Page 185 - 《振动工程学报》2025年第9期

第 38 卷第 9 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 38 No. 9
2025 年 9 月 Journal of Vibration Engineering Sept. 2025

控 制 信 号 在 线 辨 识 算 法 的 振 动 主 动 控 制 研 究

宋春生 ， 陈泊远 ， 熊学春 1
1,2
1
（1. 武汉理工大学机电工程学院，湖北 武汉 430070； 2. 湖北省磁悬浮工程技术研究中心，湖北 武汉 430070）

摘要：舰船上机械动力设备运行产生的振动及其引起的辐射噪声有着很大的危害，严重影响了舰船的隐身性能和作战能力。
由于动力装置长时间不停机的运转或外界的冲击等不利因素，会导致依赖于精确模型的前馈控制算法失效。传统利用辅助
白噪声完成在线系统辨识的方法不仅降低了控制性能，同时也增加了辨识过程的收敛时间。本文利用含有噪声频段的控制
信号对 FxLMS 算法的次级通道进行在线建模，有着更快的收敛速度和辨识精度。被控系统发生突变即被控系统相频特性变
化超过±90°时，该算法也能实时跟踪到系统的变化并保持控制的稳定。针对所搭建的单层动力装置隔振平台进行振动主动控
制研究，试验结果表明，在无次级通道模型时，在线辨识 FxLMS 控制算法实现了电机工作频率（50 Hz）处 20.44 dB 的降噪效
果，次级通道发生突变后，在线辨识算法也能保持控制稳定，并快速识别突变后的系统在相频特性上的变化。

关键词： FxLMS 控制；次级通道在线辨识；时变系统；振动主动控制
+
中图分类号：TB535；TP273 .2 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202309034

Active vibration control based on online identification algorithm of control signal

1
1,2
SONG Chunsheng ，CHEN Boyuan ，XIONG Xuechun 1
（1.School of Mechanical and Electronic Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan 430070，China；
2.Hubei Provincial Engineering Technology Research Center for Magnetic Suspension，Wuhan 430070，China）
Abstract：The vibration and radiation noise caused by the mechanical power equipment running on the ship have great harm，and seriously
reduce the stealth performance and combat ability of the ship. The feedforward control algorithm which depends on the precise model will fail
due to the adverse factors such as the long running of the power plant without stopping or the external impact. The traditional method of on-line
system identification using auxiliary white noise not only reduces the control performance，but also increases the convergence time of the
identification process. The method proposed in this paper uses the control signal to model the controlled system required by the FxLMS
algorithm online in the noise frequency band，with faster convergence speed and identification accuracy. When the controlled system changes
abruptly，that is，when the phase frequency characteristics of the controlled system change beyond ±90°，the algorithm can also track the
changes of the system in real time and maintain the stability of the control. The active vibration control of the single-layer power unit vibration
isolation platform was studied. The experimental results showed that the online identification of FxLMS control algorithm achieved 20.44 dB
noise reduction at the motor operating frequency (50 Hz) when there was no secondary path model. The on-line identification algorithm can also
maintain the control stability and quickly identify the changes in the phase frequency characteristics of the system after the mutation of
secondary path.

Keywords：FxLMS control；online identification of secondary path；time-varying system；active vibration control

舰艇的隐身性能是评价其作战能力的一个关键 振，前者因具有设计安装简单且承载力大等特点而
指标，对提高自身生存能力和实现隐蔽接敌有着重 被广泛应用于减少设备的中高频振动噪声；后者通
[1]
要的战略意义 。舰艇所搭载的动力机械和辅助装 过引入次级振源来灵活应对隔振目标中的低频以及
置在运行时会产生频率低且量级大的有害振动噪 随机振动。在噪声与振动的主动控制中，系统参数
声，这不仅严重干扰了声呐设备的正常工作，而且给 的时变性和外界激励的变化会直接影响控制的效
船员的身心健康带来了危害。因此，开展舰艇声隐 果，通常采用自适应 FxLMS 算法计算并输出控制信
身技术研究的意义重大。目前国内外降低舰艇水下 号，由次级声源产生与噪声声源幅值相同、相位相
辐射噪声的有效方法通常分为被动隔振与主动隔 反的输出信号，从而达到隔振的目的，因其良好的自

收稿日期：2023-09-12；修订日期：2023-12-17
基金项目：国家自然科学基金面上项目（51879209）