一種基于內(nèi)?？刂频碾娏υO(shè)備噪聲有源抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于內(nèi)模控制的電力設(shè)備噪聲有源抑制方法，包括：采集電力設(shè)備噪聲源所產(chǎn)生的噪聲信號與次級降噪聲源所產(chǎn)生的降噪聲信號疊加后產(chǎn)生的誤差聲信號；根據(jù)次級聲通道模型模擬次級降噪聲源所產(chǎn)生的降噪聲信號在空間中傳播的物理過程，獲取模擬次級聲源聲信號；將誤差聲信號與模擬次級聲源聲信號反相疊加獲得參考噪聲信號；對參考噪聲信號進(jìn)行自適應(yīng)濾波，計(jì)算出與參考噪聲信號幅值相等的聲信號并進(jìn)行反相處理，獲得控制次級降噪聲源的控制信號；次級降噪聲源根據(jù)控制信號輸出降噪聲信號。本發(fā)明提供的方法能有效控制電力設(shè)備低頻噪聲，特別適用于抑制電力變壓器的這類噪聲主要成分為低頻噪聲的電力設(shè)備噪聲。
【專利說明】一種基于內(nèi)?？刂频碾娏υO(shè)備噪聲有源抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力設(shè)備的噪聲抑制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于內(nèi)?？刂频碾娏υO(shè)備噪聲有源抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于城市用電量的不斷增長，用電負(fù)荷密度越來越高，以及城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，越來越多的電力設(shè)備(特別是變電所、變電站)深入負(fù)荷(城市)中心，且建于商業(yè)區(qū)和居民區(qū)內(nèi)，因此電力設(shè)備的噪聲就是不得不考慮的問題，在眾多的電力設(shè)備中，又以電力變壓器的噪聲問題最為突出。電力設(shè)備(包括電力變壓器)的噪聲不但污染環(huán)境，危害人類身體健康，并且隨著公眾環(huán)境意識的提高和環(huán)保部門對各類噪聲的限制，電力設(shè)備的噪聲問題已經(jīng)帶來了很多社會效益及經(jīng)濟(jì)效益的損失。
[0003]目前，對于電力設(shè)備的噪聲控制處理技術(shù)主要可以分為無源控制技術(shù)和有源控制技術(shù)。其中，無源控制技術(shù)適合于電力設(shè)備中高頻噪聲的控制。而低頻噪聲(1000Hz以下的噪聲)具有穿透力強(qiáng)、傳播距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，無源控制技術(shù)對低頻噪聲控制效果并不理想。同時，采用無源控制技術(shù)還存增加電力設(shè)備體積，導(dǎo)致電力設(shè)備散熱困難等問題。
[0004]綜上，只采取無源控制技術(shù)去抑制電力設(shè)備的噪聲是不現(xiàn)實(shí)的，特別是對于電力變壓器的這類噪聲主要成分為低頻噪聲的電力設(shè)備。因此，針對低頻噪聲進(jìn)行控制的有源控制技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。有源控制技術(shù)的基本思想是利用聲的干涉原理，通過次級聲源發(fā)出與噪聲源噪聲信號幅值相同，相位相反的聲信號，在噪聲控制區(qū)域與噪聲源聲信號進(jìn)行抵消，從而在靜音區(qū)達(dá)到降噪效果。
[0005]目前被采用的有源控制技術(shù)主要是一種前饋控制結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)有源噪聲控制方式，其需要使用兩組聲傳感器，以同時對電力設(shè)備的噪聲以及電力設(shè)備的噪聲與次級聲源的噪聲疊加后產(chǎn)生的誤差聲信號進(jìn)行采集。然而，在這種傳統(tǒng)有源噪聲控制方式實(shí)際作業(yè)的過程中，因存在聲反饋現(xiàn)象(聲反饋，指由揚(yáng)聲器系統(tǒng)發(fā)出的聲音又返回到傳聲器的現(xiàn)象，由于聲反饋的存在，使最終的聲場頻響特性不好，會產(chǎn)生梳狀濾波器效應(yīng)；當(dāng)這種反饋滿足振蕩條件時將產(chǎn)生嘯叫現(xiàn)象，并且可以在很多個頻率點(diǎn)產(chǎn)生嘯叫)，所以很難采集到單純的電力設(shè)備噪聲，即很難將與電力設(shè)備噪聲信號保持較高相關(guān)度的參考信號輸入至控制系統(tǒng)，這會影響控制系統(tǒng)的實(shí)際降噪效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種能有效控制電力設(shè)備低頻噪聲的電力設(shè)備噪聲有源抑制方法，特別適用于抑制電力變壓器的這類噪聲主要成分為低頻噪聲的電力設(shè)備噪聲。
[0007]本發(fā)明提供的基于內(nèi)?？刂频碾娏υO(shè)備噪聲有源抑制方法，采用基于內(nèi)?？刂平Y(jié)構(gòu)(內(nèi)?？刂疲琁nternal Model Control,簡稱IMC,是一種基于過程數(shù)學(xué)模型進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)的控制策略)的控制系統(tǒng)，僅需一組傳感器采集電力設(shè)備產(chǎn)生的噪聲信號與次級降噪聲源所產(chǎn)生的降噪聲信號疊加后產(chǎn)生的誤差聲信號，不再需要要求與電力設(shè)備噪聲信號保持高相關(guān)度的參考信號作為控制系統(tǒng)的輸入，從而避免聲反饋現(xiàn)象對控制系統(tǒng)的負(fù)面影響。同時本發(fā)明提供的電力設(shè)備噪聲有源抑制方法在控制系統(tǒng)中引入能智能在線調(diào)節(jié)參數(shù)的反饋控制器，該反饋控制器能有效針對因模型失配或擾動所導(dǎo)致的信號失真問題進(jìn)行控制，最大程度上保證控制系統(tǒng)的魯棒性(魯棒是Robust的音譯，所謂“魯棒性”，是指控制系統(tǒng)在一定的參數(shù)攝動下，維持某些性能的特性)與快速性。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于內(nèi)?？刂频碾娏υO(shè)備噪聲有源抑制方法，包括:
[0009]采集電力設(shè)備噪聲源所產(chǎn)生的噪聲信號與次級降噪聲源所產(chǎn)生的降噪聲信號疊加后產(chǎn)生的誤差聲信號；
[0010]根據(jù)次級聲通道模型模擬所述次級降噪聲源所產(chǎn)生的降噪聲信號在空間中傳播的物理過程，獲取模擬次級聲源聲信號；
[0011]將所述誤差聲信號與所述模擬次級聲源聲信號反相疊加獲得參考噪聲信號，所述參考噪聲信號用于模擬所述電力設(shè)備噪聲源所產(chǎn)生的噪聲信號；
[0012]對所述參考噪聲信號進(jìn)行自適應(yīng)濾波，計(jì)算出與所述參考噪聲信號幅值相等的聲信號并進(jìn)行反相處理，獲得控制所述次級降噪聲源的控制信號；
[0013]次級降噪聲源根據(jù)所述控制信號輸出降噪聲信號。
[0014]其中，所述將所述誤差聲信號與所述模擬次級聲源聲信號反相疊加獲得參考噪聲信號之后，所述對所述參考噪聲信號進(jìn)行自適應(yīng)濾波之前，還包括:
[0015]根據(jù)所述誤差聲信號及其變化率對所述參考噪聲信號進(jìn)行濾波處理，消除干擾誤差以及次級聲通道模型失配。
[0016]其中，所述根據(jù)所述誤差聲信號及其變化率對所述參考噪聲信號進(jìn)行濾波處理，消除干擾誤差以及次級聲通道模型失配中，通過二階反饋控制器F(Z)對所述參考噪聲信號進(jìn)行濾波處理，消除干擾誤差以及次級聲通道模型失配；
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種基于內(nèi)?？刂频碾娏υO(shè)備噪聲有源抑制方法，其特征在于，包括: 采集電力設(shè)備噪聲源所產(chǎn)生的噪聲信號與次級降噪聲源所產(chǎn)生的降噪聲信號疊加后產(chǎn)生的誤差聲信號; 根據(jù)次級聲通道模型模擬所述次級降噪聲源所產(chǎn)生的降噪聲信號在空間中傳播的物理過程，獲取模擬次級聲源聲信號； 將所述誤差聲信號與所述模擬次級聲源聲信號反相疊加獲得參考噪聲信號，所述參考噪聲信號用于模擬所述電力設(shè)備噪聲源所產(chǎn)生的噪聲信號； 對所述參考噪聲信號進(jìn)行自適應(yīng)濾波，計(jì)算出與所述參考噪聲信號幅值相等的聲信號并進(jìn)行反相處理，獲得控制所述次級降噪聲源的控制信號； 次級降噪聲源根據(jù)所述控制信號輸出降噪聲信號。
2.如權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)?？刂频碾娏υO(shè)備噪聲有源抑制方法，其特征在于，所述將所述誤差聲信號與所述模擬次級聲源聲信號反相疊加獲得參考噪聲信號之后，所述對所述參考噪聲信號進(jìn)行自適應(yīng)濾波之前，還包括: 根據(jù)所述誤差聲信號及其變化率對所述參考噪聲信號進(jìn)行濾波處理，消除干擾誤差以及次級聲通道模型失配。
3.如權(quán)利要求2所述的基于內(nèi)?？刂频碾娏υO(shè)備噪聲有源抑制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述誤差聲信號及其變化率對所述參考噪聲信號進(jìn)行濾波處理，消除干擾誤差以及次級聲通道模型失配中，通過二階反饋控制器F (z)對所述參考噪聲信號進(jìn)行濾波處理，消除干擾誤差以及次級聲通道模型失配；
4.如權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)?？刂频碾娏υO(shè)備噪聲有源抑制方法，其特征在于，所述根據(jù)次級聲通道模型模擬所述次級降噪聲源所產(chǎn)生的降噪聲信號在空間中傳播的物理過程，獲取模擬次級聲源聲信號，包括: 對根據(jù)所述控制信號生成的次級聲信號進(jìn)行非線性飽和處理后，根據(jù)次級聲通道模型，模擬所述次級聲信號對應(yīng)的降噪聲信號在空間中傳播的物理過程，獲得模擬次級聲源聲信號。
5.如權(quán)利要求4所述的基于內(nèi)?？刂频碾娏υO(shè)備噪聲有源抑制方法,其特征在于,對所述次級聲信號進(jìn)行非線性飽和處理的函數(shù)為f，若第i個次級降噪聲源的次級聲信號為Ui,則經(jīng)由非線性飽和處理后Ui的次級聲信號u' i=f (Ui) =atanh (bUi)，其中a, b為控制系數(shù)。
【文檔編號】G10K11/178GK103474060SQ201310401153
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】伍國興, 章彬, 張繁, 應(yīng)黎明, 彭輝, 李斯吾 申請人:深圳供電局有限公司, 武漢大學(xué)