主動式噪音消除系統之前饋與反饋控制器設計

Abstract

主動式噪音控制(Active noise control)是未來噪 音防治的一項重要技術,其基本原理是利用聲 波疊加而造成的破壞性干涉來消除噪音,對低 頻域的噪音,主動式控制較被動式控制更為有 效.其主要應用領域包含汽機車之滅音器,大型 變壓器以及空調系統之噪音控制等.主動式噪 音控制系統之成效取決於控制器的功能,而設 計此控制器的困難度在於聲學之動態模式為無 限維次,而且可能隨環境而改變.因此在系統穩 定性與暫態噪音消除之理論上,仍有待進一步 之研究.本計畫之目標在研究主動噪音控制的 幾項理論與實際並重之問題:(1)諧振噪音( Harmonic noise)之消除;(2)利用Close-form傳列函數之 系統辨識;(3)利用Close-form傳列函數之特性設計 廣頻寬之噪音控制程序;(4)設計並製作主動式 噪音控制系統所需之揚聲器與擴大機.低頻之 諧振噪音常發生於機械系統中(如引擎),為工業 界主要之噪音源,而使用Close-form傳列函數之目 的在解決無限維次系統控制中Spill-over的問題. 同時,此傳列函數對系統物理現象之解釋(如聲 波傳遞路徑)將有助於前饋控制之設計.在實際 應用上,揚聲器與擴大機為控制系統之主要元 件.在經濟效益的考量下,如何利用反饋以補償 這些元件的動態特性是一項十分重要的課題. 本計畫將製作一簡單的管路系統以實驗理論研 究的結果,並且將使用數位訊號處理機以增加 控制系統之頻寬.主動式噪音控制乃結合機械 、電子、與控制之一項實用技術.本計畫除將 深入了解其設計與理論上之基本問題外,也將 發展實驗系統為教學模型以激發學生學習機電 整合之興趣,並實際展示多項控制理論及其效 果.