【畢業(yè)學(xué)位論文】基于聲品質(zhì)的汽車內(nèi)部噪聲有源控制方法研究-機(jī)械與運(yùn)載工程博士論文

學(xué)校代號 10532 學(xué) 號 分 類 號 密 級 公 開 博士學(xué)位論文 基于聲品質(zhì)的汽車內(nèi)部噪聲 有源控制 方法 研究 學(xué)位申請人姓名 聶永紅 培 養(yǎng) 單 位 機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院 導(dǎo)師姓名及職稱 程軍圣 教授 學(xué) 科 專 業(yè) 機(jī)械工程 研 究 方 向 汽車 論 文 提交 日 期 2013 年 9 月 9 日 學(xué)校代號 ： 10532 學(xué) 號： 級：公開 湖南大學(xué)博士學(xué)位論文湖南大學(xué)博士學(xué)位論文湖南大學(xué)博士學(xué)位論文湖南大學(xué)博士學(xué)位論文 基于聲品質(zhì) 的汽車內(nèi)部噪聲 有源控制 方法 研究 學(xué)位申請人姓名 ： 聶永紅 導(dǎo)師姓名及職稱 ： 程軍圣 教授 培 養(yǎng) 單 位： 機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院 專 業(yè) 名 稱： 機(jī)械工程 論文提交日期 ： 2013 年 9 月 9 日 論文答辯日期 ： 2013 年 11 月 9 日 答辯委員會主席 ： 于德介 教授 on (2000 (1997 A in of in 2013基于聲品質(zhì) 的汽車內(nèi)部 噪聲有源控制方法 研究 要 隨著我國汽車工業(yè)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高 ，人們對于汽車乘坐舒適性的要求也越來越高 。過高的車內(nèi)噪聲不僅會降低乘坐的舒適性 ，還會增加駕駛員的疲勞感 。因此 ，車內(nèi)噪聲的控制正越來越受到汽車整車與零部件制造商的重視 。伴隨著汽車燃油經(jīng)濟(jì)性和車體輕量化的發(fā)展趨勢 ，汽車低頻噪聲的控制問題將變得愈發(fā)突出 ，由于有源噪聲控制方法具有低頻效果好 、不需對原有結(jié)構(gòu)做大的改動的優(yōu)勢 ，因此 ，開展汽車內(nèi)部噪聲有源控制研究將具有重要的應(yīng)用價(jià)值和意義 。在研究噪聲控制時 ，研究人員不但要考慮降低 A 計(jì)權(quán)聲壓級 ，對聲品質(zhì)的改善也變得更加重視 。本文開展基于聲品質(zhì)的汽車內(nèi)部噪聲有源控制 方法 研究 ，旨在 將兩者結(jié)合 起來 ，在設(shè)計(jì)有源噪聲控制系統(tǒng)時考慮到各種聲品質(zhì)評價(jià)方法對控制系統(tǒng)降噪效果的影響 ，以降低車內(nèi)乘客主觀感受到的噪聲大小 、提升汽車產(chǎn)品品質(zhì) 。主要研究內(nèi)容如下 ： 1. 考慮聲品質(zhì)的有源噪聲控制系統(tǒng)殘差濾波器設(shè)計(jì)方法研究 在 稱 法的基礎(chǔ)上 ，提出以高通 稱 波器作為控制系統(tǒng)的殘差濾波器 ，并對該濾波器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了 研究 。以控制響度為例 ，對基于聲品質(zhì)的有源控 制系統(tǒng)進(jìn)行仿真 ，對于具有不同頻譜特征的噪聲源 ，能取得最低響度的殘差濾波器截止頻率 、衰減幅度和 過渡帶寬 也并不相同 ；對車內(nèi)有源降噪前后不同大小語音信號的語言清晰度進(jìn)行研究 ，并且對 稱 種算法所取得的語言清晰度改善進(jìn)行對比 。結(jié)果表明 ，通過合理地設(shè)計(jì)殘差濾波器 ，法能夠取得比 法更好的降噪效果 。 2. 基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解與響度控制的有源噪聲控制方法研究 針對以往采用 法進(jìn)行聲品質(zhì)有源控制的研究中 ，殘差濾波器大多為固 定不變這一情況 ，提出基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解 （ 稱 響度控制的有源噪聲控制方法 。該方法 采用 法對多頻帶噪聲源 信號 自適應(yīng)進(jìn)行分解 、并對各個 量的響度進(jìn)行計(jì)算 ，然后根據(jù)各個分量的響度大小和頻譜特征設(shè)計(jì)殘差濾波器 ，從而實(shí)現(xiàn)噪聲源頻譜特征的識別和殘差濾波器的自動設(shè)計(jì) 。 3. 基于電 聲類比線路的有源噪聲控制系統(tǒng)次級聲源建模方法研究 提出采用電 聲類比線路的方法對有源噪聲控制系統(tǒng)次級聲源進(jìn)行建模 ，建立了次級聲源的電 聲回路耦合方程組 ，并采用前向歐拉法對微分方程組進(jìn)行求解 ，推導(dǎo)出次級聲源的時域迭代模型 。將該模型引入自適應(yīng)有源噪聲控制系統(tǒng) ，以 法為例 ，通過仿真分析了不同次級聲源模型對控制系統(tǒng)收斂范圍和降噪量的影響 。 博士學(xué)位論文 . 次級聲源的非線性建模及其影響分析 闡述了形成次級聲源非線性的一些主要因素 ，采用電 聲類比線路方法 、通過考慮揚(yáng)聲器系統(tǒng) 力順 、磁力因子和音圈自感這三個參數(shù)的非線性 ，建立次級聲源的非線性時域模型 。對大小不同兩款揚(yáng)聲器的 力順 、磁力因子和音圈自感進(jìn)行測試 ，同時對其諧波失真進(jìn)行了測試和仿真 ，結(jié)果表明在較 低頻率范圍和較大輸入信號幅值的情況下 ，本文所建立的次級聲源非線性模型是可行的 。將次級聲源非線性模型引入自適應(yīng)有源噪聲控制系統(tǒng) ，并以 法為例 ，對單頻噪聲的有源控制進(jìn)行仿真 。結(jié)果表明 ，采用非線性次級聲源模型的控制系統(tǒng)降噪量要遠(yuǎn)低于采用線性次級聲源模型的系統(tǒng) ，次級聲源非線性的大小對控制系統(tǒng)的降噪效果會產(chǎn)生較大的影響 。 5. 汽車內(nèi)部噪聲的有源控制實(shí)驗(yàn)研究 對汽車勻速 、加速和怠速運(yùn)行等多種工況下的車內(nèi)噪聲和懸架支點(diǎn)振動進(jìn)行測試 ，并以所測加速度作為參考信號 、所測車門揚(yáng)聲器到乘客耳朵處的傳遞函數(shù)作為次級通道傳遞函數(shù) ，對多 種工況下的車內(nèi)噪聲有源控制進(jìn)行仿真 ，并對 種算法所取得的聲品質(zhì)改善進(jìn)行了對比 。測試了汽車空調(diào)系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇的噪聲與振動 ，并對其聲品質(zhì)的有源控制以及參考傳感器的布置進(jìn)行研究 。結(jié)果表明 ，把參考傳聲器布置在冷卻風(fēng)扇附近 、加速度計(jì)布置在空調(diào)系統(tǒng)出風(fēng)口位置時 ，有源控制系統(tǒng)能取得更好的降噪效果 。測試了車窗升降系統(tǒng)所產(chǎn)生的車內(nèi)噪聲 ，并對車內(nèi)聲品質(zhì)的有源控制進(jìn)行仿真 ，結(jié)果表明車內(nèi)低頻響度有所降低 、舒適性有所提高 ，該控制系統(tǒng)將有利于解決車窗升降系統(tǒng)所引起的車內(nèi)低頻共鳴聲問題 。 關(guān)鍵 詞： 汽車 ；聲品質(zhì) ；有源噪聲控制 ；次級聲源 ；經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解 ；電基于聲品質(zhì) 的汽車內(nèi)部 噪聲有源控制方法 研究 of of s of is of of to it to of to in of In of on of to It of on of in of in to by as 1. on of in of is as of is is by of to is of is as is on by an 2. on of 士學(xué)位論文 V is in MD is it MD to of MF is to MF so as to of 3. on on of he of of on of is by of is By a as an of on of is by 4. of he of is by of on of of of is of is in as of is is of is of by is of on of 5. on he on of of is by to as of of 于聲品質(zhì) 的汽車內(nèi)部 噪聲有源控制方法 研究 VI of as is or is on of of by is is be be a be of by of 士學(xué)位論文 錄 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 和學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 . I 摘 要 . 圖索引 .表索引 . 1 章 緒論 .究背景 .車聲品質(zhì)研究的方法與進(jìn)展 . 聲品質(zhì)主觀評價(jià)方法 . 聲品質(zhì)客觀評價(jià)方法 . 汽車聲品質(zhì)客觀評價(jià)研究進(jìn)展 .源噪聲控制研究進(jìn)展 . 發(fā)展歷史 . 應(yīng)用概況 . 發(fā)展趨勢 . 考慮聲品質(zhì)的有源噪聲控制研究進(jìn)展 . 次級通道建模方法 .文主要研究內(nèi)容 . 問題的提出和本文研究思路 . 主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排 . 2 章 基于聲品質(zhì)的有源噪聲控制算法 .聲的聲品質(zhì)評價(jià) . 聲品質(zhì)評價(jià)方法 . 客觀聲 品質(zhì)評價(jià)參量 .品質(zhì)客觀參量計(jì)算方法 . 人耳聽覺機(jī)理 . 響度的計(jì)算方法 . 粗糙度的計(jì)算方法 . 波動度的計(jì)算方法 . 尖銳度的計(jì)算方法 . 語言清晰度 .于聲品質(zhì) 的汽車內(nèi)部 噪聲有源控制方法 研究 品質(zhì)有源控制算法 . 法 . 考慮聲品質(zhì)的有源控制算法 .品質(zhì)有源控制系統(tǒng)仿真與分析 . 考慮響度的有源噪聲控制系統(tǒng)仿真 . 考慮語言清晰度的有源噪聲控制系統(tǒng)仿真 .章小結(jié) . 3 章 基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解與響度的有源噪聲控制 .于 響度的有源噪聲控制方法 . 解方法 . 基于 響度的控制系統(tǒng) .于 響度的多通道有源噪聲控制系統(tǒng) .制系統(tǒng)仿真 . 次級通道傳遞函數(shù) . 噪聲源分解 . 殘差濾波器設(shè)計(jì) . 仿真結(jié)果 .章小結(jié) . 4 章 基于電 聲類比線路法的次級聲 源模型 . 聲類比線路方法 . 電學(xué)系統(tǒng) . 力學(xué)系統(tǒng)類比 . 聲學(xué)系統(tǒng)類比 .于電 聲類比線路法的次級聲源模型 . 揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu) . 電 聲類比線路耦合模型 .級聲源的傳遞函數(shù)分析 .級聲源模型對有源噪聲控制系統(tǒng)性能的影響 . 收斂范圍 . 降噪量 .章小結(jié) . 5 章 次級聲源的非線性建模及其影響分析 .級聲源的非線性建模 . 次級聲源非線性因素 .士學(xué)位論文 類比線路法次級聲源非線性模型 .級聲源非線性的評價(jià) .線性模型仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 . 次級聲源基本參數(shù)測試 . 非線性參數(shù)的測試 . 諧波失真測試與 仿真 .慮次級聲源非線性的有源噪聲控制仿真 . 不同次級聲源模型的降噪效果對比 . 非線性大小對降噪效果