一种改进的选频有源噪声控制算法

提出了一种改进的选频有源噪声控制(FSFANC)算法。 一个FSFANC系统通过在信号输入通道中引入选频滤波器(FSF)选择一根待消除的谱线进行处理,多个FSFANC系统可以独立并行工作。本算法采用只含两个系数的有限冲击响应(FIR)结构对次级通道、初级通道、选频滤波器、控制滤波器等有关模块进行建模。理论分析和实验结果表明,当FSF中心频率一定时,即便噪声谱线频率与其有几赫兹的偏差系统也依然保持稳定。本算法结构简单,计算量小,收敛速度快,稳定性高,克服了现有FSFANC算法对频率偏差要求过于严格的限制。     

多通道窄带Fx-Newton时频算法及动力机械有源隔振实验

提出了一种多通道窄带Fx-Newton算法,用多个控制器并联控制各窄带带通滤波器提取的多根线谱。离线辨识次级通道频响矩阵并求逆后,只需L×L个(通道数为L)2阶滤波器即可实现次级通道逆模型滤波,从而使控制器系数向最优值迅速收敛。还提出了窄带滤波相位差的自适应补偿算法,可提高线谱频率波动时的控制鲁棒性。在200 kW实船柴油发电机有源无源隔振装置上进行了实验,结果表明该算法可同时控制10~11根线谱,使每根线谱衰减10~35 dB。该算法运算量小,在保证收敛稳定性的同时、收敛速度大于FxLMS算法(尤其在次级通道矩阵特征值分散度大的情况)。     

多通道窄带Fx-Newton时频算法及动力机械有源隔振实验

提出了一种多通道窄带Fx—Newton算法,用多个控制器并联控制各窄带带通滤波器提取的多根线谱。离线辨识次级通道频响矩阵并求逆后,只需L×L个(通道数为L)2阶滤波器即可实现次级通道逆模型滤波,从而使控制器系数向最优值迅速收敛。还提出了窄带滤波相位差的自适应补偿算法,可提高线谱频率波动时的控制鲁棒性。在200kw实船柴油发电机有源无源隔振装置上进行了实验,结果表明该算法可同时控制10~11根线谱,使每根线谱衰减10~35dB。该算法运算量小,在保证收敛稳定性的同时、收敛速度大于FxLMS算法(尤其在次级通道矩阵特征值分散度大的情况)。      

存在声反馈的前馈有源噪声控制系统性能分析

在一些应用场合,前馈有源噪声控制系统中次级源产生的声信号会反馈至参考传声器,影响参考信号质量和系统稳定,导致控制性能下降。引入了等效次级路径的概念,并通过等效次级路径与实际路径的相位偏差分析存在声反馈时的收敛性能。若某些频率的相位偏差大于90°,则这些频率附近将较难收敛,降噪性能下降,甚至导致系统不稳定。通过仿真和实验对单指向传声器声学方法、自适应滤波u型最小均方差(FuLMS)算法、反馈中和算法和在线建模算法共4种解决声反馈问题的方法的性能进行了比较。结果表明,4种方法都能提高存在声反馈时的前馈有源噪声控制系统的性能,有效解决声反馈引起的问题,但各有优缺点。单指向传声器方法最为方便,但低频指向性较差。FuLMS算法运算量较低,但不能保证收敛。反馈中和算法性能最好,但当系统时变时鲁棒性较差。在线建模算法不需要额外滤波器,但由于参数调节复杂,降噪性能稍差。      

次级源近场和管壁弹性对充液管路有源消声性能的影响EI北大核心CSCD

建立了含次级源结构的充液直管有源消声系统数值模型,重点分析了声激励下次级源近场和管壁弹性对有源消声性能的影响。结果表明:次级源近场为非均匀声场,误差点位于该区域时部分频点控制效果较差甚至放大,而处于声场均匀区域时可使降噪量提高10 dB以上,增加误差点数量可使绝大多数频点的降噪量提高5 dB以上;管壁弹性使次级源与管壁间的耦合较强,非对称分布的次级源容易激起管壁振动,导致降噪谷值的出现,采用对称分布的次级源可显著提升控制效果;增加次级源数量能够提高系统的有源无源复合控制效果,但使得管内声场变得复杂,多次级源模型的有源消声效果随频率升高而有所降低。     

基于扇束双投影方向的改进迭代层析成像算法

提出一种适用于气体扩散分布重建的改进代数迭代算法.针对投影射线扇束构型及双投影方向,在算法迭代步骤中引入先验矩阵,对迭代结果间隔性地进行中值滤波.以高斯烟羽模型为测试对象,分析迭代次数、松弛因子及不同滤波器使用策略对重建结果的影响,结果表明:迭代次数为500次,松弛因子为2时,均方误差、峰值相对误差基本收敛,并将波峰控制在一定范围内.改进代数迭代算法的均方误差、峰值相对误差重建指标优于传统代数迭代重建算法;同时,改进后算法能够准确定位波峰,完成尾峰重建,具有较强的抗噪性.     

有源抗噪声护耳器H2/H∞优化方法研究

采用固定系数滤波器和自适应滤波器相结合来实现一种有源抗噪声护耳器系统。固定系数滤波器除了降低宽带噪声,其最主要的作用在于减小次级通道的不确定性。固定系数滤波器和次级通道滤波器都采用H_2/H_∞优化方法设计得到。仿真和实验结果表明:固定系数滤波器提高了自适应算法的稳定性,护耳器系统在宽带和周期性噪声环境中都取得了比较好的降噪效果。     

基于自适应加权约束最小二乘法的麦克风阵列稳健频率不变波束形成算法

为了解决麦克风阵列通道失配时波束形成算法的稳健性问题, 提出一种基于自适应加权约束最小二乘法的麦克风阵列稳健频率不变波束形成算法. 该算法在分析无通道失配和通道失配时阵列模型特点基础上, 深入研究了通道失配时约束最小二乘频率不变波束形成算法存在的问题及其产生的原因; 将麦克风特性的概率密度函数作为稳健因子加入到约束最小二乘频率不变波束形成算法后, 其频率不变性的稳健性得到了一定的提高, 但稳健性仍较差. 为了进一步提高约束最小二乘法频率不变波束形成算法的稳键性, 通过定义代价函数中控制频率不变性的动态加权系数来调节旁瓣频谱能量, 大大提高了频率不变波束形成算法的稳键性, 将频率不变的频带范围内同一到达角度上不同频率所形成的阵列响应的最大值与最小值之比定义为波动误差, 并作为比较本文算法与约束最小二乘稳健波束形成算法和minmax稳健波束形成算法在通道失配时频率不变性稳键性的评价指标. 算法实例验证结果表明, 在麦克风阵列通道失配时, 本文算法的波动误差最小、频率不变波束形成稳健性最好, 而且适用于任意结构的阵列.     

径向三腔渡越时间振荡器高频特性分析

 研究了径向三腔渡越时间振荡器的高频特性,提出了一种近似求解方法,获得了各模式的频率以及场分布特性,并进行了数值模拟验证。近似求解所得的谐振模式的频率与数值模拟的结果基本一致,而模式场的振幅有误差。对近似方法进行了误差分析,结果表明:场振幅的误差随谐振腔径向长度与平均半径之比的减小而减小,该比值小于0.3时,场振幅的相对误差小于5.4%,比值大于1时,该方法不适用。     

简易高斯灰度扩散模型的误差分析及适用性研究

为了验证简易高斯灰度扩散模型的适用性,与传统高斯灰度扩散模型进行了对比分析。将两种高斯模型做归一化处理,设定检验像素,分析检验像元灰度的归一化值的相对误差;进行星图模拟,得到4个不同高斯半径(σ)下灰度赋值相对误差与像点映射位置偏离值的关系曲线,整体上误差随σ的增大而减小;对星图模拟得到的系列星像点采用灰度重心法提取质心,质心误差随σ增大而减小,传统模型模拟像点的质心提取精度比简易模型高约2个数量级。无噪声条件下σ=0.671时,简易模型模拟像点最大质心误差仅为0.033pixel。仿真结果表明:单就像点外形仿真而言,当σ较小时,简易模型不再适用;但针对像点的质心定位及后续算法,简易模型带来质心误差量级可以忽略,运算量更小,适于应用。     

平面阵的方位估计算法及其误差分析

提出了一种基于信号相位匹配原理的平面阵方位估计的奇异值分解(SVDSPM)算法.推导了方位搜索需要的时延计算的一般公式,仿真分析了几种典型平面阵的方位估计性能,仿真结果表明: SVDSPM方位估计算法的性能优于MUSIC算法;理论分析了目标距离、传声器位置误差和接收通道幅度和相位不一致性等对定向性能的影响;以十字平面阵为例,仿真分析了上述几种因素对方位估计精度的影响,仿真结果表明:当传感器安装误差小于10 mm,接收通道幅度不一致性小于1.5 dB,接收通道相位不一致性小于10°和目标初始俯仰角大于45°时,方位估计的标准差小于0.5°.     

一种能量比调控的有源噪声控制算法*

在前馈有源噪声控制系统中,建模信号与控制信号相互影响,建模信号的引入会导致系统降噪性能变差。为了减小建模信号的影响,提出一种基于能量比调控的次级通道在线建模有源噪声控制算法。利用控制过程与建模过程的误差能量比构造步长调控函数,分别调节控制过程与建模过程的步长值,从而减弱两者的相互影响。在次级通道建模过程中,对建模步长值采取分段调控的方法,并通过建模步长值的变化来调节建模信号,从而提升系统降噪性能。仿真结果表明,对于低频噪声信号的有源噪声控制,相比已有算法,提出的算法能获得较快的建模收敛速度和较高的降噪量。     

细通道内气液段塞流的流体力学数值模拟

为研究细通道内气液段塞流的流体力学性质,对细通道内空气和水两相段塞流进行了数值模拟。以直径为1.6 mm的错流T型管为模型,使用计算流体力学(CFD)研究了气液流速、液相粘度和表面张力以及入口结构对段塞形成的影响,确定了气塞长度与两相流率、液相粘度和表面张力有关。气塞长度随分散相流率和表面张力的增大而增大,随连续相流率增大而减小;液相粘度在低液速时对段塞长度有较大的影响;确定了段塞形成的挤压和剪切关联式。     

精密干涉测量中余弦依赖算法的误差研究

针对相移算法中以双光束干涉为基础的余弦依赖算法的算法误差,以菲佐干涉仪精密测长为应用背景进行了研究。利用干涉光学的基本原理导出了在多束光干涉（经光学面多次反射、透射）的情况下干涉光强随相位分布的精确公式;通过数值分析得出了在给定参量条件下忽略次级反射光所引入的光强误差达到14．4％;对余弦依赖算法所引起的光强误差分别就四步算法、五步算法得出了不同的依赖关系：由于四步算法比五步算法对光强误差更为敏感,因而五步算法具有更高的准确度;对于两个反射面均具有较高反射率的情况,必须考虑算法误差;当测长准确度要求不太高时,在两个或至少其中一个反射面反射率较低的情况下可以忽略算法误差的影响。     

三维物理-热工耦合过程的网格优化

在反应堆物理-热工耦合过程中,网格划分尺度会影响计算精度和计算时间。利用蒙特卡罗程序和FLUENT程序,对压水堆单棒模型进行不同尺度的网格划分,评估网格划分尺度对耦合结果的影响,得到单个网格中密度差值、温度差值对有效增殖因子和功率分布引入的误差。研究表明当燃料温度差值小于50 K,慢化剂密度差值3 kg/m3时,有效增殖因子相对误差小于10-4,功率相对误差小于1%。使用该规律,对典型的压水堆单棒模型和33通道模型进行网格划分并进行耦合计算。结果表明,单棒模型网格总数减少至1/100,计算时间减少至1/4,33通道模型网格总数减少至1/50,计算时间减少至1/10,但其结果仍然精确有效。     

0.34 THz频率选择表面带通滤波器设计

为满足太赫兹通信的需求,基于薄膜工艺和双层级联的结构,设计了一种0.34THz频率选择表面带通滤波器。利用等效电路模型分析了该滤波器的频率特性,通过仿真研究了入射角对该结构频率特性的影响,显示水平极化条件下其在低于45°入射角范围内具有较好的性能。最终按照所评估的误差容忍度加工了Jerusalem十字单元的频率选择表面样片,并进行了频率传输特性的测试与分析,结果表明:该滤波器具有较好的滤波特性。     

有源头靠系统中次级声源和控制电路的参数优化研究

在有源头靠系统中,针对次级声源和控制电路两部分对模拟反馈有源控制系统(ANC)参数进行优化。为了达到更好的噪声抑制效果,次级声源的有效辐射频带应和待控制噪声的主要频谱相近,在使用电动扬声器作为次级声源时,其谐振频率应在要控制噪声频谱的下端。在优化控制电路参数时,根据经典控制理论提出合适的目标函数,通过差分演化算法进行优化。在有源头靠系统中,可通过适当调整两通道间距离,或将两通道间耦合纳入参数优化算法中,以保证系统稳定性和抑制"水床效应"的影响。模拟和实验表明两种方法各有利弊。在实际应用中需根据不同需要采用不同的优化方法。     

体积速度匹配分布源边界点法的特解源位置优化方法研究

在分布源边界点法中,选择特解源及特解源位置对声场计算的精度具有很大的影响。为减小声场计算的误差,提出了一种确定特解源位置的优化方法。在该方法中,采用三极子作为特解源,以1%体积速度相对误差对结构声辐射计算的上限频率进行预测,然后在计算上限频率范围内通过体积速度匹配搜索,得到体积速度相对误差最小意义下的特解源优化位置,在该优化位置处构造声压与表面体积速度之间的传递矩阵来计算声场,以减小计算误差。数值仿真结果表明:在求取的计算上限频率范围内,特解源处于优化位置时,计算误差得以显著减小。当振速测量存在一定误差时,采用该方法仍可将计算误差控制在5%以内。     

体积速度匹配分布源边界点法的特解源位置优化方法研究

在分布源边界点法中,选择特解源及特解源位置对声场计算的精度具有很大的影响。为减小声场计算的误差,提出了一种确定特解源位置的优化方法。在该方法中,采用三极子作为特解源,以1%体积速度相对误差对结构声辐射计算的上限频率进行预测,然后在计算上限频率范围内通过体积速度匹配搜索,得到体积速度相对误差最小意义下的特解源优化位置,在该优化位置处构造声压与表面体积速度之间的传递矩阵来计算声场,以减小计算误差。数值仿真结果表明:在求取的计算上限频率范围内,特解源处于优化位置时,计算误差得以显著减小。当振速测量存在一定误差时,采用该方法仍可将计算误差控制在5%以内。      

一种有源头靠系统中虚拟传声器技术的改进方法

对人头移动导致有源头靠降噪效果下降的问题进行了理论分析,得到了残余噪声的预测表达式,提出了一种通过设计次级通道模型改进虚拟传声器技术性能的方法。分析表明,人耳位置处降噪量取决于虚拟传声器方法中采用的次级通道模型与人头移动到不同位置处的真实次级通道之间的匹配程度。通过设计合理的次级通道模型,可有效扩大人耳获得有效降噪量的人头允许移动范围。仿真分析和实验结果验证了该方法的有效性。