一种电机主动降噪方法、主动降噪系统以及电动两轮车与流程

本发明属于电机降噪，尤其涉及一种电机主动降噪方法、主动降噪系统以及电动两轮车。

背景技术：

1、随着新能源行业的高速发展，电动两轮车的电机噪声问题愈发突出。目前电机噪声抑制主要分为两大类：一类为被动降噪，主要通过优化隔音结构，替换隔音材料等方式进行噪声的吸收，如现有专利申请2022221558516公开的一种新能源车电机舱降噪装置；一类为主动降噪，例如优化电机磁路、调整开关频率、主动抑制谐波等方式减小噪声的产生。

2、在电机主动降噪的方法中，利用发声装置发出与噪声相反相位的声波，使得主动发出的声波与噪声相抵消，进而实现主动降噪的方法应用较为广泛。现有利用该原理实现电机主动降噪的方案中，大多数需要额外添加发声装置来发出反相位声波，如现有专利申请2018221363564公开的新能源车电子驻车轮边电机用降噪装置，少部分需要在电机中添加额外的降噪线圈，现有电机主动降噪的方法对于成本以及噪声抑制装置的体积的管控是不利的。在电机主动降噪的方法中，通常对噪声进行采集时，如现有专利申请2020109650617公开的风机的降噪方法，只采集噪声源处的噪声信息，再发出相应的反向声波，属于开环控制，较难保证最终的噪声抑制效果。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的电机主动降噪较难保证最终的噪声抑制效果的问题，本发明提供一种电机主动降噪方法、主动降噪系统以及电动两轮车。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种电机主动降噪方法，包括如下步骤：

3、s1.将采集到的噪声源处的噪声信号f1与人耳处的噪声信号f2分别进行快速傅里叶分析，得到噪声源处的噪声信号f1的频谱特性，以及人耳处的噪声信号f2的频谱特性；

4、s2.基于人耳可闻声波范围20hz~20000hz，对采集到的噪声源处的噪声信号f1与人耳处的噪声信号f2分别进行处理，提取20hz~20000hz内的噪声信号，得到处理后的噪声源处的噪声信号fs1与人耳处的噪声信号fs2；

5、s3.针对噪声源处的噪声信号fs1进行反相处理后直接获得前馈控制信号；

6、s4.针对人耳处的噪声信号fs2经噪声抑制控制算法计算后获得反馈控制信号；

7、s5.将前述前馈控制信号与反馈控制信号线性结合后获得主动降噪控制信号；

8、s6.通过电机控制器将前述的主动降噪控制信号作为电机d轴电流注入电机中实现主动降噪。

9、作为优选，所述噪声抑制控制算法为pid算法。pid算法为现有的pid算法，但考虑到现有的pid算法较难快速准确地跟踪动态信号，可以对pid算法进行替换。

10、作为优选，所述噪声抑制控制算法为线性自抗扰控制算法。线性自抗扰控制算法为现有的线性自抗扰控制算法，将pid算法替换为线性自抗扰控制算法，在保证参数调节难度不上升的前提下，提升了瞬时响应能力与抗扰能力。经实验测试，线性自抗扰控制算法在全频段上都具有更好的噪声抑制效果，尤其对于中低频的噪声抑制效果较佳，更适合对整个频率段噪声进行抑制。

11、作为优选，所述噪声抑制控制算法为多路并联的准比例谐振控制算法。准比例谐振控制算法为现有的准比例谐振控制算法，提升了对特定几个频率噪声的响应能力，将pid算法替换为准比例谐振控制算法，可以实现对特定的几个频率噪声进行精准抑制。经实验测试，准比例谐振控制算法在特定频率点的噪声抑制极为优秀，但是对其它频段的噪声抑制效果同pid算法相差不大，更适合特定几个频率点噪声能量较大的场景。

12、进一步地，所述前馈控制信号与反馈控制信号线性结合后获得主动降噪控制信号iout；其线性结合公式如下：，其中、为线性结合系数。通过调整两个线性结合系数、，可以获得更好的噪声抑制效果。

13、一种电机主动降噪系统，该电机主动降噪系统采取了任一种上述的电机主动降噪方法；该电机主动降噪系统包括：

14、第一噪声接收装置，用于实时的电机噪声的采样，获得噪声源处的噪声信号f1；

15、第二噪声接收装置，用于实时的人耳处噪声的采样，获得人耳处的噪声信号f2；

16、主控模块，用于对采集到的噪声源处的噪声信号f1与人耳处的噪声信号f2分别进行快速傅里叶分析，获得噪声源处的噪声信号f1的频谱特性，以及人耳处的噪声信号f2的频谱特性；基于频谱特性对采集到的噪声源处的噪声信号f1与人耳处的噪声信号f2分别进行处理，提取噪声信号中20hz~20000hz的部分，得到可用于控制的噪声源处的噪声信号fs1与人耳处的噪声信号fs2；针对噪声源处的噪声信号fs1进行处理获得前馈控制信号，针对人耳处的噪声信号fs2进行处理获得反馈控制信号；以及前述前馈控制信号与反馈控制信号线性结合后获得主动降噪控制信号；

17、电机控制器，用于接收扭矩指令与用于主动降噪的电机d轴电流指令，基于上述指令对电机d轴进行控制；

18、以及电机，用于实现正常的电机运行，并且发出主动降噪的反相声波。

19、进一步地，前馈控制信号经过反相处理直接作为电机d轴电流指令的一部分，反馈控制信号经过pid算法或线性自抗扰控制算法或准比例谐振控制算法得到电机d轴电流指令的另一部分，这两部分线性结合得到最终的电机d轴电流指令；所述线性结合的公式如下：，其中、为线性结合系数。通过调整两个线性结合系数、，可以获得更好的噪声抑制效果。

20、一种电动两轮车，该电动两轮车包括任一种上述的电机主动降噪系统。

21、有益效果

22、1、本发明的电机主动降噪方法及主动降噪系统，利用电机自身运行替代现有的扬声器作为反相声波的发声装置，不用额外添加发声设备，减少了硬件成本，降低了系统复杂度，减少了空间使用体积；

23、2、本发明的电机主动降噪方法及主动降噪系统，将主动降噪电流指令注入到电机d轴中，使得电机在运行过程中也可以同步发出反相降噪声波，而对于电机正常运行的扭矩影响极小，不影响电机本身运行，可以在电机正常工作时进行主动降噪，拓展了主动降噪的使用场景；

24、3、本发明的电机主动降噪方法及主动降噪系统，在电机壳体内部噪声源处，以及电机壳体外部更靠近人耳处都安放噪声接收装置，可以使得主动降噪反相声波响应迅速，用于实现噪声的闭环抑制，尽量压低人耳处的噪声，大幅提升降噪效果。

技术特征：

1.一种电机主动降噪方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的电机主动降噪方法，其特征在于：所述噪声抑制控制算法为pid算法。

3.根据权利要求1所述的电机主动降噪方法，其特征在于：所述噪声抑制控制算法为线性自抗扰控制算法。

4.根据权利要求1所述的电机主动降噪方法，其特征在于：所述噪声抑制控制算法为多路并联的准比例谐振控制算法。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电机主动降噪方法，其特征在于：所述前馈控制信号与反馈控制信号线性结合后获得主动降噪控制信号iout；其线性结合公式如下：，其中、为线性结合系数。

6.一种电机主动降噪系统，其特征在于：该电机主动降噪系统采取了权利要求1-5任一项所述的电机主动降噪方法；

7.根据权利要求6所述的电机主动降噪系统，其特征在于：前馈控制信号经过反相处理直接作为电机d轴电流指令的一部分，反馈控制信号经过pid算法或线性自抗扰控制算法或准比例谐振控制算法得到电机d轴电流指令的另一部分，这两部分线性结合得到最终的电机d轴电流指令；所述线性结合的公式如下：，其中、为线性结合系数。

8.一种电动两轮车，其特征在于：该电动两轮车包括权利要求6或7任一项所述的电机主动降噪系统。

技术总结本发明属于电机降噪技术领域，尤其涉及一种电机主动降噪方法，包括如下步骤：S1将采集到的噪声源处的噪声信号F1与人耳处的噪声信号F2分别进行快速傅里叶分析，得到噪声源处的噪声信号和人耳处的噪声信号的频谱特性；S2提取人耳可闻声波内的噪声信号，得到处理后的噪声源处的噪声信号Fs1与人耳处的噪声信号Fs2；S3对噪声源处的噪声信号进行反相处理后获得前馈控制信号；S4对人耳处的噪声信号经噪声抑制控制算法计算处理后获得反馈控制信号；S5将前述前馈控制信号与反馈控制信号线性结合后获得主动降噪控制信号；S6通过电机控制器将前述的主动降噪控制信号作为电机d轴电流注入电机中实现主动降噪。技术研发人员：陈果,周维受保护的技术使用者：常州浩万新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29