[发明专利]基于广义类洛伦兹系统的噪声主动控制方法

摘要

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。

主权项

基于广义类洛伦兹系统的噪声主动控制方法，其特征在于，所述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：(∂∂t+u·▿)u=ϵgΔT-1ρ▿P+v▿2u(∂∂t+u·▿)T=k▿2T▿·u=0,]]>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：∂∂t▿2ψ=-∂(ψ,▿2ψ)∂(x,z)+ν▿4ψ+ϵg∂θ∂x∂∂tθ=-∂(ψ,θ)∂(x,z)+ΔTH∂ψ∂x+k▿2θ▿2ψ=0;]]>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、a和b为傅里叶积分常数，a＝π/L，b＝π/H，L是x方向的宽度，H是z方向的高度；第三方程组为：X′(t)=-ν(a12+a22)X(t)+ϵgC2C1a1a12+a22Y(t)Y′(t)=C1a1a2cos(2a2z)X(t)Z(t)+ΔTHC1C2a1X(t)-k(a12+a22)Y(t)Z′(t)=C1a1a2X(t)Y(t)-4ka22Z(t);]]>步骤四、采用边界条件cos(2a2z)＝cos(π)＝‑1，并且令ν(a12+a22)＝σ，k(a12+a22)＝1，C1a1a2＝1，4ka22＝b，以获得第四方程组；其中，所述第四方程组为一阶常微分方程组，其表达式为：其中，σ为普朗特数，r为瑞利数，b为与容器大小形状有关的参量；步骤五、采用所述第四方程组表示水下自身的混沌系统；步骤六、通过在所述第四方程组中添加幅值为A、频率为f的三角函数噪声信号来获得第五方程组，以表示含噪混沌系统；其中，所述第五方程组为：x·=-σx+σy+Acos2πfty·=rx-y-xzz·=-bz+xy;]]>步骤七、设定σ＝10,b＝8/3,r＝25，并对x、y和z进行初始化，时间步长为0.5；步骤八、采用相空间重构、分岔和李雅普诺夫指数方法，对所述含噪混沌系统实现混沌控制。