：本發(fā)明涉及一種噪聲控制裝置，特別是涉及一種基于多模型自適應(yīng)切換的管道噪聲控制方法及裝置。

背景技術(shù)：
：目前廣泛使用的噪聲控制技術(shù)主要分為無源噪聲控制和有源噪聲控制兩種，其中有源噪聲控制，即噪聲主動(dòng)控制技術(shù)是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。噪聲主動(dòng)控制技術(shù)主要利用聲波的相消干涉原理來進(jìn)行噪聲抑制。由于噪聲源和聲學(xué)環(huán)境通常是時(shí)變的，尤其是噪聲抑制揚(yáng)聲器與誤差噪聲傳感器之間的次級通道會隨著溫度和聲音傳播條件的改變而改變。諸多研究人員提出了許多噪聲主動(dòng)控制方法來實(shí)現(xiàn)次級通道的在線辨識與噪聲的實(shí)時(shí)抑制，但當(dāng)次級通道的模型突變時(shí)，目前已有的方法很難實(shí)現(xiàn)次級通道模型的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確辨識與噪聲的實(shí)時(shí)有效控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過采用多模型切換策略，能夠適應(yīng)次級通道模型的快速改變，能夠滿足多模型切換的實(shí)時(shí)性要求，同時(shí)使用外加測量設(shè)備，迅速實(shí)現(xiàn)多模型集切換的基于多模型自適應(yīng)切換的管道噪聲控制方法及裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于多模型自適應(yīng)切換的管道噪聲控制方法，其步驟是：a、在管道內(nèi)部不同位置分別安裝聲速傳感器、參考噪聲傳感器、誤差噪聲傳感器和噪聲抑制揚(yáng)聲器；b、將偽隨機(jī)噪聲通過噪聲抑制揚(yáng)聲器在管道內(nèi)進(jìn)行播放，主動(dòng)控制器采集誤差噪聲傳感器的檢測信號，通過最小均方算法，和對照不同的溫度值，得到十個(gè)固定參數(shù)模型S1(z)到S10(z)，并構(gòu)建包含十個(gè)固定參數(shù)模型的多模型集；c、使用聲速傳感器測量得到待控噪聲聲速v(n)，使用參考噪聲傳感器，測量待控噪聲的參考信號X(n)，以測量得到的待控噪聲聲速作為切換指標(biāo)，并根據(jù)切換指標(biāo)直接選擇多模型集S1(z)到S10(z)中的一個(gè)固定參數(shù)模型作為S1(z)，并通過噪聲抑制功率放大器作用于噪聲抑制揚(yáng)聲器對待控噪聲進(jìn)行主動(dòng)抑制，使用誤差噪聲傳感器，測量待控噪聲經(jīng)過主動(dòng)抑制后的殘差信號e(n)；d、將參考信號x(n)和殘差信號e(n)輸入主動(dòng)控制器，殘差信號e(n)輸入到自適應(yīng)濾波器中，并采用最小均方算法LMS對自適應(yīng)濾波器權(quán)值進(jìn)行調(diào)整，參考信號x(n)與自適應(yīng)濾波器的A(z)、B(z)做卷積運(yùn)算，運(yùn)算后的控制信號y(n)經(jīng)過噪聲抑制功率放大器，作用于噪聲抑制揚(yáng)聲器，實(shí)現(xiàn)對管道噪聲的實(shí)時(shí)抑制。所述A(z)和B(z)分別為自適應(yīng)濾波器的分子濾波器和分母濾波器，多模型集的構(gòu)建在室內(nèi)提前進(jìn)行，且溫度值的改變通過調(diào)整室內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。所述聲速傳感器測量得到待控噪聲的最小聲速和最大聲速，所述自適應(yīng)濾波器和主動(dòng)控制器與外圍電路構(gòu)成包含多模型自適應(yīng)切換控制算法的嵌入式噪聲主動(dòng)控制器，所述誤差噪聲傳感器和參考噪聲傳感器均由噪聲傳感器和外圍電路構(gòu)成。一種基于多模型自適應(yīng)切換的管道噪聲控制裝置，包括管道、聲速傳感器、噪聲抑制揚(yáng)聲器、噪聲抑制功率放大器和主動(dòng)控制器，所述主動(dòng)控制器與自適應(yīng)濾波器和外圍電路構(gòu)成嵌入式噪聲主動(dòng)控制器，所述嵌入式噪聲主動(dòng)控制器與在所述管道的內(nèi)壁上不同位置設(shè)置的誤差噪聲傳感器、參考噪聲傳感器、聲速傳感器和噪聲抑制揚(yáng)聲器連接。所述嵌入式噪聲主動(dòng)控制器與噪聲抑制揚(yáng)聲器之間設(shè)置有噪聲抑制功率放大器，所述誤差噪聲傳感器和參考噪聲傳感器均由噪聲傳感器和外圍電路構(gòu)成。本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明通過采用多模型切換策略，能夠適應(yīng)次級通道模型的快速改變，能夠滿足多模型切換的實(shí)時(shí)性要求，同時(shí)使用外加測量設(shè)備，迅速實(shí)現(xiàn)多模型集切換，并通過聲波的相消干涉原理，采用自適應(yīng)濾波器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的管道噪聲抑制。2、本發(fā)明采用噪聲主動(dòng)控制的硬件為通用設(shè)備，易于實(shí)現(xiàn)，方便擴(kuò)展，噪聲抑制效果與聲速傳感器、參考噪聲傳感器、誤差噪聲傳感器、噪聲抑制揚(yáng)聲器的安裝位置無關(guān)，適用范圍廣，便于人員進(jìn)行安裝。3、本發(fā)明使用聲速傳感器并結(jié)合不同的溫度值，預(yù)先建立多模型集，工作時(shí)通過快速切換多模型集，并結(jié)合主動(dòng)控制后的殘差信號進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，工作運(yùn)算量極小，實(shí)時(shí)性能遠(yuǎn)優(yōu)于其他自適應(yīng)控制方法。4、本發(fā)明通過改變實(shí)驗(yàn)溫度的方式，模擬慢時(shí)變時(shí)與快時(shí)變的工況，便于人們對多種工況進(jìn)行模擬操作，通過檢測到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對噪聲的抑制效果進(jìn)行觀察，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，便于對噪聲更好的抑制。附圖說明：圖1為基于多模型自適應(yīng)切換的管道噪聲控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為基于多模型自適應(yīng)切換的管道噪聲控制方法的原理圖。圖3為實(shí)施例中次級通道模型慢時(shí)變時(shí)的噪聲抑制效果圖。圖4為實(shí)施例中次級通道模型快時(shí)變時(shí)的噪聲抑制效果圖。具體實(shí)施方式：實(shí)施例：參見圖1、圖2、圖3和圖4，圖中，1-聲速傳感器，2-參考噪聲傳感器，3-誤差噪聲傳感器，4-噪聲抑制揚(yáng)聲器，5-噪聲抑制功率放大器，6-嵌入式噪聲主動(dòng)控制器,7-管道。一種基于多模型自適應(yīng)切換的管道噪聲控制方法，其步驟是：a、在管道7內(nèi)部不同位置分別安裝聲速傳感器1、參考噪聲傳感器2、誤差噪聲傳感器3和噪聲抑制揚(yáng)聲器4；b、將偽隨機(jī)噪聲通過噪聲抑制揚(yáng)聲器4在管道7內(nèi)進(jìn)行播放，主動(dòng)控制器采集誤差噪聲傳感器3的檢測信號，通過最小均方算法，和對照不同的溫度值，得到十個(gè)固定參數(shù)模型S1(z)到S10(z)，并構(gòu)建包含十個(gè)固定參數(shù)模型的多模型集；c、使用聲速傳感器1測量得到待控噪聲聲速v(n)，使用參考噪聲傳感器2，測量待控噪聲的參考信號X(n)，以測量得到的待控噪聲聲速作為切換指標(biāo)，并根據(jù)切換指標(biāo)直接選擇多模型集S1(z)到S10(z)中的一個(gè)固定參數(shù)模型作為S1(z)，并通過噪聲抑制功率放大器5作用于噪聲抑制揚(yáng)聲器4對待控噪聲進(jìn)行主動(dòng)抑制，使用誤差噪聲傳感器3，測量待控噪聲經(jīng)過主動(dòng)抑制后的殘差信號e(n)；d、將參考信號x(n)和殘差信號e(n)輸入主動(dòng)控制器，殘差信號e(n)輸入到自適應(yīng)濾波器中，并采用最小均方算法LMS對自適應(yīng)濾波器權(quán)值進(jìn)行調(diào)整，參考信號x(n)與自適應(yīng)濾波器的A(z)、B(z)做卷積運(yùn)算，運(yùn)算后的控制信號y(n)經(jīng)過噪聲抑制功率放大器5，作用于噪聲抑制揚(yáng)聲器4，實(shí)現(xiàn)對管道噪聲的實(shí)時(shí)抑制。如果使用a(n)=[a0(n)a1(n)LaL-1(n)]T表示A(z)的權(quán)值向量,使用b(n)=[b1(n)b2(n)Lbm(n)]T表示B(z)的權(quán)值向量,則采用權(quán)值調(diào)整算法可以表示為：a(n+1)=a(n)+μx＇(n)e(n),b(n+1)=b(n)+μy1＇(n-1)e(n),其中y1＇(n-1)=S1（n）*y(n-1).所述A(z)和B(z)分別為自適應(yīng)濾波器的分子濾波器和分母濾波器，多模型集的構(gòu)建在室內(nèi)提前進(jìn)行，且溫度值的改變通過調(diào)整室內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。聲速傳感器1測量得到待控噪聲的最小聲速和最大聲速，自適應(yīng)濾波器和主動(dòng)控制器與外圍電路構(gòu)成包含多模型自適應(yīng)切換控制算法的嵌入式噪聲主動(dòng)控制器6，誤差噪聲傳感器3和參考噪聲傳感器2均由噪聲傳感器和外圍電路構(gòu)成?；诙嗄Ｐ妥赃m應(yīng)切換的管道噪聲控制裝置，包括管道7、聲速傳感器1、噪聲抑制揚(yáng)聲器4、噪聲抑制功率放大器5和主動(dòng)控制器，主動(dòng)控制器與自適應(yīng)濾波器和外圍電路構(gòu)成嵌入式噪聲主動(dòng)控制器6，嵌入式噪聲主動(dòng)控制器6與在管道7的內(nèi)壁上不同位置設(shè)置的誤差噪聲傳感器3、參考噪聲傳感器2、聲速傳感器1和噪聲抑制揚(yáng)聲器4連接。嵌入式噪聲主動(dòng)控制器6與噪聲抑制揚(yáng)聲器4之間設(shè)置有噪聲抑制功率放大器5，誤差噪聲傳感器3和參考噪聲傳感器2均由噪聲傳感器和外圍電路構(gòu)成。本實(shí)施例采用上述的基于多模型自適應(yīng)切換的管道噪聲控制裝置進(jìn)行噪聲主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的操作步驟如下：(1)硬件安裝：在管道7內(nèi)部不同位置，分別安裝一個(gè)聲速傳感器1、一個(gè)參考噪聲傳感器2、一個(gè)誤差噪聲傳感器3、一個(gè)噪聲抑制揚(yáng)聲器4，在噪聲抑制揚(yáng)聲器4附近安裝噪聲抑制功率放大器5以及包含多模型自適應(yīng)切換控制算法的嵌入式噪聲主動(dòng)控制器6;(2)打開所有設(shè)備電源，通過改變實(shí)驗(yàn)室溫度，進(jìn)行次級通道多模型集的辨識：將偽隨機(jī)噪聲輸入噪聲抑制揚(yáng)聲器4，聲速傳感器1測量得到的最小聲速為325米/秒,最大聲速為355米/秒，包含多模型自適應(yīng)切換控制算法的嵌入式噪聲主動(dòng)控制器6采集誤差噪聲傳感器3的信號，對照不同溫度，辨識得到十個(gè)固定參數(shù)模型S1(z)到S10(z)，構(gòu)建一個(gè)包含十個(gè)固定參數(shù)模型的多模型集；(3)通過改變實(shí)驗(yàn)溫度對慢時(shí)變時(shí)與快時(shí)變時(shí)工況進(jìn)行模擬，進(jìn)行噪聲主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)：使用聲速傳感器1測量得到待控噪聲的聲速，使用參考噪聲傳感器2，測量待控噪聲的參考信號x(n)，根據(jù)得到的待控噪聲聲速選擇多模型集中S1(z)到S10(z)中的一個(gè)固定參數(shù)模型作為S1(z)，S1(z)通過噪聲抑制揚(yáng)聲器4對待抑制噪聲進(jìn)行主動(dòng)抑制，使用誤差噪聲傳感器3，測量待控噪聲經(jīng)過主動(dòng)抑制后的殘差信號e(n)，將參考信號和殘差信號輸入包含多模型自適應(yīng)切換控制算法的嵌入式噪聲主動(dòng)控制器6，參考信號x(n)與自適應(yīng)濾波器的分子濾波器A(z)、分母濾波器B(z)做卷積運(yùn)算得到控制信號y(n)，運(yùn)算后的控制信號y(n)經(jīng)過噪聲抑制功率放大器5，作用于噪聲抑制揚(yáng)聲器4，實(shí)現(xiàn)對管道噪聲的實(shí)時(shí)抑制。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。