用于控制车辆噪声的系统和方法_3

文档序号:9616947阅读:来源:国知局
误差信号,以使误差信号中 包括的频率分量为下文描述的AD转换器134的采样频率的一半或更少。当经过低通滤波 器133的误差信号被输入时,AD转换器134可配置成将所输入的误差信号转换为数字信号, 且将所转换的数字信号输出至自适应控制器14。
[0044] 回头参考图1,自适应控制器14可配置成基于通过参考信号获取单元11获取的 参考信号,产生用于噪声消除的控制信号。此外,自适应控制器14可配置成将所产生的控 制信号输出至振动产生单元12,以调整振动发生器124的振动输出。此外,自适应控制器 14可配置成基于通过误差信号获取单元13获取的误差信号,在使均方误差最小化的方向 上执行使产生控制信号中所使用的滤波器自适应的自适应控制。
[0045] 参考图4,自适应控制器14可包括自适应滤波器141、路径补偿滤波器142、振动计 算单元143、步长计算单元144、平均值计算单元145、下采样单元146、滤波值更新单元147、 上采样单元148等。自适应滤波器141可配置成基于从参考信号获取单元11输入的参考 信号,产生作为将被消除的噪声或振动的反相信号的控制信号。自适应滤波器141可配置 成使用无限冲激响应(IIR)或有限冲激响应(FIR)传递函数,从而基于参考信号产生控制 信号,并且传递函数的滤波值可通过自适应算法而更新,其将在下文描述。
[0046] 下式1表示通过自适应滤波器141基于参考信号(X(η))产生控制信号(y)的方 法。
[0047]式1
[0048] y(n) =wT(k~l)χ(η)
[0049] 其中,n是采样度,并且k是块(block)的数目。此外,wT(k_l)是由每个频率分量 的滤波值构成的传递函数。传递函数(wT(k_l))的每个滤波值可通过前述自适应算法而更 新。在本发明的示例性实施方式中,滤波值以块(k)单位更新,且当前应用的滤波值是在前 一块(k-Ι)中计算的滤波值。
[0050] 路径补偿滤波器142可配置成对从参考信号获取单元11输出的参考信号进行路 径补偿,且输出经路径补偿的参考信号。换句话说,路径补偿滤波器142可配置成补偿参考 信号的相位延迟且输出经补偿的参考信号。
[0051] 用于通过路径补偿滤波器142来补偿参考信号的相位延迟的传递函数可通过直 到振动发生器124的激振力被误差传感器131检测为止的次级路径(secondarypath)中 测量的传递特性来确定。换句话说,传递函数可以是通过测量传递特性而获取的振动传递 函数,因为振动发生器124的激振力可以以振动或声波形式在从振动发生器124的安装位 置到误差传感器131的安装位置的路径中传递。
[0052] 根据本发明的示例性实施方式,噪声控制系统10可配置成使用振动发生器124的 振动输出作为噪声控制信号。换句话说,噪声控制系统10可配置成通过振动发生器124使 仪表板振动,产生用于消除噪声的辐射声音。特别地,车内噪声可通过使用因仪表板的振 动所产生的结构噪声而得到控制,从而与通过使用空气噪声来控制车内噪声的相关技术相 比,使用振动-声音传递函数(例如,结构传递函数)作为路径传递函数。路径补偿滤波器 142可配置成使用冲激响应传递函数作为用于补偿路径的传递函数。
[0053] 用于补偿路径的冲激响应传递函数可根据所使用的误差传感器131的类型而不 同地设置。当误差传感器131是声音传感器时,用于路径补偿滤波器142的冲激响应传递 函数可由下式2表达。
[0054] 式 2
[0055]A/F= (V/F)X(A/V)
[0056] 其中,A是车内声压且可以是通过误差传感器131检测的声音信号的声压,F是激 振力且对应于振动发生器124的激振力,V是仪表板的振动加速度且可通过单独的振动传 感器测量。
[0057] 当使用式2的路径补偿滤波器142时,冲激响应传递函数的计算可基于通过分别 测量振动发生器124的激振力(F)以及因振动发生器124的激振力产生的声音的由误差传 感器131检测的声压㈧而获得的振动发生器124的激振力(F)和声压(A)。此外,如式1 所表达的,冲激响应传递函数可通过分别测量仪表板振动加速度(V)与振动发生器124的 激振力(F)之比,以及室内声压(A)与仪表板的振动加速度(V)之比来进行计算。在后一 情形中,可能需要测量振动加速度与激振力之比以及室内声压与振动加速度之比,以根据 激振力考虑振动加速度和车内声压,从而允许优化激振位置。
[0058] 当误差传感器131是振动传感器时,用于路径补偿滤波器142的冲激响应传递函 数可对应于振动-振动传递函数且可由下式3表达。
[0059]式 3
[0060] V/F= (A/F)X(A/V) 1
[0061] 其中,V是振动加速度且可通过振动传感器检测,F是激振力且对应于振动发生器 124的激振力,且A是车内声压且可通过单独的声音传感器测量。
[0062] 当使用式3的路径补偿滤波器142时,冲激响应传递函数的计算可基于通过分别 测量振动发生器124的激振力以及因振动发生器124的激振力产生的振动加速度(V)而获 得的振动发生器124的激振力和振动加速度(V)。此外,如式1所表达的,冲激响应传递函 数可通过分别测量室内声压(A)与振动发生器124的激振力(F)之比,以及室内声压(A) 与振动加速度(V)之比来进行计算。在后一情形中,可能需要测量室内声压与激振力之比 以及室内声压与振动加速度之比,以根据激振力考虑各种振动加速度和室内声压,从而允 许优化激振位置。
[0063] 在本发明的示例性实施方式中,如上所述,参考信号的因次级路径引起的相位延 迟可通过路径补偿滤波器142得到补偿,从而改善滤波值的收敛速度。经过路径补偿滤波 器142的参考信号可被输出至变化计算单元143。变化计算单元143可配置成基于经过路 径补偿滤波器142而被路径补偿的参考信号以及通过误差信号获取单元13获取的误差信 号,计算滤波变化量(例如,滤波值的变化量)。
[0064] 变化计算单元143可配置成计算参考信号(X(η))中包括的各个频率分量的滤波 值,并且与各个频率分量对应的滤波值的变化量(f(n))可通过下式4来计算。
[0065]式 4
[0066]f(n) =xhat (η)Xe(η)Xμ
[0067] 其中,η是指示采样度的常数,xhat(n)指示通过路径补偿滤波器142进行路径补偿 的参考信号(x(n)),并且e(n)是通过误差信号获取单元13获取的误差信号。此外,μ指 示步长,且可通过下文描述的步长计算单元144进行计算。
[0068] 步长计算单元144可配置成根据在从振动发生器124至误差传感器131的次级路 径中测量的频率响应函数计算步长(μ)。在LMS算法中,步长(μ)可以是用于确定滤波器 收敛速度的参数。当步长很小(例如,小于预定大小)时,滤波值的收敛速度可能很慢(例 如,低于预定速度),因而使控制性能劣化。然而,当步长很大(例如,大于预定大小)时,滤 波被发散,导致控制稳定性显著劣化。
[0069] 在本发明的示例性实施方式中,针对各个频率分量不同地调整步长的基于频率的 可变步长(μ(k))可通过下式5中表达的归一化LMS算法进行使用。
[0070] 公式 5
[0071]
[0072] 其中,i指示在次级路径中构成频率响应函数的各个频率分量,μ(i)指示与各个 频率分量对应的步长,并且S"(i)指示与次级路径中的频率响应函数中的各个频率分量对 应的功率谱。此外,在式5中,分子μ。是常数,并且可通过测试选择为当在室内噪声最大 的频带中控制很稳定时的值。
[0073] 平均值计算单元145可配置成累积和叠加Ν块大小内由变化计算单元143计算的 滤波值变化量,且可配置成根据累积和叠加的滤波值变化量计算滤波值变化量的平均值。
[0074] 根据本发明的示例性实施方式,自适应控制器14可配置成累积滤波值变化量,而 不是更新每个采样的滤波值。此外,当滤波值变化量在预定的块大小内累积时,自适应控制 器14可配置成对累积的滤波值变化量求平均且计算滤波值变化量的平均值。自适应控制 器14还可配置成使用所计算的平均值更新滤波值。
[0075] 平均值计算单元145可配置成基于
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