[发明专利]基于广义类洛伦兹系统的噪声主动控制方法

说明书

本发明提供了一种基于广义类洛伦兹系统的噪声主动控制方法，该方法针对舰船辐射噪声声波能量的抑制问题，采用经典洛伦兹系统并在此系统上添加时滞反馈控制量和外激励，运用混沌动力学的判断方法得到对噪声的控制效果。对变形后的广义类洛伦兹系统，利用Matlab编程观测了其输出的动力学特性，包括相轨迹图、分岔图和李雅普诺夫指数图，给出了系统输出处于周期运动、拟周期运动或混沌运动状态的外激励幅值参数、频率参数及相应的参数范围，利用频谱曲线给出施加主动声源前后固定频率下的噪声源能量值及能量变化值，明确了不同声源作用下噪声的抑制效果。

技术领域

本发明涉及噪声处理技术，尤其涉及一种基于广义类洛伦兹系统的噪声主动控制方法。

背景技术

舰船声隐身一直是海洋军事领域最为关注的问题，舰船辐射噪声是敌方探测目标的主要观测手段，该噪声主要来源于机械噪声、推进系统噪声和水动力噪声等。舰船辐射噪声主要是低频噪声，低频噪声波长较长，起初采用浮筏、挠性软管、消声器、泵喷推进、电力推进、气幕降噪、消声瓦等被动控制方法进行减振降噪，针对低频噪声采用被动噪声控制存在明显不足，20世纪30年代主动噪声控制方法的提出解决了这一问题。大量研究开始将主动噪声控制方法应用到舰船的声隐身，各种主动吸振技术及隔振技术应运而生。舰船辐射噪声是典型的非线性非平稳的随机信号,因此很多传统的分析方法在处理此类信号的时候都将受到很大的局限。随着混沌动力学的发展，研究人员发现舰船辐射噪声具有混沌现象，因此人们开始利用混沌分析方法对舰船辐射噪声问题进行研究。目前已有研究将混沌动力学方法用于分析舰船噪声问题，如采用混沌振子理论检测出低信噪比舰船信号；在非线性局部投影滤波基础上进行相空间重构，验证可以通过自然测度、关联维数实现目标识别；通过提取关联维数这一混沌特性实现舰船目标识别。

然而，目前针对舰船辐射噪声信号的声能量抑制技术尚不成熟，现有技术的抑制效果较差。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明提供了一种基于广义类洛伦兹系统的噪声主动控制方法，以至少解决现有针对舰船辐射噪声信号的声能量抑制技术尚不成熟、抑制效果较差的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于广义类洛伦兹系统的噪声主动控制方法，该基于广义类洛伦兹系统的噪声主动控制方法包括：步骤一、利用第一方程组给出速度场和温度场的展开及不可压缩条件，其中，所述第一方程组为：

其中，u＝u(x,y,z)表示流体速度场，x表示速度模，y表示温度模，z表示温度梯度模，温度场由T＝T(x,y,z)表示；ε为热膨胀系数，g为重力加速度，ρ为流体密度，P为流体压力场，ν为流体粘性系数，k为流体的热传导系数；

步骤二、通过引入标量方程ψ(x,z,t)以及将流体的温度场T＝T(x,y,z)转换为θ(x,z,t)，来获得第二方程组，ψ(x,z,t)的梯度为流体速度场；其中，所述第二方程组为：

步骤三、将ψ(x,z,t)和θ(x,z,t)的傅里叶展开形式分别表示为公式一和公式二，以获得第三方程组，其中，公式一为公式二为X(t)、Y(t)和Z(t)是时间t的函数，C₁、C₂、a₁和a₂为傅里叶积分常数，a₁＝π/L，a₂＝π/H，L是x方向的宽度，H是z方向的高度；第三方程组为：