[发明专利]一种针对窄带主动振动系统的FxLMS滤波方法

说明书

本发明涉及一种针对窄带主动振动系统的FxLMS滤波方法，在系统输入端利用非声学传感器获取振动信号d(n)，根据振动信号d(n)产生参考信号x(n)，在次级通道辨识采用了变功率扫频信号，对参考信号x(n)滤波后，结合残差信号e(n)用于FXLMS算法权值迭代计算得到抑振信号y(n)，以抑振信号y(n)与次级通道输入信号v(n)叠加与低频谐波振动信号d(n)相减达到抑振。与经典FXLMS算法常用的白噪声相比，具有集中能量分布的扫频信号能够在窄带主动抑振系统的频率范围内获得高质量的测量结果。减小整个窄带主动抑振系统的残差。该方法的优点是针对窄带主动抑振系统来说能够在该合成的频率范围获得较为稳定的次级通道建模值，减小了系统残差，达到更好的抑振效果。

技术领域

本发明属于振动控制技术领域，涉及一种针对窄带主动振动系统的FxLMS滤波方法，具体涉及一种保证窄带主动振动系统中次级通道建模的稳定性以及达到更好的抑振效果的主动抑振方法。

背景技术

工程实际中，许多机械产品和设备产生的振动与噪声是由旋转机械引起的，如旋翼、引擎、压缩机、涡轮机及泵等。这些机械设备产生的振动通常是周期信号,该周期信号在其基频和谐波的基础上还有大量窄带成分，其特点是是噪声功率在频谱上主要集中于某一个或几个特定的功率。主动控制系统对窄带低频振动抑制更有效，本文涉及的是一种窄带主动抑振控制方法。有源振动控制系统几乎都釆用自适应技术，各种更为稳定、更为快速、更为有效的算法的理论和应用研究成为了有源振动控制研究的重点之一。对于飞行器来说，作动器/传感器所构成的次级通道模型会随着飞行条件(前进速度、旋翼转速等)变化或由货物、燃料、乘客数量变化引起的结构动力学突变而实时变化，为保证自适应控制器稳定且收敛，次级通道在线辨识技术可以适应通道模型的时变特性，满足实际应用需求。其中具有代表性的基于FXLMS算法的有源主动振动控制系统基本上均采用白噪声作为次级通道的辨识信号，由于白噪声在整个频带范围内具有恒定的谱密度，它是理想的辨识输入信号。但是白噪声的随机性需要较多样本值才能实现准确估计，而且在大多数实际主动振动系统中，干扰u(n)较大，由于有限字长的影响，被控系统可能发散。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种针对窄带主动振动系统的FxLMS滤波方法，针对窄带主动振动系统在经典FXLMS算法中基于白噪声的次级通道在线辨识的次级通道建模效果不稳定的情况提出了一种基于变功率扫频信号次级通道在线辨识主动抑振方法。该系统一方面能保证该系统次级通道建模的稳定性，另一方面能够减小系统在稳定状态下的残差。

技术方案

一种针对窄带主动振动系统的FxLMS滤波方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：在系统输入端利用非声学传感器获取振动信号d(n)，根据振动信号d(n)产生参考信号x(n)，包括两个方向的参考信号和

其中：ω_i代表振动信号d(n)的第i个角频率，a_i和b_i代表振动信号d(n)离散傅里叶系数，A为参考信号幅值；

步骤2：以次级通道滤波器对参考信号x(n)进行滤波得到滤波参考信号和

其中：M为次级通道滤波器长度；为n时刻的响应；

所述次级通道滤波器为：

v(n)＝G(n)v_m(n)为系统产生变功率的扫频信号v(n)，其中：v_m(n)是扫频信号，G(n)是功率因数；