η)是控制輸出的正弦分量，Α。。(η)是控制輸出的余弦分量。sin (ω n) ^P cos (ω η)是根據(jù)初級(jí)噪聲產(chǎn)生的參考信號(hào)的正弦和余弦分量，用來估算誤差信號(hào)的正弦分量Aes(η)和余弦分量Ae。(n)，可參見(1)式，并合成輸出控制信號(hào)y (η)。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的變壓器噪聲的有源控制算法，其特征為(1)參考信號(hào)采用直接數(shù)字合成實(shí)現(xiàn)，僅需要拾取初級(jí)噪聲中的基波頻率成分；(2)次級(jí)路徑傳遞函數(shù)用矩陣描述，采用離線擾動(dòng)建模方法獲得；(3)算法的控制權(quán)重更新間隔為多個(gè)諧波噪聲周期。
2.如權(quán)利要求1所述的參考信號(hào)采用直接數(shù)字合成實(shí)現(xiàn)的特征為(1)通過非聲傳感器得到初級(jí)噪聲的電信號(hào)?。?2)電信號(hào)Γι進(jìn)行預(yù)放大得到電信號(hào)r2；(3)電信號(hào)巧經(jīng)過中心頻率為諧波噪聲的基頻頻率，品質(zhì)因數(shù)為10的帶通濾波器得到電信號(hào)r3 ；(4)電信號(hào)r3經(jīng)過進(jìn)一步的放大得到與諧波噪聲的基頻同頻的脈沖信號(hào)r4；(5)脈沖信號(hào)1~4觸發(fā)數(shù)字信號(hào)處理板的外中斷；(6)數(shù)字信號(hào)處理板的外中斷響應(yīng)函數(shù)中計(jì)算兩次中斷間隔指令周期數(shù)Tp；(7)數(shù)字信號(hào)處理板的模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷響應(yīng)函數(shù)中計(jì)算兩次中斷間隔指令周期數(shù)Tad；(8)數(shù)字信號(hào)處理板的模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷響應(yīng)函數(shù)中計(jì)算諧波噪聲基頻的相位量P1，二倍頻的相位量P2，三倍頻的相位量P3,計(jì)算公式為Pi = Ρι+2 π *Tad/Tp，p2 = 2. 0*Pl，P3 = 3. 0*Pl ；(9)數(shù)字信號(hào)處理板的模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷響應(yīng)函數(shù)中分別生成與諧波噪聲基頻頻率一致的參考信號(hào)的正弦分量refsinl，余弦分量ref。。sl;與二倍頻頻率一致的參考信號(hào)的正弦分量refsin2，余弦分量ref。。s2 ；與三倍頻頻率一致的參考信號(hào)的正弦分量refsin3，余弦分量 refcos3 ；計(jì)算公式為refsinl = Sin(P1), refcosl = cos (P1) refsin2 = sin(p2)，refcos2 = cos (p2) refsin3 = sin(p3)，refcos3 = cos (p3)。
3.如權(quán)利要求1所述的次級(jí)路徑傳遞函數(shù)用矩陣描述的特征為(1)次級(jí)路徑傳遞函數(shù)是一個(gè)矩陣 ，Css，Csc,Ccs, C。。是次級(jí)路徑傳遞函數(shù)中的_ cs^cc ^相應(yīng)分量；(2)定義Css為次級(jí)路徑傳遞函數(shù)中誤差信號(hào)的正弦分量與控制信號(hào)正弦輸出的比值， Csc為次級(jí)路徑傳遞函數(shù)中誤差信號(hào)的余弦分量與控制信號(hào)正弦輸出的比值；(3)定義C。s為次級(jí)路徑傳遞函數(shù)中誤差信號(hào)的正弦分量與控制信號(hào)余弦輸出的比值， C。。為次級(jí)路徑傳遞函數(shù)中誤差信號(hào)的余弦分量與控制信號(hào)余弦輸出的比值。
4.如權(quán)利要求1所述的離線擾動(dòng)建模方法的特征為(1)所加的擾動(dòng)大小應(yīng)為誤差傳聲器處初級(jí)諧波噪聲變化量的5倍以上或初級(jí)諧波噪聲幅度的10%以上；(2)在多個(gè)諧波噪聲周期內(nèi)，一個(gè)擾動(dòng)ΔΑ。加到控制輸出的正弦分量，得到一個(gè)相對(duì)應(yīng)的誤差信號(hào)的正弦變化量Δ、和余弦變化量ΔΑ%(η)，有C 歷C；SC AAc (η)(3)在與(2)同樣的多個(gè)諧波噪聲周期內(nèi)，一個(gè)擾動(dòng)ΔΑ。加到控制輸出的余弦分量，得到一個(gè)相對(duì)應(yīng)的誤差信號(hào)的正弦變化量Δ、和余弦變化量ΔΑ%(η)，有 AA (η) CS ~ ^Ac (η)οc ., AAec(η) cc ~ Δ4( )
5.如權(quán)利要求1所述的算法的控制權(quán)重更新式的特征為 Acs (n+1) = IeAcs (η)-2 μ (Aes (η) Css+Aec (η) Csc) Acc (η+1) = IeAcc (η)-2 μ (Aes (η) Ccs+Aec (η) Ccc)'泄漏系數(shù)Ie的取值應(yīng)兼顧算法的穩(wěn)定性和降噪性能，取值為0.9999，收斂系數(shù)μ的取值應(yīng)兼顧算法的收斂速度和穩(wěn)定性，在誤差傳聲器和控制源距離為20cm時(shí)取值為0. 05。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種改進(jìn)的變壓器噪聲有源控制算法。本發(fā)明顯著優(yōu)點(diǎn)在于(1)采用直接數(shù)字合成參考信號(hào)，僅需要拾取初級(jí)噪聲中的基波頻率成分，參考信號(hào)獲取簡(jiǎn)單；(2)采用離線擾動(dòng)建模方法，建模方法簡(jiǎn)單；(3)算法的控制權(quán)重更新間隔為多個(gè)諧波噪聲周期，計(jì)算量小。建模時(shí)，所加的擾動(dòng)大小應(yīng)為誤差傳聲器處初級(jí)諧波噪聲變化量的5倍以上或初級(jí)諧波噪聲幅度的10％以上，以保證獲得比較好的次級(jí)路徑傳遞函數(shù)的建模結(jié)果?？刂茩?quán)重更新式中泄漏系數(shù)le的取值應(yīng)兼顧算法的穩(wěn)定性和降噪性能，取值為0.9999；收斂系數(shù)μ的取值應(yīng)兼顧算法的收斂速度和穩(wěn)定性，在誤差傳聲器和控制源距離為20cm時(shí)取值為0.05。
文檔編號(hào)H03H21/00GK102176668SQ201110044448
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者張麗敏, 邱小軍, 陶建成 申請(qǐng)人:南京大學(xué)