一种时频域混合自适应滤波的结构振动主动控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105786038A(43)申请公布日2016.07.20(21)申请号201610235202.3(22)申请日2016.04.15(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人唐炜王波王德保(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.G05D19/02(2006.01)G05B13/04(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种时频域混合自适应滤波的结构振动主动控制方法(57)摘要本发明涉及一种时频域混合自适应滤波的结构振动主动控制方法，结合了时域、频域自适应滤波方法的优点，采用频域LMS算法更新主通道自适应滤波器的权值系数，即利用1/2重叠保留法和快速傅立叶变换(FFT)技术，用序列的循环卷积代替线性卷积，运算量大大减小，同时采用时域LMS算法在线实时辨识次级通道模型，提高了模型变化的跟踪速度，整体上降低了算法的计算复杂度，同时保证了对次级通道变化的跟踪速度。CN105786038ACN105786038A权利要求书1/2页1.一种时频域混合自适应滤波的结构振动主动控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：设定主通道滤波器的长度和权值系数W(n)的初始值为0，控制算法的步长因子μ为0～1；设定次级通道滤波器的长度和权值系数S′(n)的初始值为0，辨识算法的步长因子μs为0～1；步骤2：采集与外扰输入信号相关的参考信号x(n)，每次累积N个数据记为一个数据块，记第i块参考输入为x(i)＝[x(iN),x(iN+1),…,x(iN+N-1)]T，并令与第i块输入对应的控T制滤波器权值系数为w(i)＝[w0(i),w1(i),…,wN-1(i)]T为转置；步骤3：对每个数据块计算对应的主通道控制滤波器的输出，过程如下：利用1/2重叠保留法和快速傅立叶(FFT)技术，采用序列循环卷积计算线性卷积，以x(i-1)和x(i)组成2N点序列，若i＝1，则在x(1)的前面添置N个零，同时在对应的主通道控制滤波器权值系数w(i)后添置N个零，组成2N点序列，对这两个2N点序列同时进行快速傅立叶变换，即则输出的时域序列相应的表示为：式中：表示点乘，即W(i)和X(i)间元素逐个相乘，去掉y′(i)中前N个值，保留剩余的N个值便是自适应滤波器的真实输出序列，即：y(i)＝[y′(iN),y′(iN+1),y′(iN+2),…,y′(iN+N-1)]；步骤4：将输出信号的数据块y(i)与外加辨识信号v(n)(n＝[iN,iN+1,…,iN+N-1])逐个求差，并将差值逐个送入次级通道S(n)进行卷积运算，其运算结果与d(n)进行减法运算得到偏差信号；同时采集结构振动的偏差信号e(n)，累积至N个数据记为一个数据块，将第i块误差信号记为：e(i)＝[e(iN),e(iN+1),…,e(iN+N-1)]T，在e(i)的前面添置N个零构成2N点数据，并进行FFT变换，得到步骤5：采用时域最小均方差算法完成次级通道在线辨识，以FIR滤波器模型描述次级通道，滤波器的权值系数采用下式进行更新，每采集一次偏差信号，系数更新一次：S′(n+1)＝S′(n)+μsf(n)v(n)其中：S′(n)为第n步辨识得到的次级通道滤波器的权值系数，S′(n+1)为n+1步的权值系数，f(n)为辨识模型误差信号，由式f(n)＝e(n)-v′(n)和v′(n)＝S′(n)*v(n)得到，其中*表示卷积运算，μs为步长因子；步骤6：将参考信号x(n)送入更新后的次级通道辨识模型S′(n+1)中，经其滤波后的信号记为x′(n)，当该信号累积至N个数据时记为一个数据块，即x′(i)＝[x′(iN),x′(iN+1),…,x′(iN+N-1)]T；以两个连续的数据块x′(i-1)和x′(i)组成2N点序列，若i＝1，则在x′(1)的前面添置N个零构成2N点数据，并进行FFT变换，得到步骤7：采用频域滤波最小均方差算法更新主通道控制器的权值系数，x′与误差信号e的线性相关向量φ由下式得到：2CN105786038A权利要求书2/2页其中：φ为等式左边向量中的前N个数据，conj()表示复数共轭运算；在频域内更新一次主通道控制滤波器权值系数，其表达式如下：步骤8：反复执行步骤2到步骤7，并将步骤7主通道控制滤波器权值系数W(i+1)带入步骤3中，用于更新权值系数W(i)，直至步骤4中系统偏差e(n)达到控制要求。2.根据权利要求1所述时频域混合自适应滤波的结构振动主动控制方法，其特征在于：所述N为32。3CN105786038A说明书1/6页一种时频域混合自适应滤波的结构振动主动控制方法技术领域[0001]本发