一钟钻井平台噪声的有源噪声控制方法与流程

本发明涉及有源噪声控制方法领域，尤其涉及一钟钻井平台噪声的有源噪声控制方法。

背景技术：

1、长期以来，钻井井场由于工况、设备等因素，其噪声居高不下，远超过了国家对噪声污染的规定和标准。较长的持续噪声不但对工作人员的生理、心理有显著影响，也对周边环境、作业成本及市场竞争力造成负面影响，从而引起噪声治理费用逐年增加。经过在钻井平台的实际测量、工作人员和周围居民的主观感受和反应，确定平台的网电电机是井场的主要噪声源。

2、目前针对网电电机的降噪设备和装置均属于无源噪声控制技术的范畴。无源噪声控制技术是一种传统的噪声控制技术，主要技术途径包括吸声处理，隔声处理，振动隔离和阻尼减振等，例如设置隔音房和消声器等。其机理是通过噪声声波与声学材料或声学结构的相互作用消耗声能，从而达到降低噪声的目的。但无源噪声控制技术一般对控制中、高频噪声有很好的降噪效果，而对于500hz以内的中低频段，被动吸声效果存在一定的局限性，不能提供理想的降噪效果，实际中钻井井场噪声成分中低频噪声占比明显，而且低频噪声由于波长较长，噪声能量衰减缓慢，所以井场低频噪声不可忽略，这也是井场噪声控制至今未取得实质性进展的重要制约因素。

3、因此，设计一钟钻井平台噪声的有源噪声控制方法十分重要的。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供的一钟钻井平台噪声的有源噪声控制方法，算法原理包括如下步骤：

2、设定系统中有l个参考信号，m个次级声源，n个误差传感器，其中控制滤波器长度为v；x(n)为参考信号，d(n)为期望信号；p(z)为初级通传递函数，s(z)为次级通路传递函数，e(n)为误差信号，wq(z)为前馈滤波器传递函数，wf(z)为反馈滤波器传递函数(即次级声源至参考传声器的传递函数，也称参考次级通路模型，长度为h)，s(n)为抵消信号；

3、设xl(n)＝[xl(n),xl(n-1),…,xl(n-v+1)]t为第l个参考传感器在第n时刻的输出信号，称为第l个参考信号，ym(n)为第m个次级声源在第n时刻的输出信号，有y(n)＝[y1(n),y2(n),…,ym(n)]t,前馈控制器的权矢量为其中wm(n)＝[wm1(n),wm2(n),…,wmv(n)]t.

4、则第m个输出信号：

5、

6、对整个多通道控制系统，有：

7、y(n)＝xt(n)wq(n), (2)

8、其中x(n)由xl(n)组成；

9、误差信号：

10、e(n)＝d(n)+rt(n)wq(n), (3)

11、其中r(n)＝se(n)*x(n),se(n)为s(z)的估计值，d(n)＝p(n)*x(n)；

12、由控制系统目标函数j(n)＝e[e2(n)]，有

13、j(n)＝e[d2(n)]＝d(n)+2e[d(n)rt(n)]wq+wqte[r(n)rt(n)]wq, (4)

14、利用最陡下降法原理，可得控制器权系数公式：

15、wq(n+1)＝wq(n)-2μr(n)e(n), (5)

16、其中μ为收敛系数。

17、优选的，有源噪声控制系统的声反馈抑制方法，包括如下步骤：

18、设第m个次级声源输出信号初值为：

19、ym(n)＝[ym(n),ym(n-1),…,ym(n-h+1)]t, (6)

20、则y(n)＝[y1(n),y2(n),…,ym(n)]t，第l个参考传声器处的实时声信号为xl(n)，并且

21、x(n)＝[x1(n),x2(n),…,xl(n)]t.

22、第m个次级声源到第l个参考传声器的反馈通路传递函数中第g个值为wf(m,l,g)，估计值为整理反馈通路模型：

23、

24、计算进入参考传声器的次级源输出信号：

25、

26、“纯粹”的参考信号：

27、。

28、与相关技术相比较，本发明提供的一钟钻井平台噪声的有源噪声控制方法利用声音的相消性干涉达到降低噪声能量的目的。采用有源控制思想构建的抵消初级噪声的系统为有源噪声控制系统，如果系统能够实时调整自身参数，改变输出的次级声波，则此系统称为自适应有源噪声控制系统。有源噪声控制技术主要作用于1khz以内的中低频段，弥补了吸声材料在中低频段的限制，结合被动吸声方式，能够拓宽降噪频带，提升降噪效果。能够有效降低网电电机形成的低频段噪声，弥补了国内在钻井井场利用自适应有源降噪设备降低低频噪声的技术空白，使得作业环境达到国家标准。

29、此方案还可用于钻井井场的排风装置。排风装置多为管道空间，相对于三维空间更加简单易实现，结合管道消声器，可以组成复合式管道噪声控制系统。

技术特征：

1.一钟钻井平台噪声的有源噪声控制方法，其特征在于，算法原理包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一钟钻井平台噪声的有源噪声控制方法，其特征在于，有源噪声控制系统的声反馈抑制方法，包括如下步骤：

技术总结本发明提供一钟钻井平台噪声的有源噪声控制方法。本发明提供的一钟钻井平台噪声的有源噪声控制方法利用声音的相消性干涉达到降低噪声能量的目的。采用有源控制思想构建的抵消初级噪声的系统为有源噪声控制系统，如果系统能够实时调整自身参数，改变输出的次级声波，则此系统称为自适应有源噪声控制系统。有源噪声控制技术主要作用于1kHz以内的中低频段，弥补了吸声材料在中低频段的限制，结合被动吸声方式，能够拓宽降噪频带，提升降噪效果。能够有效降低网电电机形成的低频段噪声，弥补了国内在钻井井场利用自适应有源降噪设备降低低频噪声的技术空白，使得作业环境达到国家标准。技术研发人员：张媛,代海,玉昊昕,武新平,袁梦囝,李荣,张亚洲,景亚鹏,郭治平,宁晓峰受保护的技术使用者：西安艾科特声学科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15