多频波动线谱自适应控制算法及试验

高伟鹏， 贺 国， 刘树勇

(海军工程大学 动力工程学院， 武汉 430033)

舰船旋转机械设备振动向外传播时会产生辐射噪声，其中包含了大量的低频线谱，不仅对自身声纳产生干扰，降低探测能力，还增强了水声辐射，降低声隐身性. 各类旋转机械造成的低频线谱频率成分复杂，且存在频率波动现象，如何对低频线谱进行控制具有十分重要的意义[1]. 自适应控制算法不需要被控对象的精确模型[2]，其中基于前馈控制的滤波最小均方算法(filtered-x least mean square, FxLMS)，作为有限响应滤波器与LMS算法的结合使用，结构简单、易于工程实现，得到了广泛应用[3-4].

在实际工程应用中，前馈FxLMS算法存在许多局限性：1)多频线谱激励下，算法仅对其中1～2根线谱具备控制效果[5]；2)线谱频率快速波动时，控制算法易出现相位失真现象[6]；3)收敛性能和稳定性对于迭代步长的要求是相悖的，大步长导致稳态误差过大，小步长收敛速度较慢[7]. 对于上述问题，大量学者对其控制性能开展了研究. 赵洪亮、Jeon等[8-9]使用窄带滤波法并行控制不同频率线谱，可解决多频线谱控制问题，但对窄带滤波器的要求较高. 张志谊等[10]基于频率估计方法构造信号分量实现跟踪滤波，一旦出现频率失配，控制效果显著降低. 李彦等[11]通过可在线调节的相位差补偿器抑制频率波动下最优解的波动，提高了控制系统鲁棒性. 浦玉学、路翠华等[12-13]采用变步长算法提高控制前期的收敛速度，同时减小控制后的稳态误差.

小波包变换可描述信……