[发明专利]一种基于Nadam改进FUNLMS算法的ANC优化控制方法

说明书

本发明公开了一种基于Nadam改进FUNLMS算法的ANC优化控制方法，包括如下步骤：根据控制对象的特征，对主动控制器件的位置和数量进行配置；搭建与所述控制对象匹配的FUNLMS控制算法系统，并基于Nadam方法实现优化；对次级通道进行离线辨识，获取模拟次级通道的系数加权矩阵；采集所述控制对象工作状态的噪声信号，处理传感器拾振数据，作为ANC系统的参考信号；通过MATLAB‑COMSOL联合仿真，进行模拟运行，验证控制效果。本发明所述方法通过基于振动模态的作动器和传感器配置，实现了复杂结构的主动控制最优控制点选择；改善了在面对以中低频噪声为主的噪声环境下的ANC系统收敛速率慢的情况，并有效提升了ANC系统的降噪性能及主、次级通道建模的收敛速率和精度。

技术领域

本发明涉及主动控制和数值技术领域，特别是一种基于Nadam改进FUNLMS算法的ANC优化控制方法。

背景技术

传统的振声控制主要采取被动手段，包括吸声、吸振、隔声、隔振及使用消声器等，其一般针对中高频段的激励，且控制系统的空间需求量大，不利于器件的安装及维修。

主动控制方法又称有源控制方法，其本质为在原有系统中引入人为产生的振动或声信号，称为次级源，通过对次级源的控制，使监测点处原有激励信号与次级源信号产生相消性干涉，从而达到振声抑制目的。该种控制方式所需内部空间小，作用频带宽，且可通过调节算法与次级源位置，对指定模式的振声信号进行针对性控制。

有源噪声控制发展至今，研究学者对主动控制算法的收敛性、稳定性、实用性等方面进行了大量的优化尝试。在主动控制过程中，如何控制算法达到最优的收敛速度，在较短时间内高效地实现振动抑制，满足其主动控制算法在实际特定使用工况下的快速性需求，是目前ANC系统与方法的重点研究方向之一。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的ANC优化控制方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种基于Nadam改进FUNLMS算法的ANC优化控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于Nadam改进FUNLMS算法的ANC优化控制方法，其包括如下步骤：根据控制对象的特征，对主动控制器件的位置和数量进行配置；搭建与所述控制对象匹配的FUNLMS控制算法系统，并基于Nadam方法实现优化；对次级通道进行离线辨识，获取模拟次级通道的系数加权矩阵；采集所述控制对象工作状态的噪声信号，处理传感器拾振数据，作为ANC系统的参考信号；通过MATLAB-COMSOL联合仿真，进行模拟运行，验证控制效果。

作为本发明所述基于Nadam改进FUNLMS算法的ANC优化控制方法的一种优选方案，其中：所述FUNLMS控制算法系统是在FULMS算法基础上，借助Nadam方法及归一化处理，对其进行了针对多自由度结构的收敛性改善，得到滤波-U归一化最小均方根算法。

作为本发明所述基于Nadam改进FUNLMS算法的ANC优化控制方法的一种优选方案，其中：控制对象的特征包括结构特征和振动模态特征。

作为本发明所述基于Nadam改进FUNLMS算法的ANC优化控制方法的一种优选方案，其中：所述主动控制器件位置的配置方法为从结构动力学方程出发，通过研究振动系统能量矩阵的特征值分布情况，结合模态振型，以确定结构主动振动控制中最佳执行器数量。

作为本发明所述基于Nadam改进FUNLMS算法的ANC优化控制方法的一种优选方案，其中：所述主动控制器件的数量配置方法为从系统的状态空间表达式出发，采用可控度和可观度准则，结合粒子群算法，以确定作动器和传感器位置。