关键词:
主动噪声控制
次级通路辨识
声场分析
自适应滤波算法
摘要:
在驾驶过程中车内会产生大量噪声,长期暴露于噪声环境中对身体和心理健康都会造成危害。车内噪声会对驾驶员的注意力和反应能力产生负面影响。持续的噪声干扰会分散驾驶员的注意力,从而增加出现驾驶事故的风险。此外,噪声还可能干扰驾驶员对周围环境的感知,例如警笛声、喇叭声等重要声音信号,从而延误采取必要的反应。本文针对减少汽车驾驶位噪声方法进行研究,采取主动噪声控制技术以降低噪声水平。
为了确定汽车车身的共振频率,通过研究车身模型的结构和声学模态,模拟在中低速行驶场景下车身和车内声腔的共振现象来实现。这些频率会导致车内噪声增加。通过模拟车辆共振频率下的声压场,分析了车内声压的分布情况,并确定了驾驶位噪声较高的区域。这些结果可以为车辆驾驶位降噪策略的设计和优化提供一定指导。
自适应滤波算法在主动噪声控制中起着重要的作用,它能够根据噪声的实时变化自动调整滤波参数的算法。为了选取合适的滤波算法,对LMS算法、RLS算法及FxLMS算法的性能使用收敛速度和稳态误差两个重要的算法评价指标进行比较,最终选取FxLMS算法作为控制滤波器的基础算法。为了加快FxLMS算法的收敛速度,通过分析滤波器的更新过程,选取更合理的误差信号对滤波器进行更新。由于传统ANC系统的次级通路辨识方法为离线辨识,只能应用在次级通路相对稳定的情况下,故在控制系统中使用在线辨识方法,采用归一化最小均方算法对次级通路的滤波器进行更新,增加系统在次级通路时变场景下的应用。
基于MATLAB/SIMULINK仿真平台搭建主动噪声控制系统,对不同情况下的噪声信号进行降噪处理。结果显示所提出的改进算法对驾驶位处的多种不同类型的噪声有比较明显的抑制效果。其中,对发动机转速为3000 r/min的工况可实现9-12 d B的降噪量,对发动机转速为2000 r/min的工况可实现10-13 d B的降噪量,对汽车加速行驶工况可实现11-14d B的降噪量,对模拟随机风噪声可实现12-17d B的降噪量,对汽车怠速工况可实现10-15 dB的降噪量,对模拟随机路噪声可实现9-13dB的降噪量。