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第1章 概述 1

1.1 噪声控制的传统方法及主要特点 1

1.1.1 吸声处理 1

1.1.2 隔声处理 2

1.1.3 使用消声器 3

1.2 有源噪声控制技术及其发展历程 3

1.2.1 概念的提出与早期发展 3

1.2.2 管道噪声有源控制 6

1.2.3 自适应有源噪声控制 7

1.2.4 有源声控制 8

1.2.5 有源力控制 8

1.2.6 有源声学结构 9

1.3 有源噪声控制系统概述 11

1.3.1 有源噪声控制系统 11

1.3.2 系统设计、实现及工程化 13

1.4 本书架构 13

参考文献 14

第2章 声场与结构振动声辐射 16

2.1 声波方程与声场基本特性 16

2.1.1 线性声波方程 16

2.1.2 平面声波与球面声波 18

2.1.3 声压与声强 19

2.1.4 声波的叠加 20

2.2 有界空间声场 21

2.2.1 管道声场 21

2.2.2 封闭空间声场 23

2.3 结构振动概述 26

2.3.1 质点振动系统 26

2.3.2 一维弹性体的振动 27

2.3.3 薄板的弯曲振动 31

2.4 结构振动声辐射 31

2.4.1 简单声源声辐射 32

2.4.2 平板振动结构的声辐射 33

2.4.3 几种求解声功率的方法 33

2.4.4 结构振动模态和声辐射模态 35

参考文献 39

第3章 自适应滤波与控制系统设计 40

3.1 信号与系统基础 40

3.1.1 信号与系统的基本描述 40

3.1.2 信号分析和处理的基本内容 43

3.2 数据采集与信号实时处理 48

3.2.1 信号的采样与转换 48

3.2.2 数字信号处理器 51

3.3 自适应滤波原理与算法 52

3.3.1 维纳滤波 53

3.3.2 自适应滤波 54

3.3.3 LMS算法 56

3.3.4 LMS算法性能分析 56

3.4 控制理论与系统设计 59

3.4.1 控制理论概述 59

3.4.2 线性反馈系统 61

3.4.3 鲁棒控制系统设计 63

参考文献 65

第4章 单通道有源控制器结构与算法 67

4.1 有源控制器结构与算法 67

4.1.1 有源控制器的类别 67

4.1.2 自适应有源控制器 69

4.2 前馈系统与FxLMS算法 70

4.2.1 系统模型 71

4.2.2 FxLMS算法推导 72

4.2.3 FxLMS算法性能分析 75

4.3 改进的有源控制器结构与算法 77

4.3.1 概述 77

4.3.2 改进的FxLMS算法 79

4.3.3 FxRLS算法 82

4.3.4 频域自适应有源控制算法 84

4.4 针对特定问题的有源控制器 86

4.4.1 概述 86

4.4.2 线谱噪声有源控制 89

4.4.3 次级声反馈 91

4.4.4 有源反馈控制 95

4.5 基于现代控制理论的系统设计 97

4.5.1 管道噪声前馈控制系统模型 97

4.5.2 标称控制器设计 98

4.5.3 鲁棒前馈控制器设计 100

参考文献 102

第5章 次级通路特性与自适应建模 107

5.1 次级通路特性 107

5.1.1 电信号通路 107

5.1.2 自由声场中的声通路 108

5.1.3 驻波声场中的声通路 110

5.1.4 扩散声场中的声通路 114

5.2 次级通路建模及其影响 115

5.2.1 建模滤波器与建模误差 115

5.2.2 建模滤波器参数选取 118

5.2.3 建模失配的影响 120

5.3 次级通路建模方法 122

5.3.1 离线建模 123

5.3.2 在线建模 124

参考文献 127

第6章 多通道系统与有源控制器 129

6.1 多通道系统及其实现 129

6.1.1 系统特性与实现 129

6.1.2 多通道算法概述 131

6.2 多通道FxLMS算法 132

6.2.1 算法推导 132

6.2.2 运算量统计及性能分析 134

6.2.3 多通道滤波-u算法 136

6.3 多通道算法的快速实现 137

6.3.1 权系数快速迭代算法 138

6.3.2 多通道局部迭代算法 141

6.3.3 组合逆算法 142

6.4 自由场分散式有源控制 146

6.4.1 系统的基本形式 146

6.4.2 系统性能 147

6.4.3 系统稳定性 148

6.5 自适应有源控制器 148

6.5.1 概述 148

6.5.2 数字信号处理器 151

参考文献 153

第7章 自由空间中的有源噪声控制 156

7.1 有源噪声控制的声学基础 156

7.1.1 惠更斯原理及在有源噪声控制中的应用 156

7.1.2 振动结构声辐射的集中参数模型 159

7.2 基于单极子声源的有源控制 161

7.2.1 两单极子的最小辐射声功率 161

7.2.2 基于单极子声源阵的自由声场有源控制 163

7.2.3 单极子声源阵控制平板声辐射 167

7.3 基于多极子声源的有源控制 170

7.3.1 用多极子源表示单极子源 170

7.3.2 基于声功率最小化的有源控制 171

7.4 自由声场中的局部有源静区 173

7.4.1 局部有源静区 174

7.4.2 有源声屏障 176

7.5 次级声源和误差传感器的布放 177

7.5.1 目标函数的选择 177

7.5.2 次级声源和误差传感器的最优布放 178

参考文献 182

第8章 有界空间中的有源噪声控制 185

8.1 管道噪声的有源控制 186

8.1.1 平面波的有源控制 186

8.1.2 有限长管道中的有源噪声控制 189

8.2 三维驻波声场中的有源控制 192

8.2.1 声势能最小化 192

8.2.2 次级声源和误差传感器布放规律 194

8.3 扩散声场中的有源噪声控制 199

8.3.1 自由扩散声场中的有源静区 200

8.3.2 衍射扩散声场中的有源静区 202

8.4 虚拟误差传感 205

8.4.1 误差传感策略 205

8.4.2 局部空间中的虚拟误差传感 209

8.5 有源噪声控制的物理机制 211

参考文献 215

第9章 结构声辐射有源控制 218

9.1 基于力源的结构声辐射有源控制 218

9.1.1 理论分析 218

9.1.2 次级力源的影响 222

9.1.3 物理机制 224

9.2 封闭空间中透射声的有源控制 228

9.2.1 结构-声耦合封闭空间中的声场 228

9.2.2 封闭空间声场有源控制 233

9.2.3 封闭空间中双层平板声透射的有源控制 235

9.3 有源声吸收 237

9.3.1 一维平面波的有源吸收 237

9.3.2 三维空间斜入射声波的有源吸收 238

参考文献 242

第10章 有源声学结构 245

10.1 有源声学结构及组成 245

10.1.1 有源声学结构概述 245

10.1.2 误差传感策略 247

10.2 次级源与误差传感器 252

10.2.1 次级源 252

10.2.2 误差传感器 258

10.3 基于分布式声源的有源隔声结构 262

10.3.1 基本理论 263

10.3.2 次级声源的布放 266

10.3.3 误差信号的获取 267

10.4 双层有源隔声结构 271

10.4.1 系统建模与分析 271

10.4.2 有源隔声机理 275

参考文献 280

第11章 有源噪声控制技术的实际应用 283

11.1 发展历程与现状 283

11.1.1 有源噪声控制技术的开发与应用 283

11.1.2 需要解决的问题 288

11.2 有源噪声控制技术的应用 292

11.2.1 有源耳机 292

11.2.2 飞行器舱内噪声有源控制 296

11.2.3 汽车车内噪声有源控制 308

11.3 开发中的有源控制技术 314

11.3.1 自由空间与管道噪声有源控制 314

11.3.2 三维封闭空间噪声有源控制 322

11.3.3 声学边界的有源控制 326

11.3.4 有源控制技术的扩展应用 329

参考文献 331