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申请/专利权人：华中科技大学

摘要：本发明公开了一种基于Nadam改进FUNLMS算法的ANC优化控制方法，包括如下步骤：根据控制对象的特征，对主动控制器件的位置和数量进行配置；搭建与所述控制对象匹配的FUNLMS控制算法系统，并基于Nadam方法实现优化；对次级通道进行离线辨识，获取模拟次级通道的系数加权矩阵；采集所述控制对象工作状态的噪声信号，处理传感器拾振数据，作为ANC系统的参考信号；通过MATLAB‑COMSOL联合仿真，进行模拟运行，验证控制效果。本发明所述方法通过基于振动模态的作动器和传感器配置，实现了复杂结构的主动控制最优控制点选择；改善了在面对以中低频噪声为主的噪声环境下的ANC系统收敛速率慢的情况，并有效提升了ANC系统的降噪性能及主、次级通道建模的收敛速率和精度。

主权项：1.一种基于Nadam改进FUNLMS算法的ANC优化控制方法，其特征在于：包括如下步骤：根据复杂结构的控制对象的特征，对主动控制器件的位置和数量进行配置；搭建与所述控制对象匹配的FUNLMS控制算法系统，并基于Nadam方法实现优化；对次级通道进行离线辨识，获取模拟次级通道的系数加权矩阵；采集所述控制对象工作状态的噪声信号，处理传感器拾振数据，作为ANC系统的参考信号；通过MATLAB-COMSOL联合仿真，进行模拟运行，验证控制效果；所述FUNLMS控制算法系统是在FULMS算法基础上，借助Nadam方法及归一化处理，对其进行了针对多自由度结构的收敛性改善，得到滤波-U归一化最小均方根算法；所述主动控制器件位置的配置方法为从结构动力学方程出发，通过研究振动系统能量矩阵的特征值分布情况，结合模态振型，以确定结构主动振动控制中最佳执行器数量，在能量相关矩阵中非零特征值的数量，即为主动控制中所需的模态控制力数目，其幅值表示执行器产生的输入能量，同时，通过排序能量相关矩阵的特征值，找出较大特征值对应的模态频率，即结构振动的较敏感频点，只选取n个模态进行控制与监测；所述主动控制器件的数量配置方法为从系统的状态空间表达式出发，采用可控度和可观度准则，结合粒子群算法，以确定作动器和传感器位置，同时，结合粒子群算法，采取“有限元仿真-算法控制”结合形式，进行联合优化仿真，得到使目标函数最大化的作动器和传感器位置配置方案，实现对复杂结构在最佳可观性和可控性条件下的主动振动控制；对次级通道进行离线辨识时，采用归一化最小均方误差算法，计算实际通道与模拟通道的输出差值，直至误差满足要求，最终存储各矩阵加权系数以作为模拟次级通道的系数加权矩阵，其流程为：步骤3.1、作动器产生随机激振力Xn，将其作为自适应FIR滤波器及LMS算法的参考输入信号，采用六个作动器激振，故其包含作动器激振信号X1n～X6n；步骤3.2、利用振动传感器拾取输出信号Yn，采用六个传感器进行振动信号监测，故其包含传感器拾振信号Y1n～Y6n；步骤3.3、计算经模拟通道滤波后的输出信号其包含了6×6个通道的模拟，即每个传感器拾振信号需分别考虑6个作动器作用通道的影响，其计算式为： 上式中hkpin为滤波器加权系数,其初始值设为一组随机数，M为滤波器长度，p、k分别为作动器、传感器序号；步骤3.4、计算实际通道与模拟通道的输出差值： 步骤3.5、利用最小均方原则与最陡下降法，更新六个次级通道的滤波器系数矩阵： 归一化算法中，μ与当次迭代对应的输入信号序列相关，即： α、β均为恒定值，α在0,1间取值，β作用为防止分母过小引起除零效应，导致计算发散，重复步骤3.3～步骤3.5，直至En满足要求，最终存储各矩阵加权系数，是指次级通道建模矩阵；IIR滤波系统由两个FIR滤波器构成，分别对参考信号及输出信号进行加权滤波，参考FIR滤波格式，输出信号用矩阵形式表示为： 其中 式中xk-i、yk-i分别为xk、yk的第i阶延迟输入，P、Q为滤波器阶数，即最大延迟量，分离公式各滤波参数，并考虑次级通道传输，得到： 式中，H2是指次级通道传递函数，Dk和Wk是指系数矩阵。

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