基于变步长的振动主动控制次级通道在线辨识方法及系统与流程

本发明涉及振动噪声主动控制，尤其涉及一种基于变步长的振动主动控制次级通道在线辨识方法及系统。

背景技术：

1、滤波最小均方(filter-x least mean square，fxlms)算法中，次级通道的辨识是主动振动噪声控制的关键环节，在主动控制期间次级通道的系统特性基本保持不变或变化缓慢，因此现有技术多采用次级通道离线辨识方式，也能够简化控制算法；但若主动控制期间系统特性改变较为明显，次级通道变化较大时仍采用离线辨识结果，则会因离线辨识结果与实际次级通道相差过大而导致振动噪声抑制效果不明显，甚至振动噪声情况恶化，因此，这种情况则应当采用次级通道在线辨识以确保满足控制系统的稳定性和控制精度的要求；次级通道在线辨识结果的质量与振动噪声控制的效果息息相关。

2、但是若次级通道在线辨识效果不佳会不可避免地导致控制系统失稳及控制精度下降。现有研究中有部分技术通过对次级通道在线辨识的配置参数进行调整，专利文件cn110794681a提供一种针对窄带主动振动系统的fxlms滤波方法，在次级通道辨识采用了变功率扫频信号，对参考信号滤波后，结合残差信号用于fxlms算法权值迭代计算得到抑振信号，以抑振信号与次级通道输入信号叠加与低频谐波振动信号相减达到抑振。针对窄带主动抑振系统来说能够在该合成的频率范围获得较为稳定的次级通道建模值，减小了系统残差，但是缺乏切实合理的信号和步长参数量化设计相关的操作，无法保障次级通道在线辨识性能的可靠优化。

3、公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成己为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了基于变步长的振动主动控制次级通道在线辨识方法，该方法在采用主动振动噪声控制系统作业的过程中，使用窄频带扫频信号作为辨识信号，通过针对待测频率点分阶段设置次级通道在线辨识的辨识时间；进而针对不同阶段的辨识时间设定辨识时间系数，基于辨识时间系数分别计算不同阶段匹配的辨识步长；依据设置的辨识时间和辨识步长对次级通道进行在线辨识，基于所述主动控制信号结合在线辨识结果实现振动噪声控制。通过设定策略分阶段设计辨识时间，并针对性配置不同的辨识步长，能有效满足辨识的及时性和鲁棒性，避免次级通道在线辨识在不同频率下产生的结果不佳问题，提升振动噪声主动控制效果。优选地，一个实施例中，所述方法包括：

2、步骤s1：采用主动振动噪声控制系统算法基于次级通道获得主动控制信号；

3、步骤s2：针对待测频率点分阶段设置次级通道在线辨识的辨识时间；

4、步骤s3：针对不同阶段的辨识时间设定辨识时间系数，基于辨识时间系数分别计算不同阶段匹配的辨识步长；

5、步骤s4：依据设置的辨识时间和辨识步长对次级通道进行在线辨识，基于所述主动控制信号结合在线辨识结果实现振动噪声控制。

6、可选地，一个实施例中，将辨识时间被分为三个时间段，分别是第一时间段0～3t1、第二时间段3t1～3t2和第三时间段3t2～3t3，其中，

7、t1＝l·1/fident，t2＝4t1，t3＝4t2；

8、式中，t1，t2，t3分别表示当前频率的辨识时间对应第一时间段的时间段单位、第二时间段的时间段单位和第三时间段的时间段单位；l表示辨识的正弦信号周期数。

9、进一步地，一个实施例中，所述步骤s3中，按下述逻辑针对不同阶段的辨识时间设定辨识时间系数：

10、对于第一时间段0～3t1，辨识时间系数τ设置为当前频率对应信号单位周期辨识时长的25个满周期；

11、对于第二时间段3t1～3t2，辨识时间系数τ设置为当前频率对应信号单位周期辨识时长的4×25个满周期；

12、对于第二时间段3t2～3t3，辨识时间系数τ设置为当前频率对应信号单位周期辨识时长的16×25个满周期。

13、具体地，一个可选的实施例中，所述步骤s3中，采用下述的步长运算模型计算不同阶段匹配的辨识步长：

14、

15、式中，μoid为当前频率点的次级通道在线辨识步长，tp为次级通道辨识结果的采样周期，τ为对应的辨识时间系数。

16、优选地，一个实施例中，所述步骤s3中，还包括：对次级通道进行在线辨识后，滤波处理辨识结果并对次级通道在线辨识结果进行质量评估，基于滤波后的在线辨识结果遴选辨识结果样本集，根据辨识结果样本集利用权值带方式进行辨识质量评估，选取质量满足设定要求的辨识结果实现振动噪声控制。

17、进一步地，一个实施例中，所述步骤s3中，对次级通道在线辨识结果进行质量评估的过程还包括：

18、根据辨识结果样本集利用权值带方式进行辨识质量评估后，若结果为通过，还包括将辨识结果变换为幅值-相位形式，进而对变换后辨识结果进行二级评估，结合二级评估参数确定最终评估结果。

19、可选的实施例中，所述步骤s3中，根据辨识结果样本集利用权值带方式进行辨识质量评估的过程包括：

20、基于不同时刻辨识结果样本的正弦权值数据和余弦权值数据分别计算均值和方差，根据均值和方差计算权值带等效比带宽；

21、由等效极值之差获得权值带等效比带宽，将权值带等效比带宽与设定的带宽阈值对比，确定正弦权值和余弦权值的评估结果。

22、具体地，一个实施例中，所述步骤s3中，对变换后辨识结果进行二级评估的过程包括：

23、选取次级通道在线辨识结果的正弦、余弦权值极值，基于正弦权值极值和余弦权值极值分别计算对应的幅值衰减系数极值和相位滞后角极值，进而计算幅值衰减系数评估参数和相位滞后角评估参数。

24、基于上述任意一个或多个实施例中所述方法的其他方面，本发明还提供一种存储介质，该存储介质上存储有可实现如上述任意一个或多个实施例中所述方法的程序代码。

25、基于上述任意一个或多个实施例中所述方法的应用方面，本发明还提供一种基于变步长的振动主动控制次级通道在线辨识系统，该系统包括：

26、存储器，用于存储计算机程序和次级通道模型；

27、处理器，用于执行计算机程序时实现如上述任意一个或多个实施例中所述的基于变步长的振动主动控制次级通道在线辨识方法的步骤。

28、基于上述实施例中所述系统的应用方面，本发明还提供一种振动噪声主动控制系统，该系统包括如上述实施例中所述的基于变步长的振动主动控制次级通道在线辨识系统。

29、与最接近的现有技术相比，本发明还具有如下有益效果：

30、本发明提供了基于变步长的振动主动控制次级通道在线辨识方法及系统，该方法使用窄频带扫频信号作为次级通道的在线辨识信号，通过针对待测频率点分阶段设置次级通道在线辨识的辨识时间；进而针对不同阶段的辨识时间设定辨识时间系数，基于辨识时间系数分别计算不同阶段匹配的辨识步长；依据设置的辨识时间和辨识步长对次级通道进行在线辨识，该方案通过变步长方法，能避免次级通道在线辨识在不同频率下产生的结果不佳问题，提高了次级通道在线辨识结果的可靠性，避免了不准确的次级通道在线辨识结果对控制效果的不利影响，保证了振动噪声主动控制的效果。

31、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。