Page 213 - 《振动工程学报》2026年第2期

第 2 期 刘学贤，等：宽窄带混合噪声的多目标优化控制方法研究 529

3 试 验 验 证 的降噪效果，同时，混合噪声多目标优化控制方法能
够实现预期的目标，和仿真结果也较为吻合。

本文搭建了基于 Speedgoat 控制器的噪声主动控
制系统，其硬件系统主要包括 Speedgoat、数模转换 4 结 论
器、传声器、功放、扬声器等，布置情况如图 7 所示。
为实现车内噪声最大程度的衰减，需要同步对
由于实验室内无法通过振动传感器采集参考信号，
路噪和发动机噪声进行控制。本文为了针对性地对
所以使用地面上布置的 4 个扬声器播放初始宽带噪
声，通过扬声器下布置的参考传声器来采集参考宽 各个窄带分量进行衰减或者增益以满足客户对声品
带信号。座椅前面对的扬声器播放初始窄带噪声， 质 的 要 求， 提 出 一 种 混 合 噪 声 多 目 标 优 化 控 制 方
通过在系统中输入目标转速对参考窄带信号进行控 法。通过构建模拟信号仿真比较了两种模型在稳态
制。该系统使用座椅上的两个头枕扬声器发出声波 和瞬态工况下的控制性能，验证了模型的有效性。
来控制该位置处的噪声，误差传声器布置在头枕两 最后在实验室搭建了主动控制系统，对所提出的方
侧。控制系统中的次级路径传递函数通过离线建模 法进行了验证。主要结论如下：
的方法计算得到，如图 8 所示。 （1）通过仿真和试验的手段，验证了混合噪声多
目标优化控制方法可以针对性地对两个窄带噪声分
头枕扬声器
量按照特定幅值进行控制，并在整个控制阶段保持
误差传声器 相对稳定。
参考宽带信号 （2）混合噪声多目标优化控制方法相比较于宽
参考宽带信号
窄带混合多通道自适应滤波模型，可以对发动机不
参考 同阶次对应的峰值噪声进行个性化设计，例如衰减
宽带 二阶峰值噪声的同时将四阶峰值噪声控制在预设定
参考窄带信号 信号
的幅值下，从降低车内宽窄带混合噪声声压级和提
参考宽带信号 高声学舒适性两个角度进行多目标优化控制，为进

一步控制车内声品质提供理论基础。

图 7 主动控制系统布置图
Fig. 7 Diagram of active control system layout 参考文献：

0.4

0.3 次级扬声器1
0.2 次级扬声器2 [1] CHEER J，ELLIOTT S J. Multichannel control systems for
0.1
幅值 −0.1 0 the attenuation of interior road noise in vehicles[J]. Mechani-
−0.2 cal Systems and Signal Processing，2015，60-61：753-769.
−0.3
−0.4 [2] JUNG W，ELLIOTT S J，CHEER J. Local active control of
0 50 100 150 200 250 300
滤波器长度 road noise inside a vehicle[J]. Mechanical Systems and Signal

Processing，2019，121：144-157.
图 8 次级通道传递函数示意图
[3] 张立军，张希玉，孟德建. 基于 NFXLMS 算法的车内道路
Fig. 8 Diagram of secondary path transfer function

噪声主动控制系统 [J]. 振动与冲击，2020，39（21）：173-
分别对比两个模型在系统开关前后的误差麦克
178.
风信号，如图 9 所示。可以发现宽窄带混合自适应 ZHANG Lijun， ZHANG Xiyu， MENG Dejian. Active
滤波模型在 30~500 Hz 的频率范围内能实现 5.2 dB control system of vehicle interior road noise based on

80 NFXLMS algorithm[J]. Journal of Vibration and Shock，
原始噪声
70
宽窄带混合自适应滤波模型 2020，39（21）：173-178.
声压级 / dBA 50 [4] 刘宁宁，孙跃东，王岩松，等. 汽车发动机噪声主动控制
混合噪声多目标控制优化方法
60
系统实验研究
[J]. 汽车工程，2022，44（3）：442-448.
40
30
20 LIU Ningning，SUN Yuedong，WANG Yansong，et al. An
experimental study on active noise control system of automo-
10
30 100 200 300 400 500 tive engine[J]. Automotive Engineering，2022，44（3）：442-
频率 / Hz 448.

图 9 不同算法开关后的误差麦克风信号频谱图 [5] XIAO Y G，WANG J. A new feedforward hybrid active noise
Fig. 9 Spectrum of error microphone signals with different control system[J]. IEEE Signal Processing Letters， 2011，
algorithms 18（10）：591-594.