发动机排气噪声主动控制研究
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ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ＶＳ － ＸＬ ＭＳ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｐｏ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ｇ ｒ ｏ ｂ ｕ ｓ ｔ ｎ ｅ ｓ ｓ ，ａ ｎｄ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｓ ｕ ｐ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｇ ｅ ｃｅ ｎ ｎｄ ａ ｍａ ｋ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｅ ａ ｄ ｙ ｓ ｔ ｔｅ ａ
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ａｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｎｏ ｉ ｓ ｅ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ Ｅｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ
Ｊ Ｉ Ａ Ｎ Ｇ Ｎ ｉ ｎ ｇ ， Ｑ Ｉ Ｎ Ｓ ｉ － ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｔ Ａ Ｎ Ｇ Ｌ ｉ － ｍ ｉ ｎ ｇ
法主动噪 声控制器具有很强的鲁棒性 ， 并且具有收敛速度 快， 系统稳 态误差 小的特点 ， 为 实际实现发动机排 气噪声主动
控 制提 供 了理论 支撑 。
关键词： Ｖ Ｓ — Ｘ Ｌ ＭＳ算法； 发动机排气噪声 ； 主动控制 中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ － ０ ０ １ ０ — ０ ３
ｅ Ｆ ｒ ｏ ｒ ｓ ｍ ｌｌ ａ ｅ ｒ ． Ａ ｌ ｓ ｏ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｌ ｙ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｆ ｏ ｒ ｐ ｒ ｃｔ ａ ｃ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃｔ ａ ｉ ｖ ｅ ｎ ｏ ｓ ｉ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｆｅ ｏ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ．
Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ＶＳ － ＸＬＭ Ｓ Ａｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ； Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ Ｅｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ Ｎｏ ｉ ｓ ｅ ； Ａｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
１ 引言
排气噪声是发动机主要噪声源之一 ，目前消声器技 术虽然 比较成熟 ，但一直很难解决降低噪声与减少功率损失这对矛盾 ，
机 械 设 计 与 制 造
１ ０
Ｍａ ｃ ｈｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
＆
Ｍａ ｎｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
第ｌ １期 ２ ０ １ ３ 年 １ １月
发动机排 气噪声主动控制研 究
江 宁， 秦 四成 ， 汤黎 明
１ ３ ０ ０ ２ ５ ） （ 吉林大学 机械科学与工程学 院， 吉林 长春
摘
要： 为对发动机排 气噪声进行有效的主动源自文库制， 以Ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｅ ｄ — Ｘ Ｌ ＭＳ算法为基础 ， 设计 了基 于变收敛 因子 Ｖ Ｓ — Ｘ Ｌ ＭＳ算
法的发动机排 气噪声主动控制模型 ， 并分别对收敛 因子和 自适应滤波器长度两个参数对 系统的影响进行 了详细分析 ， 同
时利用设计的主动控 制模型对发动机 不同转速下的排 气噪声进行 了控制分析。 仿真结果表明设计的 Ｖ Ｓ — Ｘ Ｌ Ｍ Ｓ自适应算
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｊ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｊ ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ １ ３ ０ ０ ２ ５ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｃｔ ａ ｉ ｖ ｅ ｎ ｏ ｓ ｉ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ．ａ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｆ ｏ Ｖ Ｓ － Ｘ Ｌ ＭＳ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ６ ∞ｅ ｄ ｏ ｎ Ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｅ ｄ － Ｘ Ｉ ＭＳ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ￣ｔ ｅ ｍ ｆｔ ｏ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｇ ｅ ｎ ｃ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｆｆ ｏ ｉｌ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ． Ｍｏ ｒ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｏ ｎ ｖ ｒｉ ａ ｏ ｕ ｓ ｒ ｏ ｔ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ． ｈｅ Ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｆ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｔ ａ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ｔ ａ
并 且 对低 频 噪 声 的消 声 只能 采取 增 加设 计 尺 寸 的办 法 ， 而 噪声 主
示 。空 间有一个初级声源 ， 通过初始信号传感器将其采集并将噪
声信息传输到控制器 ， 经处理后驱动扬声器（ 次级声源 ） 发出相对
应的声音 ， 用一个误差信号传感器检测残存的噪声信号并反馈 到
控制器 ， 根据设计的算法不断调整控制器内的参数 ， 从而使系统 获得 最佳 的降噪效果 。主要 基于考 虑次级 声反馈 的 Ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｅ ｄ — Ｘ Ｌ ＭＳ 算法进行 自适应噪声 主动控制器设计１ ３ ｌ ７ ， 其原理 ， 如图 ｌ
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ａｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｎｏ ｉ ｓ ｅ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ Ｅｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ
Ｊ Ｉ Ａ Ｎ Ｇ Ｎ ｉ ｎ ｇ ， Ｑ Ｉ Ｎ Ｓ ｉ － ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｔ Ａ Ｎ Ｇ Ｌ ｉ － ｍ ｉ ｎ ｇ
法主动噪 声控制器具有很强的鲁棒性 ， 并且具有收敛速度 快， 系统稳 态误差 小的特点 ， 为 实际实现发动机排 气噪声主动
控 制提 供 了理论 支撑 。
关键词： Ｖ Ｓ — Ｘ Ｌ ＭＳ算法； 发动机排气噪声 ； 主动控制 中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ６ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ － ０ ０ １ ０ — ０ ３
ｅ Ｆ ｒ ｏ ｒ ｓ ｍ ｌｌ ａ ｅ ｒ ． Ａ ｌ ｓ ｏ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｌ ｙ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｆ ｏ ｒ ｐ ｒ ｃｔ ａ ｃ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃｔ ａ ｉ ｖ ｅ ｎ ｏ ｓ ｉ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｆｅ ｏ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ．
Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ＶＳ － ＸＬＭ Ｓ Ａｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ； Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ Ｅｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ Ｎｏ ｉ ｓ ｅ ； Ａｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
１ 引言
排气噪声是发动机主要噪声源之一 ，目前消声器技 术虽然 比较成熟 ，但一直很难解决降低噪声与减少功率损失这对矛盾 ，
机 械 设 计 与 制 造
１ ０
Ｍａ ｃ ｈｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ
＆
Ｍａ ｎｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
第ｌ １期 ２ ０ １ ３ 年 １ １月
发动机排 气噪声主动控制研 究
江 宁， 秦 四成 ， 汤黎 明
１ ３ ０ ０ ２ ５ ） （ 吉林大学 机械科学与工程学 院， 吉林 长春
摘
要： 为对发动机排 气噪声进行有效的主动源自文库制， 以Ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｅ ｄ — Ｘ Ｌ ＭＳ算法为基础 ， 设计 了基 于变收敛 因子 Ｖ Ｓ — Ｘ Ｌ ＭＳ算
法的发动机排 气噪声主动控制模型 ， 并分别对收敛 因子和 自适应滤波器长度两个参数对 系统的影响进行 了详细分析 ， 同
时利用设计的主动控 制模型对发动机 不同转速下的排 气噪声进行 了控制分析。 仿真结果表明设计的 Ｖ Ｓ — Ｘ Ｌ Ｍ Ｓ自适应算
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并 且 对低 频 噪 声 的消 声 只能 采取 增 加设 计 尺 寸 的办 法 ， 而 噪声 主
示 。空 间有一个初级声源 ， 通过初始信号传感器将其采集并将噪
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控制器 ， 根据设计的算法不断调整控制器内的参数 ， 从而使系统 获得 最佳 的降噪效果 。主要 基于考 虑次级 声反馈 的 Ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｅ ｄ — Ｘ Ｌ ＭＳ 算法进行 自适应噪声 主动控制器设计１ ３ ｌ ７ ， 其原理 ， 如图 ｌ