高端纺织装备噪声源定位识别技术与自适应有源控制理论研究

With characteristics of multi variable, strong coupling and containing a variety of friction noise, impulse noise and other special noise, noise intensity in weaving process of high-end textile equipment far exceeds the limit value of the newly revised national noise standard. To solve noise pollution is the key to realizing high precision and eco-friendly weaving among high-end textile equipment industry. Therefore, the study of noise source location identification technology and noise control method, being an important project and a bottleneck to be overcome, has important practical and scientific value. In this project, digital carpet tufting machine, a typical high-end textile equipment, is taken as a case. Starting with the formation mechanism analysis of noise in carpet tufting machine on special type of noise source, the adaptive active noise control (AANC) theory is first applied in the field of noise reduction of high-end textile equipment. Accordingly, the identification of noise source’s signal characteristics and decoupling method is presented to help design a kind of adaptive active controller to remove low frequency noise of high-end textile equipment. Consequently, the theoretical system of location identification technology of noise source and adaptive active control theory in high-end textile equipment is formed, which provides the necessary theoretical support and practical foundation for the promotion of China’s high precision and green high-end textile equipment.

高端纺织装备噪声源系统具有多变量、耦合性极强的特征，且包含摩擦噪声、冲击噪声等多种特殊噪声，织造过程中产生的噪声强度远超国家最新标准限值，噪声污染问题已成为高端纺织装备产业能否实现高精织造和绿色织造的核心关键。因此，研究高端纺织装备的噪声源定位识别技术及噪声控制方法是高端纺织装备目前面临的重要课题和必须突破的瓶颈，具有重要的实用意义和科学价值。本项目以高端纺织装备的典型代表数字化簇绒地毯织机为例，针对数字化簇绒地毯织机中特殊类型噪声源，从分析簇绒地毯织机噪声形成机理入手，首次将传递路径分析方法和自适应有源噪声控制理论引入高端纺织装备噪声抑制领域，提出高端纺织装备噪声源的信号特征识别与解耦方法，设计自适应有源控制器去除高端纺织装备低频噪声，形成高端纺织装备噪声源的定位识别技术与自适应有源控制理论体系，为提升我国高端纺织装备高精织造和绿色织造水平的提供必要的理论支持和应用基础。

高端纺织装备噪声源系统具有多变量、耦合性极强的特征，且包含摩擦噪声、冲击噪声等多种特殊噪声，织造过程中产生的噪声强度远超国家最新标准限值。因此，识别高端纺织装备噪声源特性并对其进行精确定位，并依据噪声源频率特点有针对性的施加噪声控制方法对高端纺织装备具有重要的实用意义和科学价值。. 本项目以高端纺织装备的典型代表数字化簇绒地毯织机为例，从分析簇绒地毯织机特殊噪声形成机理入手，依据传递路径分析方法计算每条传递路径上的噪声贡献量并对比子系统的模态分析数据，获得噪声传递主导路径。提出基于改进集总平均经验模态分解和赤池信息准则的MEEMD_AIC噪声源识别方法，获得簇绒地毯织机振动及噪声信号各阶本征模态函数分量。对分量矩阵的协方差矩阵进行奇异值分解，基于对角加载的赤池准则估计有效分量个数，同时结合能量特征指标和皮尔逊相关系数法筛选出有效分量。运用声全息定位技术得出簇绒地毯织机局部区域主要噪声源的声学成像图，并结合簇绒地毯织机发声机理精确定位出对应噪声源位置。. 对簇绒地毯织机工作空间辐射声场进行模拟，建立簇绒地毯织机工作空间边界元模型，进行声场布局优化设计。应用双通道滤波最小均方差算法，建立基于滤波最小均方算法的簇绒地毯织机双通道自适应有源噪声控制系统模型，设计双通道有源噪声控制器，对簇绒地毯织机、卡尔迈耶某型号双针床经编机等高端纺织装备的噪声源进行了识别测试与应用，结果显示在簇绒地毯织机噪声能量分布较高的100~300 Hz和500~700 Hz频段降噪效果较好；在主要频率点降噪量达到9.4~15.5 dB。在100 Hz以下频段，超出次级声源的频响范围，降噪效果较差；在700~1000 Hz频段，声波对相位差更加敏感，降噪效果不明显。