分散式线谱自适应主动控制理论及实验研究

Active noise/vibration control (ANVC) is an efficient method to attenuate low frequency noise/vibration where passive strategies cannot work well. Along with the development of ANVC technique, the number of actuators and sensors needed by the control system is generally increasing. While the realization of centralized ANVC systems becomes more challenging in such cases, decentralized control methods could facilitate the implementation. However, existing researches on decentralized control mainly focus on velocity feedback control method, which is not effective to attentuate line spectral disturbances. In this project, decentralized adaptive control would be studied to deal with time-varying line spectral disturbances. The secondary path as well as its compensation filters would be optimized in order to enhance the stability, the robustness and the performance of the control system. Meanwhile, the synthesization methods of the reference signals would also be investigated in the context of decentralized control. Novel decentralized adaptive control algorithms would be further proposed, whose efficiency would be validated by experiments.

主动控制技术是抑制低频噪声与振动的有效手段。随着该技术的发展，系统中作动器、传感器数目日益增多，传统的集中式控制方式实现难度逐渐提高，而分散式控制则是解决该问题的有效途径。但目前分散式控制研究多侧重于速度负反馈方法，难以有效抑制线谱扰动。本项目针对时变线谱扰动的多通道主动控制问题，深入开展分散式自适应主动控制方法研究，建立针对次级通道及其补偿滤波器的优化设计方法，提高系统的稳定性、鲁棒性和控制效果，同时开展分散式控制下参考信号合成方法研究，在此基础上形成稳定、可靠、高效的分散式自适应控制算法并进行实验验证。

主动控制技术是抑制低频噪声与振动的有效手段。随着该技术的发展，系统中作动器、传感器数目日益增多，传统的集中式控制方式实现难度逐渐提高，而分散式控制则是解决该问题的有效途径。但目前分散式控制研究多侧重于速度负反馈方法，难以有效抑制线谱扰动。本项目针对时变线谱扰动的多通道主动控制问题，开展了时域分散自适应主动控制算法研究，理论分析了时域算法的均值收敛条件，揭示了时域控制器结构对算法收敛特性的影响，将时域、频域算法的收敛特性联系起来，并进一步提出了分散控制下次级通道补偿滤波器的设计方法，利用该滤波器设计方法分散自适应控制的稳定性和收敛速度都可大幅度提高，上述算法有效性通过主动隔振平台进行了实验验证；提出了基于转速编码器的参考信号合成方法，形成了相应的软件实现和硬件实现方案，并建立了电机模拟振源实验系统对上述方法进行了实验验证；同时，针对实际振动主动控制中缺乏大力值作动器问题，基于单动磁体、双线圈结构设计了高能量密度新型惯性式作动器并进行了一系列改进，进一步研制了样机，其性能已经接近国外产品；另外，项目中还开展了变步长频域自适应滤波算法研究和变正则化矩阵子带自适应滤波算法研究，形成了一系列新型的频域/子带自适应滤波算法，具有收敛速度快、稳态误差小的优点，为分散自适应控制算法提供了新的途径；最后，开展数字式有源降噪耳机控制算法研究，形成了一种对噪声源入射方向不敏感的综合最优化固定控制器设计方法，以及一种能够有效抑制高频噪声抬升的滤波误差FxLMS自适应控制算法，其有效性通过实验进行了验证。