[发明专利]一种变步长调整的变压器噪声有源控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及变压器噪声有源控制领域，尤其是涉及一种变步长调整的变压器噪声有源控制方法。

背景技术

目前，降噪技术包括无源降噪技术及有源降噪技术。无源降噪技术能有效地控制中高频噪声，但要对低频噪声的控制取得较好的效果，就要增加吸声材料的厚度或者隔件的重量，而这样会增大实际装置的体积，从而导致电力变压器散热困难的问题，因此，仅使用无源降噪技术来控制电力变压器的低频噪声是不可取的。于是，有源降噪的思想就应运而生，并且不断引起了研究者的关注。

德国物理学家Paul Lueg在1936年发明“电子消声器”时，第一次将有源噪声控制的基本想法提出来。之后，诸多发达国家相继在噪声主动控制的研究和实践方面投入了大量的物力及人力。噪声主动控制也被称为有源消声及有源噪声控制，属于在噪声传播路径上进行降噪的方法。

有源降噪技术与传统的无源降噪技术相比，主要优点为适合控制中低频噪声、控制系统实时性强、重量轻、体积小等，能依据被控噪声的特性，针对性地设计和修正控制系统特性，噪声控制的目标更明确，该系统的工程应用价值较高。随着数字信号处理器技术的快速发展，芯片性价比的提高，促使基于DSP（数字信号处理器）的数字滤波技术广泛使用到各种降噪技术中。目前，降噪技术的发展方向是数字式噪声控制系统的研发，该系统的核心是数字信号处理器及其相关算法。

变压器噪声属于一种声波，可以通过有源噪声控制法来处理，也就是通过控制系统产生与噪声波相位相差180°、振幅相同的“反噪声”来抵消。有源噪声控制法实施简单，对变压器及其运行环境没有额外的要求，和隔音壁等无源降噪方法比较，降噪成本更低。所以，国外有人认为目前变压器降噪更好的方法是有源降噪法。随着电力电子技术的进步和逐渐成熟，有源噪声控制法有望得到推广与应用。

控制算法是控制系统的核心，所以控制算法的研究也倍受有源噪声控制研究者的关注。自适应算法种类繁多，在工程应用中，能否对自适应算法恰当选择，直接决定了自适应控制系统的可行性和系统性能。目前，最小均方（Least Mean Square，LMS）算法及其改进算法是常用的自适应控制算法。LMS算法是1960年Hoff和Widrow提出的，该算法是应用最广泛的自适应控制算法之一，属于线性自适应算法。算法中没有积分、平均和平方运算，主要具有简单和高效的优点。但在时变系统中使用时，LMS算法将不稳定、收敛慢、甚至发散。

自适应控制策略是影响有源噪声控制系统性能的重要因素之一，而现有的自适应控制尚不完善，相应算法仍存在缺陷。开发新的控制算法成为一项很有潜力、赋有重要意义的工作。

发明内容

本发明针对现有技术缺陷，提出了一种变步长调整的变压器噪声有源控制方法。

本发明的技术方案为一种变步长调整的变压器噪声有源控制方法，包括以下步骤，

步骤1，采集初级声源，通过频谱分析，得到能量最大的角频率w；设ADC中断的定时器长度为w对应的噪声信号周期的1/m；同时，开始计时t；

步骤2，对当前声音周期进行采样，采样方式为，每个噪声信号周期执行m次ADC中断，对当前声音周期中每个ADC中断，执行如下操作，

采集误差声源；计算并通过D/A送出输出量V_out=K×sin(w×t+PHI)；累加误差，误差采样计数值增加1；

K和PHI分别为记录D/A输出的幅值和相位的变量；

步骤3，判断是否已完成N个声音周期的采样，否则返回步骤2对下一个声音周期进行采样，是则执行计算平均误差并记为err，累加误差清零，误差计数清零，然后进入步骤4；

步骤4，判断是否平均误差err比上一个N周期的平均误差last_err小，是则直接进入步骤5。否则设置调整方向adjust_direction为原来方向的反方向，调整反复次数updown_count加1，然后进入步骤5；

步骤5，调整D/A输出的幅值或相位，

调整D/A输出的幅值公式如下，

K=K+ratioK×0.01×adjust_direction

调整D/A输出的相位公式如下，

PHI=PHI+ratioPHI×adjust_direction

其中，ratioK和ratioPHI分别为幅值步长和相位步长；

步骤6，判断是否调整反复次数>5，否则返回步骤2，是则设定下一次调整对象，包括在本次执行调整的是相角时设定下次执行步骤5时调整幅值，在本次执行调整的是幅值时设定下次执行步骤5时调整相角；