多频波动线谱自适应控制算法及试验
2021-12-21高伟鹏刘树勇
哈尔滨工业大学学报 2021年1期
关键词:信号
高伟鹏, 贺 国, 刘树勇
(海军工程大学 动力工程学院, 武汉 430033)
舰船旋转机械设备振动向外传播时会产生辐射噪声,其中包含了大量的低频线谱,不仅对自身声纳产生干扰,降低探测能力,还增强了水声辐射,降低声隐身性. 各类旋转机械造成的低频线谱频率成分复杂,且存在频率波动现象,如何对低频线谱进行控制具有十分重要的意义[1]. 自适应控制算法不需要被控对象的精确模型[2],其中基于前馈控制的滤波最小均方算法(filtered-x least mean square, FxLMS),作为有限响应滤波器与LMS算法的结合使用,结构简单、易于工程实现,得到了广泛应用[3-4].
在实际工程应用中,前馈FxLMS算法存在许多局限性:1)多频线谱激励下,算法仅对其中1~2根线谱具备控制效果[5];2)线谱频率快速波动时,控制算法易出现相位失真现象[6];3)收敛性能和稳定性对于迭代步长的要求是相悖的,大步长导致稳态误差过大,小步长收敛速度较慢[7]. 对于上述问题,大量学者对其控制性能开展了研究. 赵洪亮、Jeon等[8-9]使用窄带滤波法并行控制不同频率线谱,可解决多频线谱控制问题,但对窄带滤波器的要求较高. 张志谊等[10]基于频率估计方法构造信号分量实现跟踪滤波,一旦出现频率失配,控制效果显著降低. 李彦等[11]通过可在线调节的相位差补偿器抑制频率波动下最优解的波动,提高了控制系统鲁棒性. 浦玉学、路翠华等[12-13]采用变步长算法提高控制前期的收敛速度,同时减小控制后的稳态误差.
小波包变换可描述信……
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