面向四足机器人发动机排气管道主动降噪技术的研究

发布时间：2017-05-28 10:00

  本文关键词：面向四足机器人发动机排气管道主动降噪技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：伴随着工业设备的急剧增加,主要是发动机引擎、鼓风机、风扇、变压器和压缩机等,使得噪声控制问题在当今变得越来越紧迫。目前,主动噪声控制技术已经成为国内外研究的热点,它具有体积小、效率高和造价低等特点,逐步完善和弥补了被动降噪技术的不足,并在以发动机作为动力的机器人系统上获得迅速发展。针对四足机器人发动机排气管道噪声控制,管道构型和声学元件的安放位置对最终的降噪效果有重大影响。如何利用仿真分析合理设计管道结构,并恰当布放声学元件是本课题重要的研究方向。主动噪声控制从理论向工程应用转化的速度逐步加快,如何设计主动降噪系统实验平台及选用合理的自适应算法控制,是本文研究的重点和难点。本文进行了结构仿真和声场仿真指导结构设计和布局,通过MATLAB仿真比较了离线辨识与在线辨识主动噪声控制系统的降噪性能,建立了模拟实验平台来验证自适应控制算法的有效性,针对发动机噪声获得了较好的降噪效果。首先,针对所要研究的一维管道进行了仿真分析,主要包括管道结构仿真和声学仿真分析。通过管道内气体的稳态流动分析和稳态热固耦合计算,证实了偏置布置模型受温度、流速影响较小,利于声学元件的安放。然后进行了声学仿真分析,验证了一维管道模型满足平面波的传播条件,且不需要考虑声振耦合所带来的影响。其次,为了能够模拟发动机排气管道噪声,针对采集的发动机噪声进行了频谱分析,其频率范围作为仿真过程中噪声设置的依据。进而通过MATLAB对主动噪声控制进行仿真,着重比较了基于FXLMS算法的在线辨识与离线辨识系统,最终确定了以前馈ANC结构的离线辨识系统作为发动机降噪的控制策略,并且分析了影响FXLMS算法性能的因素,为实验阶段控制参数的调节提供依据。最后,为了便于对发动机排气管道噪声进行实际降噪实验,搭建了以LABVIEW为上位机的主动噪声控制实验平台。通过精确地辨识次级路径为FXLMS算法的实施奠定了基础。在相向布置平台上,利用反相波形的叠加证实了主动降噪的可行性;在偏置布置平台上,通过实验验证了基于FXLMS算法的主动降噪系统能够对发动机噪声实现主动降噪。
【关键词】：管道 主动噪声控制 FXLMS算法 LABVIEW
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP242;TB535
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题来源及背景9-10
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 课题背景及意义9-10
• 1.2 主动噪声控制技术的研究现状10-17
• 1.2.1 主动噪声控制技术发展的应用现状10-14
• 1.2.2 自适应ANC算法研究现状14-17
• 1.3 研究现状总结分析17-18
• 1.4 主要研究内容18-19
• 第2章 管道结构仿真和声学仿真分析19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 基于ANSYS的管道结构仿真分析19-24
• 2.2.1 管道内气体稳态流动分析20-22
• 2.2.2 管道模型的稳态热固耦合计算22-24
• 2.3 基于Virtual.Lab Acoustics的声学仿真分析24-26
• 2.3.1 管道气动噪声计算24-25
• 2.3.2 管道噪声耦合模态分析25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 主动噪声控制系统的仿真分析27-40
• 3.1 引言27
• 3.2 发动机噪声信号的频谱分析27-28
• 3.3 主动噪声控制系统的基本结构28-30
• 3.4 主动噪声控制的仿真分析30-39
• 3.4.1 最小均方（LMS）算法的建模与仿真30-33
• 3.4.2 滤波-X LMS(FXLMS)算法的建模与仿真33-37
• 3.4.3 FXLMS算法的性能分析37-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 主动噪声控制的实验研究40-61
• 4.1 引言40
• 4.2 管道主动噪声控制系统的组成40-43
• 4.2.1 管道结构及扬声器、传声器的选型40-41
• 4.2.2 音频编解码开发板41-42
• 4.2.3 功率放大器42
• 4.2.4 系统工作原理42-43
• 4.3 主动噪声控制系统的主、次路径辨识43-46
• 4.3.1 辨识过程的数学模型43
• 4.3.2 主、次路径辨识的物理实现43-46
• 4.4 主动噪声控制的降噪效果46-60
• 4.4.1 初级、次级扬声器相向布置实验研究47-53
• 4.4.2 基于FXLMS算法的ANC系统实验研究53-60
• 4.5 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-67
• 攻读学位期间发表的学术论文67-69
• 致谢69

【参考文献】

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本文编号：402361