Page 186 - 《振动工程学报》2025年第9期
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2116                               振     动     工     程     学     报                     第 38 卷

                                                    [2]
              适应性能被广泛应用于舰艇振动控制领域 。由于                            在线次级通道建模的多通道              FxLMS  算法，利用辅助
              该算法输出的控制信号并非直接作用于噪声本身，                            噪声功率调度策略降低各通道的残差，能有效应对
              而是要经过一系列机械装置与电气设备才能产生控                            系统发生突变时控制系统的发散。NIU                  等  [13]  利用可
              制作用，通常在主动降噪系统中将这一控制通道称                            测 信 号 实 现 次 级 通 道 的 在 线 建 模， 采 用 带 有      bang-
              为次级通道。                                            bang  控制器的增强      FxLMS  算法，试验结果表明，该
                  噪声主动控制算法依赖于一个精确稳定的次级                          方法能够有效降低结构在谐波和随机激励下的振动
              通道模型，该模型同时也影响着系统的收敛性与控                            响应，次级通道的在线建模能够准确、及时地捕获
              制效果。由于次级通道包含多种中间环节，因此难                            系统的特性，在线建模和变步长有利于时变结构的
              以精确建模，通常采用离线辨识或者在线辨识来拟                            自适应振动控制。
              合出次级通道的模型。如果系统特性不随时间变化                                基于上述问题，本文对全系统在线辨识模型进
              或时变过程足够缓慢，则可以采用离线建模的方式                            行改进，针对单层主、被动混合隔振系统，其刚性连
              分析，在确保精度的同时又能大大降低算法的复杂                            接的初级通道系统特性几乎不发生变化，采用基于
              度。而在舰艇等大型机械设备中，由于长时间受到                            控制信号在线辨识的           FxLMS  控制方法对其进行主
              外界的激励、设备的老化、工况的改变等，导致系统                           动控制。首先通过离线辨识得到系统初级通道模
              各被控参数发生变化，辨识误差的累积限制了算法                            型，然后在振动主动控制仿真的同时利用控制信号
              的控制效果，当辨识模型的相频特性在被控频段误                            实时更新次级通道系统参数，最后搭建隔振控制试
              差大于±90°时 ，算法将发散，从而失去控制效果。                         验平台，应用       STM32H750XBH6   控制器进行主动隔
                          [3]
              因此，在复杂的外界环境下实时更新次级通道的辨                            振试验。

              识模型以保证控制系统的稳定和精度尤为关键。
                  为了减小次级通道辨识误差对自适应控制的影                          1    次  级  通  道  在  线  辨  识  原  理
              响，最早由     ERIKSSON  等  [4]  提出一种次级通道在线
              辨识算法，通过在控制器输出端附加白噪声，在主动                               在噪声主动控制系统中通常采用注入与控制滤
              控制的同时完成对次级通道的辨识，但辅助噪声的                            波器输出信号不相关的白噪声来完成对次级通道的
              加入不但影响了系统收敛的方向，而且影响了系统                            辨识。利用白噪声信号各频率成分强度均匀的特点
              稳态的控制效果。BAO          等 [5]  在其算法的基础上引入            可以较好地辨识出次级通道在各频段上的幅频特
              了一个额外的自适应滤波器。ZHANG                  等  [6]  提出一   性，但随机注入的白噪声信号会不可避免地干扰自
              种交叉校正自适应滤波的方法阻止了噪声信号和控                            适应控制滤波器的迭代收敛，并且在系统达到稳态
              制信号进入在线辨识环节，虽然减小了控制残差对                            时白噪声信号始终存在于残余噪声中无法消除，影
              通道建模的影响，但系统复杂性和调试难度都相应                            响系统的降噪性能，同时控制过程也干扰了辨识过
              地增加了，鲁棒性大大减弱。CARINI 等               [7]  采用可变     程的精度。针对注入辅助白噪声方法的不足，本文
              步长的控制策略和辅助噪声功率调度方法减少控制                            在通用在线系统辨识模型的基础上不再附加白噪声
              过程和辨识过程的相互影响，但建模精度较低容易                            信号，而是采用控制信号本身进行系统辨识。
              使算法失效。俞翔等          [8]  在利用白噪声对次级通道建                  ERIKSSON  等  [4]  提出了一种通过在控制器输出
              模的同时引入了功率因子，在设定范围内对主动控                            端引入随机噪声信号的方法来实现次级通道的在线
              制迭代步长和白噪声功率进行了调整，同时加快了                            辨识，其控制算法框图如图             1  所示。
              辨识阶段的收敛速度，并降低了稳态阶段的残余误
                                                                    x (n)                 d (n)    +     e (n)
              差，但该方法在系统特性突变时往往存在过大的超                                          P(z)                    ∑
                                                                                                       −
              调， 且 同 样 无 法 处 理 白 噪 声 对 稳 态 误 差 的 影 响 。
                                                                                    +  ∑        S
              ZHENG  等  [9]  将传统滤波  x  最小均方算法与递归预测                              Wy (n)           (z)
              误差算法结合起来，以更大的计算量为代价消除了                              X(n)     W (z)         −         −    +
              用于在线辨识的辅助噪声。李超博等                 [10]  通过变步长                           v (n)     S ˆ (z)  ∑
              和调整滤波器阶数，对在线辨识模型进行优化，试验                                S ˆ (z)                       f  (n)
                                                                               白噪声           LMS
              结果表明，在次级通道发生突变时，在线辨识控制效
              果优于离线辨识。XIE          等 [11]  提出了一种含辅助滤波                     LMS

              估计的自适应主动振动控制方法，针对推力轴承系                                    图 1 利用辅助白噪声的控制算法框图
              统控制通道发生较大改变的情况，能够跟踪系统的                            Fig. 1 Control algorithm block diagram with auxiliary white

              动态变化，有着较强的鲁棒性。PU               等  [12]  提出了一种           noise
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