Экспериментальное исследование адаптивных систем активного гашения шумовых акустических полей

• Автор: Беляков, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1996
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ АКТИВНОГО ГАШЕНИЯ
ВОЛНОВЫХ ПОЛЕЙ
§1.1. Принципы построения и основные характеристики адаптивных систем активного гашения. ,
§1.2. Дискретная реализация градиентных адаптивных алгоритмов... 39 §1.3. Анализ характеристик дискретного градиентного алгоритма наименьших квадратов с учетом шумов квантования
Выводы
ГЛАВА II. РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ АКТИВНОГО ГАШЕНИЯ
§2.1. Реализация однонаправленных широкополосных приемников и излу- . чателей в системах гашения шумовых Ролей!
§2.2. Широкополосная адаптивная система активного гашения с поисковым
алгоритмом адаптации
§2.3. Адаптивная система активного гашения многомодового акустического
поля в замкнутом объеме с градиентным алгоритмом
Выводы
ГЛАВА III. АДАПТИВНЫЕ СИСТЕМЫ АКТИВНОГО ГАШЕНИЯ С ИДЕНТИФИКАЦИЕЙ КАНАЛОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ
§3.1. Принципы построения и основные характеристики узкополосных АСАГ с идентификацией
§3.2. Экспериментальные исследования узкополосных АСАГ с идентификацией
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Представляемая работа посвящена проблеме активного гашения волновых полей различной физической природы. Данная проблема является актуальной при решении целого ряда научных и технических задач, таких, как создание безэховых и экранирующих камер или площадок, имитирующих условия “свободного поля” [1]; обеспечение маскировки отражающих или излучающих объектов [2]; снижение уровня шума в кабинах и салонах самолетов, вертолетов, автомобилей и тракторов, снижение “внешней” шумности транспортных средств [3-9]; звуко - и виброизоляция силовых энергетических установок, снижение механических колебаний и вибраций производственного оборудования с целью уменьшения механического износа деталей, повышению их долговечности [10,11].
Традиционные пассивные методы гашения волновых полей, успешно применяемые в настоящее время, основаны на использовании различных поглощающих материалов, многослойных покрытий, вибродемпферов, перегородок, компенсаторов на основе резонансного поглощения и т.п. [11]. Обладая такими достоинствами, как надежность, относительно низкая стоимость и простота реализации, пассивные методы оказываются неэффективными при компенсации низкочастотных полей, когда необходимо значительно увеличивать толщину поглощающего слоя [8,11]. Их использование также затруднено в случаях, когда параметры излучения меняются во времени в широких пределах из - за невозможности оперативно изменять характеристики гасящей системы.
Принципиально другой подход к решению проблемы компенсации
волновых полей основан на подавлении первичного волнового поля в за-

данной области пространства и в заданном диапазоне частот путем создания компенсирующего поля, инверсного по отношению к исходному, с помощью системы “управляемых” излучателей.
Идею активного гашения трудно назвать новой. Первой публикацией на эту тему, по всей видимости, можно считать американский патент Луэга, выданный в 1933 году. Однако строгое решение задачи активного гашения

вой обратной связи. Уравнение (16) было получено в предположении отсутствия волновой обратной связи между гасящими излучателями и первичными измерителями. Усредняя это уравнение и пренебрегая статистической зависимостью между W(t) и V(t) , можно получить в приближении “прямого размыкания“ стационарное решение уравнения (16) [32] :
1ГР' =(G+G)-' G+PyRy1, (1.1.17)
здесь Pv = - корреляционная матрица между значениями исходного случайного поля в точках размещения первичных и контрольных измерителей, Rv = - корреляционная матрица значений случайного поля в точках размещения первичных измерителей. Общее решение уравнения (16) удобно представить в следующем виде:
W(t)=jV>pt +ехр{-м RyT®(G+G)t}JV(0)-И?р,1 (1.1.18)
где VH'KRy у‘ ® (G+G)G+]PV. Здесь за W обозначен расширенный вектор

столбец размерности (L+L )х(М+М ), составленный из столбцов матрицы
W, вектор Ру аналогично составлен из столбцов матрицы Pv, знак ® означает прямое (кронекеровское) произведение матриц. Поскольку Rv и (G+G) являются эрмитовскими положительно определенными матрицами, решение (18) будет устойчивым при любом начальном значении (это утверждение относится лишь к среднему значению вектора весовых коэффициентов). При этом скорость сходимости компонент вектора W(t) к соответствующим компонентам вектора W°pt определяется произведениями собственных чисел матриц Rv и (G+G) [91].
Используя формулы (4), (8), (17), вычислим стационарное значение средней мощности остаточного поля:
Jmin=J(&m)= - Sp[Pv+ G(GG)1 G P, Ry'1}. (1.1.19)
Несложно увидеть, что в этом выражении шпур берется от положительно
определенной матрицы, поэтому всегда Jmin < , т.е

обеспечивает ослабление случайного поля в Q+Q точках поверхности S3. Отметим некоторые особенности полученных решений, связанных с

соотношением числа гасящих излучателей М+М и числа контрольных из-