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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