BRPI0925323B1 - processo ativo em tempo real de atenuação por realimentação de um ruído de banda estreita e dispositivo especialmente adaptado para a realização do processo - Google Patents

Abstract

processo ativo em tempo real de atenuação por realimentação de um ruído de banda estreita e dispositivo especialmente adaptado para a realização do processo a invenção refere-se a um processo e dispositivo de atenuação de ruído em um compartimento de passageiros de veículo e comportando pelo menos um transdutor, um computador programável, pelo menos um sensor acústico, o computador sendo configurado para aplicar a um modelo eletroacústico do compartimento de passageiros um modelo de sistema controlador comportando um controlador central com coeficientes fixos ao qual é unido um bloco com coeficientes variáveis que é um parâmetro de youla sob a forma de um bloco q de youla. em uma primeira fase determina-se e calcula-se o modelo eletroacústico e a lei de controle de correção para pelo menos uma frequência determinada de ruído. em uma segunda fase, em tempo real, leva-se o computador a aplicar a lei de controle de correção ao modelo eletroacústico em função da frequência atual do ruído a ser atenuado.

Description

“PROCESSO ATIVO EM TEMPO REAL DE ATENUAÇÃO POR REALIMENTAÇÃO DE UM RUÍDO DE BANDA ESTREITA E DISPOSITIVO ESPECIALMENTE ADAPTADO PARA A REALIZAÇÃO DO PROCESSO” [0001] A presente invenção refere-se um processo bem como a um dispositivo de rejeição de ruído em um compartimento de passageiros de um veículo, notadamente automotivo, por controle ativo. Ela tem aplicações no domínio industrial dos veículos motores, este termo sendo tomado em sentido amplo compreendendo notadamente os veículos leves, pesados, rodoviários, sobre trilhos, embarcações, barcaças, submarinos, e no domínio dos equipamentos eletroacústicos como, por exemplo, os auto-rádios aos quais tal função pode ser acrescentada.

[0002] Certos ruídos acústicos que ocorrem em um compartimento de passageiros de um veículo podem ter um espectro largo, outros podem, ao contrário, ser aproximadamente monofrequenciais. Este é em particular o caso do ruído gerado pela rotação da árvore motor, conhecido sob o nome de zumbido que se traduz em um ruído do qual o espectro é composto de raias cujas frequências são proporcionais à frequência de rotação da árvore motor com um fundamental e harmônicos.

[0003] Estas frequências são variáveis segundo a velocidade de rotação da árvore motor, no entanto ecas podem ser conhecidas com precisão graças à informação proveniente do tacômetro geralmente integrado ao veículo.

[0004] Já foi proposto reduzir, ou mesmo suprimir, estes ruídos por meios acústicos ativos. Pode-se mencionar a este respeito um balanço do estado da arte no domínio do controle ativo aplicado aos veículos automotivos, feito por Elliot em dezembro de 2008 em um artigo do qual o título é “A review of active noise and vibration contrai in road vehicles” (ISVR technical memorandum n °981 - University of Southampton).

[0005] Existem duas principais estruturas de controle ativo acústico. Primeiramente, uma estrutura dita “feedforward” ou de pré-compensação. Esta estrutura necessita um alto-falante, um microfone de erro no nível do qual se procura anular o ruído e um controlador recebendo um sinal de referência, correlacionado

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2/46 com o sinal a anular, produzindo um sinal de correção enviado sobre o alto-falante. Esta estrutura é representada esquematicamente na figura 1 do estado da técnica. Esta estrutura ocasionou notadamente o aparecimento a uma série de algoritmos baseados no método dos menos - quadrados (LMS para “least mean square”): FxLMS, FR-LMS, cujo objetivo é minimizar no sentido dos menos - quadrados o sinal procedente do microfone de erro, e por exploração do sinal de referência.

[0006] Sempre no caso de uma estrutura dita “feedforward”, pode-se citar o artigo de Sano et al, intitulado “NV countermeasure technology for a cylinder - OnDemand Engine - Developpment of a active booming noise contrai applying adaptive notch filter (SAE 2004). Os autores apresentam um algoritmo baseado em um filtro adaptativo corta-banda (“notch”), a frequência de atenuação do ruído sendo conhecida. O dispositivo é baseado em um algoritmo cuja estrutura é de tipo “feedforward”, nomeado FR-SAN, que é uma adaptação do algoritmo FR-LMS no caso onde o ruído a ser atenuado é de tipo monofrequencial. Quando da aplicação deste algoritmo, os problemas se colocam quando a função de transferência do compartimento de passageiros varia, por exemplo, em função do número de passageiros, não são levados em conta. Além disso, com este algoritmo, não é possível conhecer além de experimentalmente o comportamento do sistema de controle a frequências diferentes das à qual ele atua.

[0007] Em segundo, uma estrutura dita “feedback” ou de contra-reação. Esta estrutura é representada esquematicamente na figura 2 do estado da técnica. Esta estrutura não necessita sinal de referência contrariamente à estrutura dita “feedforward”. Encontra-se então em uma estrutura de realimentação clássica e todos os instrumentos do automático clássico (notadamente medida da robustez, análise da estabilidade, desempenhos) podem ser utilizados. Em particular, uma análise de robustez do sistema em circuito em relação à variação da função de transferência do compartimento de passageiros pode ser efetuada. Pode-se igualmente estudar o comportamento frequencial do sistema, não somente na frequência de rejeição de perturbação, mas também em outras frequências.

[0008] A presente invenção classifica-se neste segundo tipo de estrutura, dita

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3/46 “feedback”. Ela refere-se mais particularmente a um processo ativo em tempo real, por realimentação, de atenuação de um ruído de banda estreita, essencialmente monofrequencial a pelo menos uma frequência determinada, em um compartimento de passageiros de um veículo por emissão de um som por pelo menos um transdutor, tipicamente um alto-falante, comandada com um sinal u(t) ou U(t) conforme o caso, gerado por um computador programável, em função de um sinal de medições acústicas y(t) ou Y(t) conforme o caso, efetuados por pelo menos um sensor acústico, tipicamente um microfone, a utilização de um sensor correspondendo a um caso monovariável e a utilização de vários sensores correspondendo um caso multivariável, e em uma primeira fase de projeto, o comportamento eletroacústico do conjunto formado pelo compartimento de passageiros, o transdutor, e o sensor sendo modelizado por um modelo eletroacústico sob a forma de uma função de transferência eletroacústica que é determinada e calculada, uma lei de controle de correção sendo depois determinada e calculada a partir de um modelo global do sistema no qual a lei de controle de correção é aplicada à função de transferência eletroacústica da qual a saída recebe adicionalmente um sinal de ruído a ser atenuado p(t) para dar o sinal y(t) ou Y(t) na referida fase de projeto, a referida lei de controle de correção permitindo produzir o sinal u(t) ou U(t) em função das medições acústicas y(t) ou Y(t), e uma segunda fase de utilização, a referida lei de controle de correção calculada sendo utilizada no computador para produzir o sinal u(t) ou U(t) então enviada ao transdutor em função do sinal y(t) ou Y(t) recebido do sensor para atenuação do referido ruído.

[0009] De acordo com a invenção, emprega-se uma lei de controle de correção comportando a aplicação de um parâmetro de Youla a um controlador central e tal que apenas o parâmetro de Youla tenha coeficientes que dependem da frequência do ruído a ser atenuado na referida lei de controle de correção, o controlador central tendo coeficientes fixos, o parâmetro de Youla estando sob a forma de um filtro em resposta impulsionai infinita e após determinação e cálculo da lei de controle de correção, armazena-se em uma memória do computador a mais os referidos coeficientes variáveis, preferivelmente em uma tabela em função da/das frequências

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4/46 determinadas de ruído p(t) utilizadas na fase de projeto e na fase de utilização, em tempo real:

- recupera-se a frequência atual do ruído a ser atenuado,

- faz-se calcular ao computador a lei de controle de correção, compreendendo o controlador central com o parâmetro de Youla, utilizando, para o parâmetro de Youla, os coeficientes memorizados de uma frequência determinada correspondendo à frequência atual do ruído a ser atenuado.

[0010] Em outros termos, emprega-se uma lei de controle de correção comportando uma parte com coeficientes fixos nomeada controlador central e uma parte com coeficientes variáveis em função da frequência de ruído a ser atenuado que é aqui um parâmetro de Youla, a parte do controlador com coeficientes variáveis sendo um filtro com resposta impulsionai infinita e após determinação e cálculo da lei de controle de correção, armazena-se em uma memória do computador pelo menos os referidos coeficientes variáveis, preferivelmente em uma tabela em função da /das frequências determinadas de ruído p(t) utilizadas na fase de projeto e a fase de utilização, em tempo real: recupera-se a frequência atual do ruído a ser atenuado e faz-se calcular no computador a lei de controle de correção, compreendendo o controlador central com coeficientes fixos com a parte com coeficientes variáveis utilizando para a parte com coeficientes variáveis, os coeficientes memorizados de uma frequência determinada correspondendo à frequência atual do ruído a ser atenuado. Assim, no quadro da invenção, emprega-se para a atenuação do ruído pelo menos uma frequência determinada, um controlador central com coeficientes fixos ao qual é reunido um bloco com coeficientes variáveis que é um parâmetro de Youla sob a forma de um bloco Q de Youla.

[0011] O termo sinal no quadro da invenção refere-se igualmente a sinais analógicos como, por exemplo, o sinal elétrico saindo do microfone propriamente dito como os sinais numéricos como, por exemplo, o sinal de saída do bloco Q (q^_1) de Youla. Além disso, compreende-se que os termos transdutor e sensor são utilizados de uma maneira genérica e funcional e que, na prática, circuitos eletrônicos de interfase y são associados como notadamente conversores analógico

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5/46 numérico ou numérico-analógico, um/ vários filtros anti-desdobramento de espectro, um / vários amplificadores (para o/os alto-falantes e micro). O termo sinal cobre igualmente os casos monovariáveis (um sensor e, portanto, uma única entrada de medições acústicas) e multivariáveis (vários sensores, portanto, várias entradas de medições acústicas) e qualquer que seja o número de alto-falante(s). Assim, a invenção pode ser aplicada igualmente a um caso monovariável (um único microfone, ou seja, um único local onde o ruído será atenuado no compartimento de passageiros), ou em casos multivariáveis (vários microfones, ou seja, tantos locais onde o ruído será atenuado). Compreende-se igualmente que a invenção é igualmente aplicável à atenuação de um ruído que está em uma frequência substancialmente fixa particular com o passar do tempo (por exemplo, ruído de um compressor frigorífico de caminhão) que um ruído cuja frequência pode evoluir durante o passar do tempo e neste caso, na fase de projeto, é preferível determinar e calcular parâmetros de Youla, bloco Q (q^-1), para as várias frequências determinadas a fim de tomar, quando da fase de utilização, o resultado do cálculo do parâmetro de Youla para uma frequência determinada que corresponda (igual ou próxima, que, com efeito, corresponde melhor ou é interpolada caso contrário) à frequência atual do ruído a ser atenuado. Compreende-se que mais a malha frequencial será fina, e mais se terá a possibilidade de encontrar um resultado de cálculo de parâmetro de Youla com uma frequência determinada que corresponda à frequência do ruído corrente a ser atenuado. Com efeito, vai-se notar que na lei de controle de correção, apenas o parâmetro de Youla é variável (os seus coeficientes na prática) em função da frequência do ruído, contrariamente aos coeficientes do controlador central que permanecem ser fixos, independentes da frequência do ruído.

[0012] Pode-se notar que em qualquer outro domínio, a parametrização de Youla já foi utilizada para fins de rejeição de perturbação sinusoidal: trata-se do controle das vibrações de uma suspensão ativa. O artigo correspondente é: “Adaptive narrow disturbance applied to an active suspension- an internai model approach” (Automática 2005), cujos autores são I. D Landau, et al. Neste último dispositivo, o

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6/46 parâmetro de Youla está sob a forma de um filtro com resposta impulsionai terminada (função de transferência com um único polinômio sem denominador) enquanto que na presente invenção vai-se notar que este parâmetro de Youla está sob a forma de um filtro com resposta impulsionai infinita (função de transferência com um numerador e denominador). Além disso, neste artigo, o cálculo dos coeficientes do parâmetro de Youla é feito por meio de um dispositivo adaptativo, ou seja, que a informação sobre a frequência de perturbação não é conhecida ao contrário da presente invenção onde se conhece esta frequência a partir de medições, notadamente de uma tacômetro, e onde os coeficientes do parâmetro de Youla são armazenados em tabelas para a sua utilização em tempo real. Os dispositivo e processo da invenção permitem uma robustez muito maior da lei de controle. No caso presente da invenção, isto corresponde a uma insensibilidade da lei de controle às variações paramétricas do modelo eletroacústico, ou seja, às variações da configuração do compartimento de passageiros, que, de um ponto de vista industrial, é um elemento capital.

[0013] Pode-se igualmente mencionar o artigo “Adaptive Contrai for interior noise contrai in rocket fairings” de Marco A.Mcever, 44th AIAA/ASME/ASCE/AHS Structures, estrutural dynamics and material conference, 7-10 de abril de 2003. Aqui ainda, o parâmetro de Youla é um filtro com resposta impulsionai terminada (FIR), o que coloca problemas para a robustez do sistema, o algoritmo é adaptativo e não é dedicado à rejeição de uma frequência em particular.

[0014] Por último, no domínio do controle das vibrações de um veículo automotivo, pode-se igualmente fazer menção do artigo: “Active controlo f engineinduced vibrations in automotive vehicles using disturbance observer gain schedule” em contrai enginnering practice 12 (2004) 1029-1039, de Bohn et al. A lei de controle apresentada utiliza um observador de estado cujos vários elementos são variáveis em função da frequência a rejeitar o que conduz a que a lei de controle tenha um número de parâmetros variáveis muito maior que o número ótimo. Em contrapartida, a presente invenção garante que o número de parâmetros variáveis da lei de controle é mínimo.

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7/46 [0015] Em diversos modos de realização da invenção, os meios seguintes podendo ser utilizados sozinhos ou de acordo com todas as combinações tecnicamente possíveis, são empregados:

- a fase de projeto é efetuada em um computador programável,

- o parâmetro de Youla é determinado e calculado por discretização de uma célula da segunda ordem contínua,

- no segundo tempo da fase de projeto, determina-se e calcula-se os polinômios Ro(q'¹) e So(q'¹) do controlador central de modo que o referido controlador central sozinho garanta as margens de ganho e de fase, sem ter objetivo de rejeição de perturbação,

- no caso monovariável, na fase de projeto:

a) em um primeiro tempo, utiliza-se um modelo eletroacústico linear, o modelo eletroacústico estando sob a forma de uma função de transferência eletroacústica racional discreto, e determina-se e calcula-se o referido modelo eletroacústico por excitação acústica do compartimento de passageiros pelo(s) transdutor(es) e medições acústicas pelo sensor depois aplicação de um processo de identificação de sistema linear com as medições e o modelo,

b) em segundo tempo, emprega-se um controlador central aplicado ao modelo eletroacústico determinado e calculado, o controlador central estando sob a forma de um controlador RS de dois blocos 1/So(q'¹) e Ro(q'¹), no controlador central, o bloco 1/ So(q'¹) produzindo o sinal u(t) e recebendo em entrada o sinal de saída invertido do bloco Ro(q'¹), o referido bloco Ro(q'¹) recebendo em entrada o sinal y(t) correspondendo à somatória do ruído p(t) e a saída da função de transferência eletroacústica do modelo eletroacústico, e determina-se e calcula-se o controlador central,

c) em um terceiro tempo, associa-se um parâmetro de Youla, que é, portanto, um bloco de transferência com coeficientes variáveis, ao controlador central para formar a lei de controle de correção, o parâmetro de Youla estando sob a forma de um bloco Q (q^-1), filtro com resposta impulsionai infinita, com

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8/46 κ l«^l) associado ao controlador central RS, do referido bloco Q (q^_1) de Youla recebendo uma estimativa do ruído obtida por cálculo a partir dos sinais u(t) e y(t) e em função da função de transferência eletroacústica e o sinal de saída do referido bloco Q(q^_1) de Youla sendo subtraído ao sinal invertido de Ro(q'¹) enviado à entrada do bloco 1/So(q'¹) do controlador central RS, e determina-se e calcula-se o parâmetro de Youla, portanto, o bloco de transferência com coeficientes variáveis, na lei de controle de correção comportando o controlador central ao qual é associado o parâmetro de Youla para pelo menos uma frequência de ruído p(t) da qual a pelo menos a frequência determinada do ruído a ser atenuado e na fase de utilização, em tempo real:

- recupera-se a frequência atual do ruído a ser atenuado,

- faz-se calcular no computador a lei de controle de correção, compreendendo o controlador RS com o parâmetro de Youla, utilizando, para o parâmetro de Youla, os coeficientes que foram calculados para uma frequência de ruído correspondendo à frequência atual do ruído a ser atenuado, os coeficientes de Ro(q'¹) e So(q'¹) sendo fixos,

- na fase de projeto (caso monovariável), efetuam-se as operações seguintes:

a) em um primeiro tempo, excita-se acusticamente o compartimento de passageiros aplicando ao(s) transdutor(es) um sinal de excitação cuja densidade espectral é substancialmente uniforme sobre uma banda de frequência útil,

b) em um segundo tempo, determina-se e calcula-se polinômios Ro(q'¹) e So(q'¹) do controlador central de modo que o referido controlador central seja equivalente a um controlador calculado por colocação dos pólos do circuito fechado na aplicação do controlador central à função de transferência eletroacústica, n pólos do circuito fechado sendo colocados sobre os n pólos da função de transferência do sistema eletroacústico,

c) em um terceiro tempo, determina-se e calcula-se o numerador e

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9/46 denominador do bloco Q (q^_1) de Youla na lei de controle de correção para pelo menos uma frequência de ruído p(t) dos quais pelo menos a frequência determinada do ruído a ser atenuado, isto em função de um critério de atenuação, o bloco Q (q^_1) sendo expresso sob a forma de uma relação 3(q'¹) e a(q'¹), a fim de obter valores de coeficientes dos polinômios a(q'¹) e 3(q^_1) por uma/cada uma das frequências, o cálculo de 3(q^_1) e a(q'¹) fazendo-se pela obtenção de uma função de transferência discreta Hs(q'¹)/ a(q'¹) que resulta discretização de uma célula da segunda ordem contínua, polinômio 3(q'¹) calculando-se pela resolução de uma equação de Bézout, e na fase de utilização, em tempo real, efetuam-se as operações seguintes:

- faz-se calcular no computador a lei de controle de correção, controlador central com coeficientes fixos com parâmetro de Youla com coeficientes variáveis, para produzir o sinal u(t) enviado ao/aos transdutores, em função das medições acústicas y(t) e utilizando para o bloco Q(q^_1) de Youla os valores dos coeficientes dos polinômios a(q'¹) e 3(q'¹) determinados e calculados para uma frequência determinada correspondendo à frequência atual,

- o cálculo da estimativa do ruído é obtido por aplicação do numerador da função de transferência eletroacústica a u(t) e subtração do resultado à aplicação y(t) ao denominador da função de transferência eletroacústica,

- utiliza-se para o modelo eletroacústico uma função de transferência eletroacústica da forma:

y(l) ₌ q ^JB(q~^l) uít) A(q~') onde d é o número de períodos de amostragem de retardo do sistema, B e A são polinômios em q^_1 da forma:

//(^)=^+//-^+--/^A(q ') = \ + a_l q ¹ -l—ri_nu-q os bi e ai sendo escalares, e q¹ sendo o operador retardo de um período de amostragem, e o cálculo da estimativa do ruído é obtido por aplicação da função q-^dB(q'¹) a u(t) e subtração do resultado a aplicação y(t) a função A(q'¹),

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- para o tempo b), determina-se e calcula-se os polinômios Ro(q’¹) e So(q^{_ 1}) do controlador central por um método de colocação dos pólos, n pólos dominantes do circuito fechado munido do controlador central sendo escolhidos iguais aos n pólos da função de transferência eletroacústica e que m pólos auxiliares são pólos situados em alta frequência,

- no caso multivariável, na fase de projeto:

a) em um primeiro tempo, utiliza-se um modelo eletroacústico linear, o modelo eletroacústico estando sob a forma de representação de estado de blocos matriciais H, W, G e q^_1.l, G sendo uma matriz de transição, H sendo uma matriz de entrada, W sendo uma matriz de saída e I a matriz identidade, a referida representação de estado podendo expressar-se por uma equação de recorrência:

X(t+Te) = G X(t) + H U(t)

Y(t) = W X(t) com X(t): vetor de estado, U(t): vetor das entradas, Y(t): vetor das saídas, e determina-se e calcula-se o referido modelo eletroacústico por excitação acústica do compartimento de passageiros pelos transdutores e medições acústicos pelos sensores depois aplicação de um processo de identificação de sistema linear com as medições e o modelo,

b) em segundo tempo, realiza-se um controlador central aplicado ao modelo eletroacústico determinado e calculado, o controlador central estando sob forma observador de estado e retorno de estado estimado que expressa X um vetor de estado do observador iterativamente em função de Kf um ganho do observador, Kc um vetor de retorno sobre o estado estimado, bem como do modelo eletroacústico previamente determinado e calculado, ou seja

X (t + Te) = G · X (/) + H · U (t) + Kf · (Y(f) -W-X(t)) com um controle

U(j)=-Kc- X(l) e determina-se e calcula-se o referido controlador central,

c) em um terceiro tempo, associa-se um parâmetro de Youla, que é, portanto, um bloco de transferência com coeficientes variáveis, ao controlador

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11/46 central para formar a lei de controle de correção, o parâmetro de Youla estando sob a forma de um bloco Q multivariável, de matrizes de estado AQ, BQ, CQ, associado ao controlador central expresso igualmente sob a forma de representação de estado, bloco Q cuja saída adicionada à saída do controlador central produz um sinal que forma o oposto de U(t) e cuja entrada recebe o sinal Y(t) ao qual é subtraído o sinal W · X (t), e determina-se e calcula-se o parâmetro de Youla, portanto, o bloco de transferência com coeficientes variáveis, na lei de controle de correção comportando o controlador central ao qual é associado o parâmetro de Youla para pelo menos uma frequência de ruído P(t) da qual pelo menos a frequência determinada do ruído a ser atenuado, o cálculo dos coeficientes das matrizes AQ, BQ, CQ sendo feito pela obtenção de funções de transferência discretas Hsi (q^_1)/a1 (q’¹) resultando da discretização de células da segunda ordem contínuas e por uma colocação de pólos bem como pela resolução de equações de rejeição assintótica, e na fase de utilização, em tempo real:

- recupera-se a frequência atual do ruído a ser atenuado,

- faz-se calcular ao computador a lei de controle de correção, compreendendo o controlador central com coeficientes fixos com o parâmetro de Youla com coeficientes variáveis, utilizando, para o parâmetro de Youla os coeficientes que foram calculados para uma frequência de ruído correspondendo à frequência atual do ruído a ser atenuado,

- na fase de projeto (caso multivariável), efetuam-se as operações seguintes:

a) em um primeiro tempo, excita-se acusticamente o compartimento de passageiros aplicando aos transdutores sinais de excitação cuja densidade espectral é substancialmente uniforme sobre uma banda de frequência útil, os sinais de excitação não correlacionados entre si,

c) em um segundo tempo, determina-se e calcula-se o controlador central de modo que seja equivalente a um controlador com observador de estado e retorno sobre o estado calculado por colocação dos pólos na aplicação do controlador central à função de transferência eletroacústica, para esse efeito escolhe-se um

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12/46 ganho do observador nulo, seja Kf=0 (escolha do ganho do observador igual à matriz nula), e um ganho de retorno de estado Kc escolhido de forma a introduzir pólos de altas frequências no circuito a fim de assegurar a robustez da lei de controle munida do parâmetro de Youla, o cálculo de Kc, por exemplo, efetuado por otimização LQ (linear quadrático),

c) em um terceiro tempo, determina-se e calcula-se considerando uma representação de observador de estado aumentado, os pólos do bloco Q de Youla no seio da lei de controle de correção para pelo menos uma frequência de ruído P(t) das quais pelo menos a frequência determinada do ruído a ser atenuado em função de um critério de atenuação, a fim de obter valores de coeficientes do parâmetro de Youla para a/cada uma das frequências, e na fase de utilização, em tempo real, efetuam-se as operações seguintes:

- faz-se calcular ao computador a lei de controle de correção, controlador central com coeficientes fixos com parâmetro de Youla com coeficientes variáveis, para produzir o sinal U(t) enviado ao/aos transdutores, em função das medições acústicas Y(t) e utilizando para o parâmetro de Youla os valores dos coeficientes determinados e calculados para uma frequência determinada correspondendo à frequência atual,

- no segundo tempo, o cálculo de Kc é efetuado por otimização LQ (linear quadrático),

- o processo é adaptado a um conjunto de frequências determinadas de ruído a ser atenuado e repete-se o tempo c) para cada uma das frequências determinadas e, em fase de utilização quando nenhuma das frequências determinadas corresponde à frequência atual do ruído a ser atenuado, faz-se uma interpolação à referida frequência atual para os valores dos coeficientes do bloco Q de Youla a partir dos valores de coeficientes do referido bloco Q de Youla conhecidos para as frequências determinadas,

- sinais são amostrados a uma frequência Fe e no tempo a) utiliza-se uma banda de frequência útil do sinal de excitação que é substancialmente [0, Fe/2],

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- o sinal de excitação tem uma densidade espectral uniforme,

- antes da fase de aplicação, acrescenta-se à fase de projeto um quarto tempo d) de verificação da estabilidade e da robustez do modelo do sistema eletroacústico e da lei de controle de correção, controlador central com parâmetro de Youla, obtidos previamente aos tempos a) a c) fazendo uma simulação da lei de controle de correção obtida nos tempos b) e c) aplicado ao modelo eletroacústico obtido no tempo a) para a/as frequências determinadas e quando um critério predeterminado de estabilidade e/ou de robustez não é respeitado, reitera-se pelo menos o tempo c) modificando o critério de atenuação,

- no quarto tempo d) da fase de projeto, quando um critério predeterminado de estabilidade e/ou de robustez não é respeitado, reitera-se por outro lado o tempo b) modificando os pólos auxiliares do circuito fechado

- a fase de projeto é uma fase prévia e ela é efetuada uma vez, previamente à fase de utilização, com memorização dos resultados das determinações e cálculos para utilização na fase de utilização (por exemplo, no caso monovariável, memorização dos coeficientes dos blocos R, S e Q para a lei de controle de correção calculada, bem como a função de transferência eletroacústica calculada, para o bloco Q das tabelas de coeficientes podendo ser empregadas devido aos cálculos para várias frequências determinadas)

- seleciona-se o critério de atenuação em função de pelo menos um dos elementos seguintes:

- a profundidade (amplitude) da atenuação e da largura de banda da atenuação,

- a frequência atual do ruído a ser atenuado é recuperada partir de uma medição do tacômetro de um motor do veículo.

[0016] Mais geralmente, a invenção refere-se, igualmente, a um dispositivo especialmente adaptado para a realização do processo da invenção para atenuação de um ruído de banda estreita, essencialmente monofrequencial a pelo menos uma frequência determinada, o dispositivo comportando pelo menos um transdutor, tipicamente um alto-falante, comandado com um sinal gerado por um computador

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14/46 programável, em função de um sinal de medições acústicas efetuadas por pelo menos um sensor acústico, tipicamente um microfone, uma lei de controle de correção tendo sido determinada e calculada em uma primeira fase de projeto, a referida lei de controle de correção calculada sendo utilizada em uma segunda fase de utilização no computador para produzir um sinal enviado ao transdutor em função do sinal recebido do sensor para atenuação do referido ruído, e o qual dispositivo comporta meios de aplicação no computador de uma lei de controle de correção comportando a aplicação de um parâmetro de Youla a um controlador central, apenas o parâmetro de Youla tendo coeficientes que dependem da frequência do ruído a ser atenuado na referida lei de controle de correção do controlador central tendo coeficientes fixos e uma memória do computador armazena pelo menos os referidos coeficientes variáveis, preferivelmente em uma tabela em função da /das frequências determinadas de ruído p(t) utilizadas na fase de projeto.

[0017] A invenção refere-se igualmente a um suporte de instruções permitindo comandar diretamente ou indiretamente o computador de modo que ele funcione de acordo com o processo da invenção e notadamente em tempo real na fase de utilização.

[0018] A presente invenção, sem que seja para tanto limitada, será agora exemplificada com a descrição que segue em relação com:

- a Figura 1 do estado da técnica que é uma representação esquemática de uma estrutura dita “feedforward” ou de pré-compensação de um sistema de atenuação de ruído,

- a Figura 2 do estado da técnica que é uma representação esquemática de uma estrutura dita “feedback” ou de contra-reação de um sistema de atenuação de ruído,

- a Figura 3 do estado da técnica que é uma representação do esquema de princípio de um sistema de circuito eletroacústico com lei de controle para compartimento de passageiros de veículo,

- a Figura 4 que é uma representação esquemática do tempo da estimulação do sistema real eletroacústico do compartimento de passageiros do

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15/46 veículo destinado a determinar e calcular o modelo eletroacústico que será utilizado,

- a Figura 5 que é uma representação de um sistema de circuito sobre o modelo eletroacústico com controlador do tipo RST, dito controlador central, com T=0 e no caso monovariável,

- a Figura 6 que é um exemplo de função de sensibilidade direta e que mostra que por aplicação do teorema de Bode-Freudenberg-Looze, as duas áreas, abaixo e acima do eixo 0 dB, são iguais,

- a Figura 7 que é uma representação de um caso monovariável de lei de controle de correção aplicada ao modelo eletroacústico e comportando um controlador central de tipo RS ao qual se associou um parâmetro de Youla,

- a Figura 8 que representa o esquema completo de uma lei de controle de correção com um controlador central de tipo RS ao qual se associou um parâmetro de Youla e calculou-se em tempo real em fase de utilização para atenuação de ruído no compartimento de passageiros,

- a Figura 9 que é uma representação de um esquema da transferência sobre um sistema 2 de alto-falantes e dois microfones, portanto, no caso multivariável,

- a Figura 10 que é uma representação sob a forma de esquema bloco do sistema a comandar, ou seja, o modelo eletroacústico do compartimento de passageiros, no caso multivariável,

- a Figura 11 que é uma representação sob a forma de esquema bloco do controlador central, no caso multivariável,

- a Figura 12 que é uma representação sob a forma de esquema bloco do controlador central aplicado ao modelo eletroacústico do compartimento de passageiros, no caso multivariável,

- a figura 13 que é uma representação sob a forma de esquema bloco da lei de controle de correção, controlador central + parâmetro de Youla aplicado ao modelo eletroacústico do compartimento de passageiros, no caso multivariável, e

- a figura 14 que é uma representação sob a forma de esquema bloco da lei de controle de correção, controlador central + parâmetro de Youla tal como foi

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16/46 utilizado em tempo real para alívio do ruído, no caso multivariável.

[0019] Agora serão esclarecidos em detalhes os princípios que estão na base do funcionamento do dispositivo da invenção de controle ativo do ruído no compartimento de passageiros, este dispositivo, sob controle de um computador programável, constituído de um microfone e um ou vários alto-falantes ligar entre si e integrados no veículo. Os alto-falantes são controlados por uma lei de controle que elabora sinais de controle a partir do sinal recebido do microfone. A lei de controle bem como a metodologia a fim de regular esta lei de controle serão, portanto, descritas no detalhe. A fim de simplificar as explicações, em uma primeira parte fazse referência ao caso mais simples monovariável (um único microfone) depois em uma segunda parte ao caso multivariável (vários microfones).

[0020] Na sua generalidade, o esquema de princípio com lei de controle e estabelecimento de um circuito eletroacústico no veículo é apresentado na Figura 3.

[0021] Na base, o dispositivo da invenção (e o processo que é empregado) comporta meios permitindo rejeitar uma perturbação (ruído) monofrequencial, cuja frequência supõe-se conhecida graças a uma informação externa como, por exemplo, a velocidade de rotação do motor do veículo dada por um tacômetro...

[0022] A fim de sintetizar uma lei de controle, deve-se dispor de um modelo do sistema real constituído dos elementos eletroacústicos e acústica do compartimento de passageiros incluindo os alto-falantes (transdutores), microfones (sensor), elementos eletrônicos associados (amplificadores, conversores...). Este modelo chamado modelo eletroacústico deve apresentar-se sob a forma de função de transferência racional, ou seja, comportar-se como um filtro com resposta impulsionai infinita, discreto.

[0023] Deve-se notar que o computador sendo numérico, conversores analógiconumérico e numérico-analógico são empregados notadamente para amostrar os sinais analógicos. O computador trata, portanto, os sinais amostrados, período Te (em segundo) e na frequência Fe=1/Te em (Hertz).

[0024] Pode-se com vantagem efetuar uma aproximação linear do sistema real constituído dos elementos eletroacústicos e acústica do compartimento de

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17/46 passageiros levando em conta o nível dos sinais em jogo. Pode-se, em variantes de aplicação evoluídas, mesmo utilizar meios destinados a evitar os fenômenos nãolineares de saturação ou outro (por exemplo, compressão/expansão dos sinais, filtros frequenciais anti-recobrimento de espectro...).

[0025] Deve-se igualmente levar em conta o fato que as equações que governam o comportamento real do compartimento de passageiros são equações em derivadas parciais, ou seja, que a função de transferência representando exatamente o sistema real é de tamanho infinita (modelo com parâmetros repartidos). Deve-se, portanto, para colocar em prática a invenção, encontrar um compromisso para definir o modelo eletroacústico e escolhe-se a ordem da função de transferência do referido modelo com uma dimensão suficientemente reduzida para não conduzir a um volume de cálculos muito grande, mas suficientemente grande para aproximar corretamente o modelo. Resulta desta tensão que a superamostragem deve ser evitada. A título de exemplo, para uma frequência de ruído perturbador máxima de 120 Hz, pode-se escolher uma frequência de amostragem de 500 Hz. Uma das vantagens da escolha de uma frequência de amostragem moderada reside em uma redução de carga de cálculo do computador embarcado. É necessário notar que dado que o amplificador do alto-falante possui uma frequência de amostragem muito mais elevada (ou mesmo funciona com componentes analógicos), é desejável colocar entre a saída do computador e a entrada do altofalante um filtro passa-baixa que funcionam na frequência do amplificador do altofalante, a frequência de corte do referido filtro sendo constante, a fim de reduzir as distorções harmônicas devidas à transição entre os sinais de período de amostragem diferentes.

[0026] No quadro da presente invenção, foi escolhida uma forma particular de modelo eletroacústico que será agora apresentada. Compreende-se, contudo que outras formas de modelos eletroacústicos podem ser empregadas no âmbito da invenção e em particular se as determinações e cálculos do sistema de atenuação aplicado a este modelo eletroacústico não der uma solução satisfatória (ver depois a aplicação de um tempo opcional de verificação da estabilidade e de robustez do

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18/46 modelo do sistema eletroacústico e do sistema controlador RS com parâmetro de Youla durante a fase de projeto).

[0027] Pode-se expressar a função de transferência do modelo eletroacústico que descreve o comportamento do sistema eletroacústico real entre os pontos u(t) e y(t) do sistema em ausência qualquer circuito. Se se colocar q^_1 o operador retarda de um período de amostragem, a função de transferência procurada, em ausência de qualquer circuito e de ruído (o ruído que deve atenuar-se não está presente), tem a forma:

A(q^) d é o número de períodos de amostragem de retardo do sistema,

B e A sendo polinômios em q^-1, q^_1 sendo o operador retardo de um período de amostragem. Em particular, tem-se:

í?(<y ¹) = /?() + q ¹ + -bé -q ^nb

A(q ¹) = 14- aj q ¹ 4— a_na q [0028] Os bi e ai sendo escalares.

[0029] A identificação é realizada estimulando o sistema real com um sinal u(t) dos quais a densidade espectral é substancialmente uniforme, sobre a faixa de frequências [0, Fe/2], Fe/2 sendo a frequência de Nyquist. Compreende-se que as frequências de ruído que se procura ser atenuado devem igualmente [0030] estar compreendidas no mesmo intervalo e escolhe-se, portanto, Fe em função da frequência a mais elevada do ruído a ser atenuado. Tal sinal de excitação de estimulação pode ser produzido, por exemplo, por um SBPA (sequência binária pseudo-aleatória). Esta estimulação, representada esquematicamente na Figura 4, é efetuada em ausência de ruído externo perturbador. Todos os dados do ensaio u(t) e y(t) durante o tempo do teste sobre o sistema real (compartimento de passageiros com os seus componentes eletroacústicos) são registrados a fim de serem explorados no quadro preferencial de um tratamento fora de linha.

[0031] Os algoritmos de identificação dos sistemas lineares utilizáveis são numerosos. A fim de ter um resumo das metodologias utilizáveis, pode-se referir-se,

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19/46 por exemplo, à obra de I. D. Landau: “Commande des systèms” (2002). Após obtenção da função de transferência racional, a identificação deve ser validada, a fim de assegurar-se de que o modelo eletroacústico obtido é correto. Diversos métodos de validação existem em função das hipóteses emitidas sobre o ruído perturbador que afeta o modelo (por exemplo, teste em branco do erro de previsão). Para aumentar a confiabilidade do modelo obtido pode-se, além disso, validar o modelo obtido por comparações entre resultados de simulação sobre o modelo obtido e o sistema real submetido a excitações monofrequenciais (comparação sobre a amplitude e a fase dos sinais) sobre uma faixa de frequências correspondendo à faixa de interesse para a rejeição das perturbações.

[0032] Preferivelmente, esta operação de identificação com estimulação é efetuada para todas as configurações de ocupação do compartimento de passageiros do modelo real. Esta ocupação pode corresponder aos assentos dos passageiros, acessórios (assentos suplementares, por exemplo), mudança de material acústica ou eletrônico, ou qualquer outra condição que pode modificar o comportamento eletroacústico do compartimento de passageiros. Assim, é desejável realizar identificações por todas as configurações de ocupação do compartimento de passageiros do veículo porque os múltiplos modelos obtidos apresentam, com efeito, disparidades em ganho e fase para cada frequência.

[0033] Após a obtenção da função de transferência do modelo eletroacústico e após a sua validação por meio dos instrumentos adequados indicados, vai-se agora sintetizar a lei de controle permitindo a rejeição de uma perturbação de frequência variável.

[0034] A caracterização do nível de rejeição da perturbação acústica que age sobre o compartimento de passageiros faz-se através da função de sensibilidade direta do sistema de circuito notada Syp.

[0035] Supondo que a lei de controle seja do tipo RST, ou seja, uma lei composta de três blocos com aqui T=0, e R, S sendo polinômios como:

/?(</ ¹) = r0 + η · 4 ¹ + rni. q

5(^) = 1+^-^+---^.Petição 870190035186, de 12/04/2019, pág. 27/69

20/46 [0036] A lei de controle que se escreve:

[0037] O controlador RST é a forma de implantação mais geral de um controlador monovariável. Pode-se então esquematizar o sistema de circuito pelo bloco diagrama da Figura 5 no qual q~‘^!B(q^ é a função de transferência do modelo eletroacústico descrito acima. Neste bloco diagrama, p(t) é o equivalente da perturbação acústica que se deslocou em saída do sistema, sem perda de generalidade.

[0038] Pode-se definir a função de sensibilidade direta Syp como a função de transferência entre o sinal p(t) de perturbação e o sinal y(t) do micro. Esta função de transferência descreve o comportamento do circuito fechado relativo à rejeição de perturbação acústica.

[0039] Em particular, a obtenção desta função permite conhecer em qualquer frequência a qualidade de rejeição de perturbação.

[0040] Pode-se mostrar que esta função de transferência escreve-se:

_s, A^SCg-') ^yp A(q-¹)S(q~^l) + q^li(q-ⁱ'}R(q~¹') [0041] Objeto da lei de controle sendo permitir a rejeição de perturbação a uma frequência fpert, é necessário que na referida frequência o módulo de Syp seja fraco, na prática muito abaixo de 0 dB.

[0042] No ideal, seria desejável que Syp fosse o mais baixo possível em todas as frequências, no entanto este objetivo não é atingível devido ao teorema de BodeFreudenberg-Looze que mostra que se o sistema em circuito fechado é assintoticamente estável e é igualmente estável em circuito aberto, tem-se:

£ iog|s_w(_e-^J-*^í|d/=o [0043] Isto significa que a soma das áreas entre a curva do módulo de sensibilidade e o eixo de 0 dB tomadas com o seu sinal é nula. Isto implica que a

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21/46 atenuação da perturbação em certa zona de frequência provocará necessariamente a amplificação das perturbações em outras zonas de frequência.

[0044] Um exemplo de função de sensibilidade direta é representado na Figura 6 e as duas áreas, abaixo e acima do eixo 0 dB, são iguais.

[0045] Viu-se acima que o denominador de Syp escreve-se A(q'¹)S(q'¹)+q'^d B (q¹)R(q'¹) que é polinômio em q^-1. As raízes deste polinômio constituem os pólos do circuito fechado.

[0046] O cálculo dos coeficientes dos polinômios R(q^_1) e S(q'¹) pode notadamente ser feito por uma técnica de colocação de pólos. Existem igualmente outras técnicas de cálculo para sintetizar um controlador linear, mas, preferivelmente, utiliza-se aqui a técnica de colocação de pólos. Retoma-se a calcular os coeficientes de R e S especificando os pólos do circuito fechado quem são as raízes do polinômio P, ou seja:

P(q~¹) = A(q-¹)S(q~^l) + q~^dli(q-¹)K(í/~^ly (₂) [0047] Após ter escolhido estes pólos, se expressa P e resolve-se a equação (2) que é uma equação de Bézout. O detalhe da resolução da equação de Bézout pode, por exemplo, encontrar-se na obra de I. D. Landau citada acima, nas páginas 151 e 152. Ela passa pela resolução de um sistema de Sylvester. Além disso, a esta obra são associadas rotinas de cálculo destinadas aos softwares Matlab® e Scilab®, permitindo efetuar esta resolução. A escolha dos pólos pode ser feita de acordo com diversas estratégias. Uma destas estratégias é esclarecida abaixo.

[0048] A anulação do efeito das perturbações p(t) sobre a saída é obtida nas frequências onde

A(e-^p-^^ll'^e)S(e-^j2^^/re) = 0 ₍₃₎ [0049] Também, a fim de calcular um controlador que rejeita uma perturbação a frequência Fpert, especifica-se a priori uma parte de S, impondo na equação (2) que S seja fatorizado por Hs polinômio de ordem 2 para uma perturbação monofrequencial. Ou seja:

Hs = 1 + h_{ ¢/^-1 + /i₂ q~² (4) [0050] Se se tem

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22/46 /ij = —2cos(2ft.fpert l Fe) introduz-se um par de zeros complexos não amortecidos na frequência fpert.

[0051] Se h2 # 1 pode-se introduzir um par de zeros complexos com amortecimento não nulo em S, amortecimento escolhido em função da atenuação desejado a certa frequência.

[0052] A equação de Bézout a resolver é então:

5' (tf¹) · ). ¹) + fí(q~' )R(q~') = P(q^) ₍₅₎ [0053] Na prática, a frequência do ruído a rejeitar é variável durante passar do tempo, em função notadamente da velocidade de rotação da árvore motor do veículo, também o bloco Hs deve variar em função da referida frequência. Resulta, então, que se tem igualmente de resolver uma equação de Bézout da forma:

+ = <’) (6) e isto para cada frequência a rejeitar. Nota-se que isto leva a um elevado volume de cálculo se fosse necessário aplicar, notadamente em tempo real, a resolução desta equação. Além disso, todos os coeficientes S e R do controlador são chamados a variar quando de uma mudança de frequência. Isto conduz a um algoritmo muito pesado e que necessita uma potência de cálculo considerável. Assim, ainda que esta solução de controlador RS simples seja aplicável, prefere-se empregar outra solução que evita este problema e que minimiza o número de coeficientes da lei de controle de correção variando com a frequência da perturbação a rejeitar.

[0054] Assim, a fim de remediar este problema, propõe-se na sequência uma solução baseada no conceito de parametrização de Youla-Kucera aplicada a um controlador de tipo RS.

[0055] Tal sistema monovariável pilotado por um controlador de tipo RS ao qual se associou o parâmetro de Youla é esquematizado na figura 7.

[0056] Tal controlador é baseado em um controlador RS dito central constituído dos blocos Ro(q'¹) e So(q'¹). Ro e So sendo polinômios em q^_1

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23/46 [0057] O parâmetro de Youla é o bloco β e a sendo polinômios em q-¹.

[0058] Como se viu, os blocos q^dB (q·¹) e A (q·¹) são o numerador e denominador da função de transferência do sistema eletroacústico a controlar.

[0059] Pode-se mostrar que o conjunto do controlador assim realizado e representado Figura 7 é equivalente a um controlador de tipo RS cujos blocos R e S são iguais:

R(q~^l ) = Ro(q-¹) a(q~^l) + A(q~^l) β^β)

5(í7^_1 ) — So(q~' ) CC(q~^}) — cp¹ B(q~^]) fi(q~^l) [0060] Supondo-se agora que um controlador central foi constituído e que ele estabiliza o sistema.

[0061] Sem parametrização de Youla polinômio característico do sistema, Po, como visto acima, escreve-se:

Po(q~^l) = Aíq-¹ ),So(q~') +q^¹ B(q^¹ ).Ro(q~') (8) [0062] Munindo o controlador central do parâmetro de Youla, o polinômio característico do sistema escreve-se:

= Aíq-ftSoí.q-¹ M?¹) - q^¹ ) + q^B^URo(q^.a^¹) + Α^.β^)]

P(q~^í) = P_O{q-^í').a(q-ⁱT ' ' .

[0063] Vê-se, portanto, que os pólos de Q (zeros de a) vêm juntar-se aos pólos do circuito fechado equipado apenas do controlador central cujos polinômio característico é Po.

[0064] Além disso, pode-se servir-se da equação:

SCq-’) = So^' )_:a<y Wq~') ₍₉₎ a fim de especificar o bloco S com um bloco de pré-especificação Hs, ou seja:

S'(q~‘ ) = So(q^ )a(q~^l y-q^Bíq-' ) [0065] Sendo:

S\q^.Hs{q~^γ^)fq~^dB^^ϊ)β{q^ = So(q~\a(q^ _(1Q)

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24/46 que é igualmente uma equação de Bézout, permitindo notadamente encontrar β se α e Hs são definidos.

[0066] Seja Sypo a função de sensibilidade direta do sistema de circuito com o controlador central sem parâmetro de Youla.

[0067] A função de sensibilidade direta do sistema de circuito com controlador munido do parâmetro de Youla escreve-se:

(11) [0068] Assim, partir de um sistema de circuito compreendendo um controlador central que não tem vocação a rejeitar uma perturbação sinusoidal a uma frequência fpert em particular, pode-se associar ao controlador central o parâmetro de Youla que vai modificar a função de sensibilidade Syp, mantendo ao mesmo tempo os pólos do circuito fechado munido do controlador central, aos quais são associados os pólos de Q. Pode-se assim criar um entalhe em Syp na frequência fpert.

[0069]

Para isto , calcula-se Hs e α como a função de transferência

Hs(q^) resulta discretização de um bloco contínuo da segunda ordem pelo [0070] método de Tustin com “prewarping”:

¹ (2π. fpert)² ' (2π. fpert)

Çt.·^

..... —- + + 1 (27r./perí)². (2π. fpert) [0071] Hs e α são polinômios em q^_1 de grau 2 e $T » Ç2 são coeficientes de amortecimento de uma célula da segunda ordem.

[0072] Além disso, a operação discretização da função de transferência contínua (em s) pode ser efetuada através de rotinas de cálculo que se pode encontrar, por exemplo, nos software de cálculos dedicados ao automático. No caso de Matlab®, trata-se da função “c2d”.

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25/46 [0073] Pode-se mostrar que a atenuação M na frequência fpert é dada pela relação:

Μ = _com (12) [0074] Além disso, é necessário [0075] Além disso, para uma relação igual de £

mostra-se que o entalhe sobre a função de sensibilidade Syp é tanto mais larga quanto £ é grande. Mas mais este entalhe é largo, mais |Syp| encontra-se deformado nas frequências diferentes de fpert (consequência teorema de Bode Freudenberg Looze). Também se determina um compromisso pela escolha de _a fj_{m cr}j_{ar uma} atenuação suficientemente larga em torno de fpert sem provocar um novo aumento muito elevado de |Syp| nas outras frequências. Valores típicos dos fatores de amortecimento são:

£=0,01 £=0,1.

[0076] Estes valores podem constituir um ponto de partida para um refinamento. [0077] Pode-se depois calcular β por resolução da equação de Bézout (10).

[0078] Mostra-se que esta escolha de Hs e α cria um entalhe na função de sensibilidade Syp tendo, ao mesmo tempo, um efeito quase negligenciável nas outras frequências em relação à Sypo, mesmo se o teorema Bode Freudenberg Looze é aplicável, o que leva a uma nova elevação do módulo de Syp em relação à Sypo em outras frequências que fpert.

[0079] Este aumento de Syp pode diminuir a robustez do circuito fechado mensurável pela margem de módulo (distância no ponto -1 do lugar frequencial do circuito aberto corrigido no plano de Nyquist) igual ao inverso do máximo |Syp| sobre a faixa de frequência [0; Fe/2].

[0080] A vantagem principal da utilização da parametrização de Youla ocorre no fato de α é de ordem 2:

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26/46 a(q -¹) = l + a_rç ¹ +¾¼² [0081] Além disso β é de ordem 1

A(?^_1) = Α·<¹⁺Α·Γ^Ζ(14) [0082] Assim, com o sistema proposto de controlador de tipo RS ao qual é associado o parâmetro de Youla, o número de parâmetros variáveis em função da frequência do ruído perturbador a rejeitar na lei de controle é apenas de 4. O cálculo destes parâmetros em função da frequência f da perturbação a rejeitar pode ser efetuado fora de linha, previamente, por resolução da equação de Bézout (10), quando da fase de projeto da lei de controle, os parâmetros podendo ser memorizados em tabelas sobre o computador programável embarcado no veículo e chamados, em tempo real, em função da frequência a rejeitar.

[0083] A Figura 8 representa o esquema completo da lei de controle de correção (controlador central RS + parâmetro de Youla Q).

[0084] Para realizar a síntese do controlador, é preferível utilizar um modelo eletroacústico que se pode qualificar de mediano, ou seja, a um modelo correspondendo a um nível intermediário de ocupação do compartimento de passageiros entre os modelos eletroacústicos correspondendo às diferentes configurações de ocupação do compartimento de passageiros.

[0085] Para a síntese do controlador central, procura-se preferivelmente que ela garanta margens máximas sem objetivo particular de rejeição de perturbação. Isto pode ser obtido, por exemplo, por uma técnica de colocação de pólos, e, se necessário, pode-se consultar a obra de I. D. Landau já citado, em particular, o conjunto do capítulo 3. Mais precisamente, pode-se proceder como esclarecido depois.

[0086] Escolhe-se efetuar a colocação dos pólos do circuito fechado colocando n pólos dominantes do circuito fechado sobre os n pólos do sistema a comandar, ou seja, as raízes de A(^q_1), n sendo o grau do polinômio A. Não ocorre nenhuma préespecificação do bloco So porque não se procura rejeição de perturbação por meio do controlador central apenas. Realizando esta operação, o controlador central não rejeita de nenhum modo as perturbações p(t), mas assegura uma robustez máxima.

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27/46 [0087] Colocam-se igualmente certos números de pólos auxiliares em “alta frequência” cujo valor está compreendido entre 0,05 e 0,5 no plano complexo (no caso onde não se tem super-amostragem). Lembra-se que sistema amostrado é um estável se todos os pólos estiverem compreendidos estritamente no círculo unidade no plano complexo. Estes pólos auxiliares têm por papel aumentar a robustez da lei de controle, depois da associação do parâmetro de Youla.

[0088] Após ter assim escolhido os pólos do circuito fechado, ou seja, as raízes de Po(q'¹), exprime-se Po(q'¹), que é um polinômio em (q·¹) de grau n+m. Resolve-se depois a equação de Bézout utilizando as rotinas acima citadas:

So(p).A(.p) + ρ⁴~Po(q'>) ₍₁₅₎ de incógnita So e R'o.

[0089] Assim determinou-se e calculou-se o controlador central.

[0090] Calcula-se depois os coeficientes do parâmetro de Youla Q (ou seja, α e β) que são os únicos polinômios variáveis da lei de controle em função da frequência da perturbação a rejeitar.

[0091] Para cada uma das frequências fpert da perturbação a rejeitar, escolhe-se os fatores de amortecimento ^^p^²da equação (12), de tal modo a regular a profundidade da atenuação de Syp na referida frequência, bem como a largura do entalhe (largura de banda) na frequência fpert em Syp, tratando ao mesmo tempo de uma robustez suficiente mensurável pela margem de módulo descrita acima (máximo de Syp). Pode-se fixar-se, por exemplo, por objetivo, uma margem de módulo de 0,7, o que corresponde a um nível de robustez grande do circuito fechado, de robustez que garantirá a estabilidade do sistema de controle ativo quando das variações de configuração de compartimento de passageiros.

[0092] Sabe-se que uma dependência é ainda mais robusta quando os pólos do circuito fechado estão próximos do sistema a comandar. Esta condição é realizada em totalidade graças à escolha de colocação de pólos quando da síntese do controlador central.

[0093] Calculam-se polinômios Hs (q^_1) e α (q^_1) como se explicou acima por

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28/46 discretização de uma célula da segunda ordem e resolveu-se a equação de Bézout (10) a fim de determinar β (q^-1).

[0094] Preferivelmente, este cálculo que conduz à determinação α (q^_1) e β (q^_1) em função de fpert é efetuado sobre toda a faixa de frequência onde se propõe efetuar uma rejeição de perturbação. Pode-se, por exemplo, calcular α e β para frequências que variam de 2 Hz em 2 Hz, sobre uma faixa indo de 30 a 120 Hz.

[0095] Além do/dos modelos eletroacústicos e o modelo de controlador central RS obtidos, o conjunto dos coeficientes dos polinômios α (q^_1) e β (q^_1) em função de fpert é memorizado na memória, uma tabela para estes, do computador. As tabelas permitem reencontrar os dados que deverão ser utilizados em tempo real em função das condições correntes, notadamente frequência atual do ruído a ser atenuado e eventualmente configuração corrente de ocupação do compartimento de passageiros.

[0096] A lei de controle de correção (controlador RS + parâmetro de Youla), portanto, então é sintetizada. Pode-se, em um tempo opcional da fase de projeto, verificar que possui uma estabilidade e um nível correto de robustez (margem de módulo >0,5) com uma simulação do sistema de circuito e rejeição de perturbação sobre toda a faixa de frequência para todas as configurações de ocupação do compartimento de passageiros utilizando os modelos eletroacústicos identificados na diversa configuração. Se este não for o caso, retorna-se sobre o projeto da lei de controle atuando sobre os coeficientes & ’ £2 (profundidade e largura frequencial da rejeição). Se isto não continuar suficiente, pode-se então tentar tomar para modelo eletroacústico outro modelo entre os obtidos para as diversas configurações de compartimento de passageiros ou, então, atuar sobre o local dos pólos auxiliares do circuito fechado (pólos alta frequência).

[0097] Estes tempos precedentes de projeto e de síntese necessitam cálculos importantes e, portanto, preferivelmente são efetuados fora de linha. Uma vez esta síntese efetuada, pode-se aplicar os modelos obtidos em tempo real ao computador para obterá atenuação do ruído no compartimento de passageiros.

[0098] Quando o computador funciona em tempo real como representado ma

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Figura 8, os dados memorizados, notadamente os coeficientes dos polinômios α (q^_1) e β (q^_1) para o parâmetro de Youla, são chamados em função da informação sobre a frequência atual do ruído de rejeitar que provem, por exemplo, indiretamente, de uma medida tacométrica sobre a árvore motor. Para valores de frequência atual que não correspondem diretamente às frequências das entradas da tabela (frequência atual entre duas frequências de cálculo dos valores da tabela), pode-se proceder a uma estimativa dos coeficientes dos polinômios α (q^_1) e β (q^_1) procedendo a uma interpolação entre coeficientes calculados para dois ou mais valores de frequência conhecidos. Neste último caso, é preferível que a malha frequencial não seja muito elevada entre as frequências utilizadas para os cálculos dos coeficientes, uma malha de 2 Hz em 2 Hz sendo conveniente em geral.

[0099] Para resumir o exemplo precedente, pode-se considerar que a invenção refere-se a um processo ativo em tempo real, por realimentação, de atenuação de um ruído de banda estreita, essencialmente monofrequencial a pelo menos uma frequência determinada, em um compartimento de passageiros de um veículo por emissão de um som por pelo menos um transdutor, tipicamente um alto-falante, comandado com um sinal u(t) gerado por um computador programável, em função de um sinal de medições acústicas y(t) efetuadas por um sensor acústico, tipicamente um microfone, em primeira fase de projeto, o comportamento eletroacústico do conjunto formado pelo compartimento de passageiros, o transdutor, e o sensor sendo modelizado por um modelo eletroacústico sob a forma de uma função de transferência eletroacústica que é determinada e calculada, uma lei de controle de correção sendo depois determinada e calculada a partir de um modelo global do sistema no qual a lei de controle de correção é aplicada à função de transferência eletroacústica da qual a saída recebe adicionalmente um sinal de ruído p(t) para dar o sinal y(t) na referida fase de projeto, a referida lei de controle de correção permitindo produzir o sinal u(t) em função das medições acústicas y(t), e em uma segunda fase de utilização, a referida lei de controle de correção calculada sendo utilizada no computador para produzir o sinal u(t) então enviado ao transdutor em função do sinal y(t) recebido do sensor para atenuação do referido ruído.

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30/46 [00100] Mais particularmente, na fase de projeto:

a) em um primeiro tempo, utiliza-se como modelo eletroacústico uma função de transferência eletroacústica racional discreta e determina-se e calcula-se a referida função de transferência eletroacústica por excitação acústica do compartimento de passageiros pelo transdutor e medições acústicas pelo sensor depois aplicação de um processo de identificação de sistema linear com as medições e o modelo da função de transferência,

b) - em segundo tempo, realiza-se uma lei de controle de correção comportando um controlador RS dito central de dois blocos 1/So(q'¹) e Ro(q'¹), no controlador central, o bloco 1/So(q'¹) produzindo o sinal u(t) e recebendo em entrada o sinal de saída invertido do bloco Ro(q'¹), o referido bloco Ro(q'¹) recebendo em entrada o sinal y(t) correspondendo à somatória do ruído p(t) e a saída da função de transferência eletroacústica do modelo eletroacústico, e determina-se e calcula-se o controlador central,

c) - em um terceiro tempo, introduz-se um parâmetro de Youla na lei de controle de correção sob a forma de um bloco Q(q^_1) de Youla associado ao controlador central RS, o referido bloco Q(q^_1) de Youla recebendo uma estimativa do ruído obtida por cálculo a partir dos sinais u(t) e y(t) e em função da função de transferência eletroacústica e o sinal de saída do referido bloco Q (q^_1) de Youla subtraído ao sinal invertido de Ro(q'¹) enviado à entrada do bloco 1/So(q'¹) do controlador central RS, e determina-se e calcula-se o bloco Q (q^-1) de Youla na lei de controle de correção comportando o controlador central ao qual é associado o parâmetro de Youla por pelo menos uma frequência de ruído p(t) da qual pelo menos a frequência determinada do ruído a ser atenuado, e na fase de utilização, em tempo real:

- determina-se a frequência atual do ruído a ser atenuado,

- faz-se calcular ao computador a lei de controle de correção, compreendendo o controlador RS com o parâmetro de Youla, utilizando a que foi calculada para uma frequência determinada correspondendo à frequência atual do ruído a ser atenuado.

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31/46 [00101] Até agora se apresentou uma realização simples com um compartimento de passageiros munido de um único microfone e um alto-falante, ou um grupo de alto-falantes, muito excitados pelo mesmo sinal.

[00102] Ora revela-se que a redução de ruído/ o silêncio que pode ser obtida por um processo de controle ativo é espacialmente muito localizada. No artigo “A review of active noise and vibration contrai in road vehicles”, já citado, Eliott indica que a zona de silêncio em torno do microfone de erro não excede o décimo do comprimento de onda do ruído a rejeitar ou seja cerca de 110 cm para um ruído de 30 Hz, 55 cm para um ruído de 60 Hz, 28 cm para um ruído de 120 Hz na temperatura ambiente.

[00103] Nota-se, portanto, que não é possível obter uma redução de ruído uniforme em um compartimento de passageiros de um automóvel um pouco espaçoso com um único microfone e que é, portanto, necessário multiplicar o número de microfones de erro e reparti-los no compartimento de passageiros para aumentar o espaço onde há redução do ruído.

[00104] No que segue, a fim de generalizar as explicações, vai-se considerar o caso onde o compartimento de passageiros é equipado de vários microfones e vários alto-falantes (ou grupos de alto-falantes). Esta generalização permite compreender as aplicações mais específicas a números de alto-falante(s) e microfone(s) particulares.

[00105] Uma primeira solução consiste em utilizar o esquema de controle previamente estabelecido para um único microfone a fim de realizar um novo circuito alto-falante-microfone um a um. Esta solução corre o risco, contudo de dar resultados ruins, até mesmo uma instabilidade. Com efeito, um alto-falante dado de um sistema modelizado terá uma influência sobre todos os microfones do compartimento de passageiros, mesmo os que não são do seu próprio sistema modelizado.

[00106] Propõe-se, portanto, outra solução mais global colocando-se do ponto de vista do automático. Aqui, com vários microfones, encontra-se na presença de um problema multivariável, ou seja, com várias entradas e várias saídas acopladas.

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32/46 [00107] A título de exemplo, representou na figura 9 um esquema da transferência eletroacústica sobre um sistema 2*2 (2 alto-falantes, 2 microfones). Neste exemplo, o micro 1 é sensível aos efeitos acústicos do alto-falante 1 (HP1) e o alto-falante 2 (HP2). Do mesmo modo, o micro 2 é sensível aos efeitos acústicos do alto-falante 2 (HP2) e do alto-falante 1 (HP1). Este sistema dado a título de exemplo pode ser modelizado pela matriz de funções de transferência seguinte:

’yl(0“		' L] 1 L12	m1(z)
y2(f)_		LL2Í L22	»2(0.

(16) [00108] Quer ainda, sempre no caso (2*2)

	’βΐκ^1)
yi(0	AHC^1)	Α12(#“!) . «K0
' y2(r)	Mlúf1) ”	522(4-1) L«2(0
	_A21(ç_1)	A22(4“’)_

(17) [00109] A representação de um sistema multivariável por função de transferência é com efeito pouco prática, prefere-se a representação de estado, que é uma representação universal dos sistemas lineares (multivariáveis ou não).

[00110] Seja:

nu: o número de entradas do sistema (quer o número de alto-falantes ou grupos de alto-falantes ligados juntos);

ny: o número de saídas do sistema (ou seja o número de microfones); n: a ordem do sistema.

[00111] No que segue considera-se que nu=ny a fim de simplificar as explicações mas isso não é restritivo, o que segue podendo igualmente ser aplicável ao caso nu>ny.

[00112] A representação de estado do sistema eletroacústico (do compartimento de passageiros) pode escrever-se sob a forma de uma equação de recorrência dita equação de estado:

X(í+7e) = G-X(í) + H-G(í)

Y(t)=W-X(t) ₍₁₈₎ com:

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X: vetor de estado do sistema de tamanho (n*1)

U: vetor das entradas do sistema de tamanho (nu*1)

Y: vetor das saídas de tamanho (ny*1) e:

G uma matriz dita carimba de evolução de tamanho (n*n)

H a matriz de entrada do sistema de tamanho (n*nu)

W a matriz de saída do sistema de tamanho (ny*n).

[00113] Os coeficientes das matrizes G, H, W definem o sistema linear multivariável.

[00114] Precisa-se que X(t) corresponde ao vetor X ao momento t e X (t+Te) corresponde ao vetor X ao momento t+Te (ou seja, um período de amostragem após X(t)).

[00115] A lei de controle de correção é baseada nesta representação de estado, também, como para o caso monovariável, é necessário determinar e calcular o modelo do sistema eletroacústico a controlar (modelo eletroacústico do compartimento de passageiros), ou seja, os coeficientes das matrizes G, H, W.

[00116] Na Figura 10 tem-se um esquema bloco do modelo eletroacústico do compartimento de passageiros no caso multivariável onde I corresponde à matriz identidade e que corresponde à fórmula (18). Por analogia com o caso monovariável, P(t) é o vetor das perturbações sobre as saídas, ou seja:

. íρ,ωΊ

P(í) = :

em pi... p_ny, pi sendo a perturbação sobre a saída I.

[00117] Como para o caso monovariável, obtém-se os coeficientes do modelo do sistema eletroacústico a controlar por um procedimento de identificação durante a fase de projeto, ou seja, por estimulação do sistema eletroacústico real com ruídos com densidade espectral substancialmente uniforme, os nu alto-falantes excitados por sinais que não são correlacionados entre si.

[00118] Assim, os dados de entradas (medidas dos microfones) e saídas (sinais

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34/46 para os alto-falantes) são memorizados em um computador e são explorados y em vista de obter uma representação de estado do referido sistema, utilizando esta vez algoritmos de identificação dedicados aos sistemas multivariáveis. Estes algoritmos, por exemplo, são fornecidos em caixas de ferramentas de software especializadas no domínio do automático como, por exemplo, Matlab®. Pode-se igualmente consultar com vantagem a obra de L. LJUNG “System identification-Theory for the user” Prentice Hall, Englewood Cliffs, N. S, 1987, os algoritmos apresentados nesta obra tendo dado ocorrência a uma caixa de ferramentas dedicada à identificação no software Matlab®. É do mesmo modo para os algoritmos de validação do modelo obtido do sistema eletroacústico a controlar.

[00119] Outro modo de realização possível, consiste em proceder a uma identificação dos nu*ny funções de transferência um a um com as ferramentas de identificação monovariável, e estimulando os alto-falantes uns a uns, depois proceder em seguida a uma agregação dos nu*ny modelos em um único, multivariável. Esta agregação pode ser feita, por exemplo, pelo método dos menos quadrados de inovação, de algoritmo descrito na obra de Ph de Larminat: “Automatique appliquée” Hermes 2007.

[00120] Como para o caso monovariável, é desejável efetuar uma identificação para cada uma das configurações de compartimento de passageiros e tomar para modelo o sistema eletroacústico que é conservado para a sequência da fase de projeto de um modelo que será qualificado de “mediano”.

[00121] Uma vez que se obteve um modelo entradas/saídas do sistema eletroacústico sob a forma de representação de estado e que este modelo foi validado, pode-se passar à determinação e cálculo da lei de controle de correção. Deve-se, portanto, agora sintetizar uma lei de controle de correção permitindo rejeitar a nível de cada um dos micros uma perturbação acústica de frequência fpert, a referida frequência fpert podendo evoluir durante o passar do tempo.

[00122] Para isto, generaliza-se o conceito de controlador central e o conceito de parametrização de Youla do caso monovariável ao caso multivariável.

[00123] Considera-se que o sistema eletroacústico é descrito pela representação

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35/46 de estado (18). Pode-se mostrar que o controlador central apresenta-se no caso multivariável sob uma forma observador de estado + retorno sobre o estado estimado da forma:

X(í + re} = GX(í) + /Z:t/(r) + Ãr/-W)-VK-X(t)) (19) onde:

X é o vetor de estado do observador de dimensão (n*1)

Kf é o ganho do observador de dimensão (n*ny) tendo-se portanto:

X(t + Te) = (G -Kf>W)· X (f) + H.-U(k) + Kf · (Κ(ί)) ₍₂₀) e o controle escreve-se:

U(í) = -Z<c-X(í) ₍21) sendo o vetor de retorno sobre o estado estimado do sistema de tamanho (nu*n).

[00124] Pode-se consultar vantajosamente a este respeito a obra “Robustesse et commande optimale” (Alazard et al , edições CEPADUES, 1999, nas páginas 224 e 225).

[00125] Em correspondência com estas fórmulas, na figura 11, tem-se o esquema bloco do controlador central e na figura 12 o esquema bloco do controlador central aplicado ao modelo eletroacústico do compartimento de passageiros, sempre no caso multivariável. Esta última estrutura de correção é clássica em automático. Em virtude de um princípio nomeado “princípio de separação”, os pólos do circuito fechado são constituídos dos valores próprios de G-Kf-W_e valores próprios de G~H•Kc_{i ou se}j_a: eig(G-Kf · W)ueig(G-H- Kc).

eig(G~Kf -W) são nomeados: pólos de filtragem e eig(G-H · Kc) nomeado: pólos de controle com eig () designando os valores próprios.

[00126] Assim a colocação dos pólos do circuito fechado munido do controlador

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36/46 central pode ser feita escolhendo os coeficientes de Kf e de Kc que são os parâmetros de regulação desta estrutura de controle. O número de pólos a colocarem é de 2*n.

[00127] Escolhe-se, portanto, como controlador central este conjunto observador e retorno de estado estimado. No caso monovariável, foi mostrado que se se colocasse n pólos do circuito fechado sobre os n pólos do sistema eletroacústico (seja as raízes do polinômio de A (q^-1)), seria obtido um controlador central não rejeitando especificamente as perturbações, mas com robustez máxima.

[00128] No caso multivariável, procura-se igualmente que o controlador central apresente a robustez máxima, sem objetivo específico de rejeição de perturbação. Também, os pólos de filtragens são escolhidos iguais aos pólos do sistema a comandar. É necessário, portanto, que Kf 'W -c.

[00129] A solução a mais trivial é:

Ã/⁷ ^n*ny (22) [00130] Assim a equação do controlador central torna-se simplesmente:

X (z + Te .)-= ( 6' ) · X U) y.H U (/) ^3) [00131] Permanecem n outros pólos a colocar (os pólos de controle ^efíG - H_: Kc) Seguindo o que foi feito para o controlador monovariável, escolhem-se estes pólos como um conjunto de pólos de alta frequência destinados a assegurar a robustez da lei de controle. É necessário notar que dado que é multivariável, o número de coeficientes de Kc (nu*n) é maior que o número de pólos ainda a colocar (m), também estes graus de liberdade podem ser colocados a ganho para efetuar uma colocação de estrutura própria (escolhas não somente de valores próprios mas igualmente os vetores próprios de (^G kc).

[00132] Outra maneira de proceder a fim de calcular Kc consiste em uma otimização LQ (linear quadrática) para o qual a literatura é muito abundante. Podese, por exemplo, fazer referência à obra “Robustesse et commande optimale’, edições CEPADUES, 1999, nas páginas 69-79. Pode-se também efetuar para o cálculo dos coeficientes da matriz Kc, o que Ph de Larminat chama uma otimização

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LQ de tipo B, ou seja, baseada em um horizonte Tc. O detalhe desta otimização LQ de tipo B pode encontrar-se na obra de Ph. de Larminat: “Automatique appliquée”, Hermes, 2007. Em particular, encontra-se associada a esta obra uma rotina de cálculo para o software Matlab®, permitindo o cálculo dos coeficientes de Kc seguindo a otimização LQ de tipo B.

[00133] O controlador central sendo determinado e calculado, vai-se agora apresentar de modo a determinar e calcular o parâmetro de Youla que é associado ao controlador central para realizar a lei de controle de correção no caso multivariável. O objetivo é sempre rejeitar perturbações sinusoidais de frequência conhecida fpert, aqui no nível de cada microfone, fazendo de modo que apenas variem os coeficientes do parâmetro de Youla quando fpert varia.

[00134] Pode-se mostrar que o parâmetro de Youla associa-se ao controlador central para formar a lei de controle de correção do modo representado na Figura

13. A justificativa do esquema da Figura 13 pode ser, por exemplo, encontrada na obra: “Robustesse et Commande optimale” publicada nas edições CEPADUES em 1999, páginas 224-225.

[00135] Na lei de controle de correção tal como foi representada simbolicamente na figura 13, Q, parâmetro de Youla, é ele mesmo um bloco multivariável cuja representação de estado pode escrever-se como segue:

X_e(_{Z +}Te) = A_eX_s(/) + B_Q(Y(t)-W - X(7))

Xq sendo o vetor de estado do parâmetro de Youla.

[00136] A lei de controle do controlador central munido do parâmetro de Youla escreve-se então:

U(t) = -K_c X(tj-C_Q (25) [00137] Esta lei de controle corresponde a um retorno de estado do observador associado a um retorno de estado do parâmetro de Youla.

[00138] Vai-se agora mostrar como determinar os parâmetros de Q de modo a assegurar uma rejeição de perturbações de frequência conhecida.

[00139] No caso monovariável, foi calculada uma função de transferência

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38/46 por discretização de uma célula da segunda ordem continua e α constituía então o denominador do parâmetro de Youla e Hs foi utilizado em uma equação de Bézout permitindo encontrar β, numerador do coeficiente de Youla.

[00140] No caso multivariável, coloca-se sobre cada saída η ⁰ I um modelo de perturbação não comandável:

[00141] Para cada saída I, este modelo de perturbação de não comandável é escrito:

X₂ft + Te) = G_2iX_2l(f)i

Z₂ft^W_2iX₂ft·) onde:

(26) é o vetor de estado do modelo da perturbação i (tamanho 2*1) Z21 está à perturbação aditiva sobre a saída I (tamanho 1 *1) com:

hs_u hs_2i.

.1 (27)

W₂, = [1 o] (28) [00142] Deve-se notar que a escolha da forma de G21 W21 não é única. Adotou-se aqui uma representação canônica de observabilidade.

í,ç bs •i» e são deduzidos do numerador de uma função de transferência ' ') que resulta da discretização de uma célula contínua da segunda ordem, idêntica à utilizada no caso monovariável:

com:

+ ^+h2i hs_li=Y~ _eí hs_2i ~ ^ll.>i 'U· (28 a)

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39/46 [00143] A discretização da função de transferência contínua pode ser feita, por exemplo, através da rotina de cálculo “c2d” do software Matlab®.

[00144] Pode-se então escrever a equação de estado de um observador aumentado dos modelos de perturbação sobre as saídas, que é então:

X(tyTe)=G-X(t) + fí-U(i).

X₂(t+Te) <=G₂-X₂(í) + 'Kf₂ -(Y-W-X(r) -W₂ · X₂(r)) ₍₂9) com:

U(t) = -Kc X(l)-~ Kc₂ X₂ (t) ₍₃₀₎ onde:

ÃP é de tamanho (2*ny, ny) X-^c2 é de tamanho (nu, 2*ny) e com

o - (P

0.

\θ matriz de tamanho (2ny*2ny) (31) f₂(í) vetor de tamanho (2ny*1) (32) [00145] Este vetor sendo o vetor de estado do modelo não comandável w₂ = íw ^VY2l matriz de tamanho (nh*2nh) (33) [00146] A equação (29) do observador escreve-se ainda:

X(t+Te) = G-X(t) + H'UG)

X ₂(t +Te) = «Λ-Kf₂.W₂) · X₂(j) + Kf,-(Y -VV · X(/)) ₍₃₄₎

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40/46 [00147] É necessário agora escolher os coeficiente de KÍ2, de forma a colocar os pólos desta parte do observador aumentado.

[00148] Escolhendo por pólos os 2ny raízes dos denominadores a, (q^-1), generaliza-se no caso multivariável o que se fez em monovariável.

[00149] Mais precisamente, escolhe-se: (^2/~A/*2í ’^2«) iguais às raízes polinômios a, (q^_1) acima mencionados, estes polinômios resultando como se disse acima da discretização de uma célula contínua da segunda ordem.

[00150] O cálculo 2«· em função de . Ata¹)· e é uma clássica colocação de pólo. Para efetuá-lo, pode-se, por exemplo, utilizar a rotina do software Matlab® dedicado a esta operação cujo nome é “PLACE”.

[00151] Sob esta última condição, a matriz ^K-f₂ é diagonal por blocos, ou seja: 7¾ 0 — ο- ^Λ

0'

Kf₂ = (35) [00152] Resta escolher Kc2 de dimensão (nu*2ny). Esta escolha não é livre se se quer obter uma rejeição assintótica das perturbações de saída.

[00153] que são:

É necessário que Kc2 satisfaça às equações ditas da rejeição assintótica

Kc-, =Ga + Kc-Ta (36) com:

Ta-G^-G · Ta — H -Ga = Q

W-Ta W, 0 ' (37)

A justificação das equações (36) e (37) pode encontrar-se na obra de ph.

[00154] de Larminat: “Automatique appliquée” Hermes 2007 nas páginas 202.205. A resolução das equações (37) conduz à resolução de um sistema Sylvester. É necessário notar que uma rotina de cálculo para o software Matlab® realizando a resolução das equações de rejeição assintótica é fornecida com a obra acima citada. [00155] Comparando as equações (24) e (25) com a equação (34), nota-se então

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41/46 que esta estrutura com estado aumentado do observador é apenas o controlador central tal como ele foi definido, munido do parâmetro de Youla com, retomando as notações (24) e (25):

= G₂- Kf₂-W₂ ϊ-ί — v·,·.

(38) [00156] Deve-se notar que estas equações são válidas porque se escolheu Kf = 0. [00157] Assim para cada frequência de perturbação os coeficientes de Aq, Bq, Cq podem ser calculados depois da regulação da lei de controle de correção e colocados em tabelas a fim de, em fase de utilização, serem chamados em função de fpert sobre o computador tempo real. A Figura 14 dá o esquema de aplicação da lei de controle de correção na fase de utilização em tempo real no computador programável.

[00158] O bloco de Youla Q pode ser implementado sob a forma de matriz de transferência a fim de minimizar o número de coeficientes variantes neste bloco. Tal operação pode ser efetuada, por exemplo, por meio da rotina “ss2tf” do software Matlab®.

[00159] Como se viu, os parâmetros de regulação da lei de controle de correção residem na escolha dos pólos de controle (pelos parâmetros de Kc) que têm uma influência sobre a robustez da lei de controle. Para cada frequência, dispõe-se da escolha dos fatores de amortecimento das células da segunda ordem contínuas, influenciando as larguras frequenciais e profundidade das rejeições das perturbações na frequência fpert.

[00160] Deve-se notar que a robustez da dependência pode ser avaliada pelo cálculo da norma infinita da matriz de transferência entre P(t) e Y(t) (generalização do caso monovariável). O cálculo da norma infinita de matriz de transferência sendo feito por cálculo dos valores singulares da referida matriz de transferência, pode-se ai também utilizar o software Matlab® e notadamente a função “SIGMA” da “contrai toolbox”.

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42/46 [00161] Estas possibilidades de regulação generalizam as possibilidades de regulação do caso monovariável.

[00162] Para resumir, a lei de controle de correção (controlador central + parâmetro de Youla) destinada a ser aplicável a um modelo eletroacústico de compartimento de passageiros de veículo, no caso multivariável, obtém-se seguindo as etapas seguintes:

[00163] - Obtenção de um modelo eletroacústico do compartimento de passageiros de veículo que é linear, multivariável, sob a forma de representação de estado, calculada por identificação, [00164] - Síntese de um controlador central sob forma observador de estado e retorno de estado estimado com escolhas de Kf=0, [00165] - Escolhas dos coeficientes de Kc correspondendo a pólos alta frequência para assegurar a robustez da lei de controle (eventualmente por otimização LQ e notadamente otimização LQ de tipo B), [00166] - Escolhas dos fatores de amortecimento para uma malha de frequências de perturbação a rejeitar, malha efetuada em particular no caso onde várias frequências correntes de ruído a ser atenuado podem ser encontradas durante o passar do tempo ou que a frequência do ruído varia durante o passar do tempo (como para o caso monovariável, uma interpolação dos parâmetros variáveis em função da frequência pode ser efetuada na fase de utilização), [00167] - Cálculo dos coeficientes do parâmetro de Youla que são colocados em tabelas do computador para utilização na fase de utilização em tempo real.

[00168] Deve-se notar que uma redução do número de coeficientes a colocar nas tabelas pode ser efetuada escolhendo todos os ^^2í iguais para uma frequência de perturbação dada.

[00169] A invenção emprega, portanto, um controlador central com um parâmetro de Youla que está sob a forma de um filtro em resposta impulsionai infinita a pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída, número função das modalidades de realização escolhidas (monovariável, multivariável, número de sensores e

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43/46 transdutores...).

[00170] Nos exemplos de realização apresentados acima, considerou-se o caso de uma rejeição de uma única frequência a fim de simplificar as explicações. No entanto, a invenção é aplicável à rejeição de várias frequências ao mesmo tempo e portanto agora será descrito tal caso.

[00171] Com efeito, quer seja no caso monovariável ou no caso multivariável, é possível rejeitar simultaneamente mais de uma frequência. Isto conduz a introduzir um segundo ou mesmo um terceiro entalhe na função de sensibilidade Syp. Contudo, resulta, levando em conta o teorema de Bode Freudenberg Looze, que a realização de um ou vários entalhes suplementares na função de sensibilidade provoca necessariamente i, mpvp aumento de |Syp| nas outras frequências daí uma diminuição da robustez.

[00172] No que segue será suposto que se rejeitam duas frequências, mas isto não é limitativo e é dado unicamente a título exemplo. Estas duas frequências são: [00173] - a frequência atual que se nomeia aqui fpert para retomar as notações utilizadas até agora, e [00174] - uma segunda frequência ligada a fpert que se nota η. fpert, η não sendo necessariamente inteiro, η pode ser constante sem necessariamente ser inteiro, mas pode igualmente ser função de fpert, a única condição sendo que a função η (fpert) seja contínua.

[00175] No caso monovariável, tem-se sempre a equação de Bézout (10) quer:

S¹ (q'^{1 1}) + q^BtíT ~ cujas incógnitas são sempre S’(q'¹) e 3(q'¹), mas desta vez Hs e α são tais

Hs(q~y que a função de transferência ^aíc' ) resulta da discretização de um bloco contínuo pelo método de Tustin constituído de um produto de duas células de segunda ordem contínuas:

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S 2,-Çu-S , 5 2-C₁₂.S

™..........-.........-........—- 4~............................................~l· 1· ..............................................................~h.................................................+ 1 (Iftjperf) - (Zw.fperf) (2π.η · fpert) /2π.η fpert) ^S ‘ Val··^ | _________^íV . ₊ ‘ $22^,S.1 (^π fpert)² (Zn.fpert) /2π.η fpert)¹ (2π.η · fperf) ç c cÇ [00176] Hs e α são aqui polinômios em q^_1 de grau 4e ’^u ’’² ’²¹ ’²² são fatores de amortecimento permitindo da mesma maneira que no caso da rejeição monofrequencial regular a largura e a profundidade do entalhe de atenuação na curva representativa do módulo de Syp, a(q'¹) é um polinômio de ordem 4 e 3(q^_1) um polinômio de ordem 3. O número de coeficiente variáveis na lei de controle é, portanto, mais elevado: existem 4 coeficientes suplementares a fazer variar em função de fpert.

[00177] No caso multivariável, a matriz G21 da equação (27) é agora de dimensão 4*4, ou seja:

-hs_Vl. 1 00 ,₌ ~hs_2i 0 1.0 ²ⁱ --hsr. 0 01 . -hs_4i 0 00 e tem-se igualmente w~_2i = [1 0 0 0] [00178] Deve-se notar-se que a escolha da forma de G21 W21 não é única. Adotouse aqui uma representação canônica de observabilidade, onde são os coeficientes do numerador de uma função de transferência resultando da discretização de um produto de duas células de segunda ordem contínuas idênticas às utilizadas no caso monovariável, ou seja:

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45/46 ·' < , ^{: 2}·ί;ι·* | 1 , ²·£ι;·* , r (2π. fpert)² (2π. fpert) (Ιπ,η · fpert)² (2π.η^: fpert) ^{,s ?} - : 2<2i.s ] ] _ _____s²· _ + 1 (2π. fpert)² (2π. fpert) (2π.η · fpert)² (2π.η· fpert)

H_si{ Qf¹) = hOi + Λ1(. + h2i ¹) -i-7i3í (qf^l) + h_4i (ç^-1) e:

hs ^aòu , hS₇: — --~

K . — ^3i '^,Λ3/ . ,.

h_Qi ^S4i ~~ , ,h_Oi [00179] Resulta agora que:

KÍ2 é de tamanho (4*ny, ny)

Kc2 é de tamanho (nu, 4*ny) com ² conforme a equação (31) mas de tamanho (4ny*4ny) [00180] O vetor (t) é desta vez de tamanho (4ny*1) e a matriz ^'2 é desta vez de tamanho (ny*4ny). As equações de rejeição assintótica (36) e (37) são inalteradas. A resolução de tal sistema multivariável aparenta-se ao caso da rejeição de uma única frequência detalhada previamente.

[00181] O que foi descrito para um número de frequências simultaneamente rejeitadas igual a dois pode ser eventualmente estendido a um número de frequências mais elevadas, no entanto, como dito acima, o aumento do número de frequências rejeitadas acarreta uma perda de robustez que se torna rapidamente proibitiva.

[00182] Compreende-se que o princípio à base da invenção, controlador central ao qual é associado um parâmetro de Youla, pode ser aplicado na prática para atenuação de ruído de outras maneiras que a detalhada acima. Em particular, o tipo de modelo eletroacústico pode ser diferente, as modalidades de determinação e/ou

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46/46 de síntese do controlador central e do parâmetro de Youla podem igualmente ser diferentes e pode-se, de modo utilizável, fazer referência à literatura indicada para a aplicação prática destas outras modalidades.

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Claims (18)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Processo ativo em tempo real de atenuação, por realimentação, de um ruído de banda estreita, essencialmente monofrequencial a pelo menos uma frequência determinada, em um compartimento de passageiros de veículo, por emissão de um som por pelo menos um transdutor, tipicamente um alto-falante, comandado com um sinal u(t) ou U(t) conforme um caso SISO ou MIMO respectivamente, gerado por um computador programável, em função de um sinal de medições acústicas y(t) ou Y(t) conforme o caso, efetuadas por pelo menos um sensor acústico, tipicamente um microfone, a em que a utilização de um sensor corresponde a um caso monovariável de entrada única saída única, SISO e a utilização de vários sensores corresponde a um caso de variáveis de múltiplas entradas, múltiplas saídas, MIMO, e em uma primeira fase de projeto, a resposta eletroacústica do conjunto formado pelo compartimento de passageiros, o transdutor, e o sensor é modelada por um modelo eletroacústico como uma função de transferência eletroacústica que é determinada e calculada, uma lei de controle sendo depois determinada e calculada a partir de um modelo global do sistema no qual a lei de controle é aplicada à função de transferência eletroacústica cuja saída recebe adicionalmente um sinal de ruído a ser atenuado p(t) para dar o sinal y(t) ou Y(t) na referida fase de projeto, a referida lei de controle tornando possível produzir o sinal u(t) ou U(t) em função das medições acústicas y(t) ou Y(t), e em uma segunda fase de utilização, a referida lei de controle calculada é utilizada no computador para produzir o sinal u(t) ou U(t) então enviado ao transdutor em função do sinal y(t) ou Y(t) recebido do sensor para atenuação do referido ruído, caracterizado pelo fato de que uma lei de controle é implementada, a qual compreende a aplicação de um parâmetro de Youla a um controlador central e tal que apenas o parâmetro de Youla tenha coeficientes dependendo da frequência do ruído a ser atenuado na referida lei de controle, o controlador central tendo coeficientes fixos, o parâmetro de Youla estando sob a forma de um filtro com resposta de impulso infinito e em que, após determinação e cálculo da lei de

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2. 2/10 controle, pelo menos os referidos coeficientes variáveis são armazenados na memória do computador, preferivelmente em uma tabela em função da(s) frequência(s) determinada(s) de ruído p(t) utilizada(s) na fase de projeto e em que na fase de utilização, em tempo real:

   - a frequência atual do ruído a ser atenuado é coletada,

   - o computador é levado a calcular a lei de controle, compreendendo o controlador central com o parâmetro de Youla, utilizando, como parâmetro de Youla, os coeficientes memorizados de uma frequência determinada correspondendo à frequência atual do ruído a ser atenuado.

   2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, no caso de entrada única saída única, SISO, na fase de projeto:

   a) em um primeiro tempo, um modelo eletroacústico linear é usado, o modelo eletroacústico estando sob a forma de uma função de transferência eletroacústica racional discreta, e o referido modelo eletroacústico é determinado e calculado por excitação acústica do compartimento de passageiros pelo transdutor e medições acústicas pelo sensor, e então a aplicação de um processo de identificação de sistema linear com as medições e o modelo,

   b) em um segundo tempo, um controlador central é implementado, o qual é aplicado ao modelo eletroacústico determinado e calculado, o controlador central estando sob a forma de um controlador RS de dois blocos 1/So(q'¹) e Ro(q'¹), no controlador central, o bloco 1/So(q'¹) produzindo o sinal u(t) e recebendo como uma entrada o sinal de saída invertido do bloco Ro(q'¹), o referido bloco Ro(q'¹) recebendo como entrada o sinal y(t) correspondendo à somatória do ruído p(t) e da saída da função de transferência eletroacústica do modelo eletroacústico, e o controlador central é determinado e calculado,

   c) em um terceiro tempo, um parâmetro de Youla é unido ao controlador central para formar a lei de controle, o parâmetro de Youla estando sob a forma de um bloco Q (q^-1), um filtro de resposta de impulso infinito, com

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3. 3/10 unido ao controlador central RS, o referido bloco Q (q^-1) de Youla recebendo uma estimativa do ruído obtida por cálculo a partir dos sinais u(t) e y(t) e em função da função de transferência eletroacústica e o sinal de saída do referido bloco Q(q^_1) de Youla sendo subtraído do sinal invertido de Ro(q'¹) enviado à entrada do bloco 1/So(q'¹) do controlador central RS, e o parâmetro de Youla na lei de controle compreendendo o controlador central, ao qual é associado o parâmetro de Youla, é determinado e calculado para pelo menos uma frequência de ruído p(t), incluindo pelo menos a frequência determinada do ruído a ser atenuado, e em que na fase de utilização, em tempo real:

   a frequência atual do ruído a ser atenuado é coletada, o computador é levado a calcular a lei de controle, compreendendo o controlador RS com o parâmetro de Youla, utilizando como o parâmetro de Youla os coeficientes que foram calculados para uma frequência de ruído correspondendo à frequência atual do ruído a ser atenuado, os coeficientes de Ro(q'¹) e So(q'¹) sendo coeficientes fixos.

   3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, na fase de projeto, as operações seguintes são realizadas:

   a) em um primeiro tempo, o compartimento de passageiros é excitado acusticamente aplicando ao transdutor um sinal de excitação cuja densidade espectral é substancialmente uniforme por uma banda de frequência efetiva,

   b) em um segundo tempo, os polinômios Ro(q'¹) e So (q^-1) do controlador central são determinados e calculados, de modo que o referido controlador central seja equivalente a um controlador calculado por colocação dos pólos do circuito fechado na aplicação do controlador central à função de transferência eletroacústica, n pólos do circuito fechado sendo colocados sobre os n pólos da função de transferência do sistema eletroacústico,

   c) em um terceiro tempo, o numerador e o denominador do bloco Q(q^_1) de Youla na lei de controle são determinados e calculados para pelo menos uma frequência de ruído p(t), incluindo pelo menos a frequência determinada do ruído a ser atenuado, em função de um critério de atenuação, o bloco Q (q^_1) sendo

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4. 4/10 expresso sob a forma de uma relação 3(q'¹)/a(q'¹), a fim de obter valores de coeficientes dos polinômios a(q'¹) e p(q'¹) para a/cada uma das frequências, o cálculo de β (q^_1) e α (q^_1) sendo realizado pela obtenção de uma função de transferência discreta Hs(q^_1)/a(q·¹) resultante da discretização de uma função de transferência contínua da segunda ordem, o polinômio β^'¹) sendo calculado pela resolução de uma equação de Bézout, e em que na fase de utilização, em tempo real, as operações seguintes são realizadas:

   - o computador é levado a calcular a lei de controle, controlador central com coeficientes fixos com parâmetro de Youla com coeficientes variáveis, para produzir o sinal u(t) enviado ao transdutor, em função das medições acústicas y(t) e utilizando para o bloco Q (q^_1) de Youla os valores dos coeficientes dos polinômios a(q'¹) e p(q'¹) determinados e calculados para uma frequência determinada correspondendo à frequência atual.

   4. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que para o modelo eletroacústico é utilizado uma função de transferência eletroacústica da forma:

   onde d é o número de períodos de amostragem de retardo, B e A são polinômios em q^_1 da forma:

   B= b₀^ b₁-q~¹ F--b^ -q~^nb

   A^q-¹) = 1 + + em que bi e ai são quantidades escalares e q'¹ é o operador de retardo de um período de amostragem, e em que o cálculo da estimativa do ruído é obtido por aplicação da função q'^dB(q·¹) a u(t) e subtração do resultado à aplicação de y(t) à função A(q'¹).
5. 5. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que para o tempo b), os polinômios Ro(q'¹) e So(q'¹) do controlador central são

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   5/10 determinados e calculados por um método de colocação dos pólos do circuito fechado, n pólos dominantes do circuito fechado providos com o controlador central sendo escolhidos iguais aos n pólos da função de transferência eletroacústica e que m pólos auxiliares são pólos situados em alta frequência.
6. 6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na fase de projeto:

   a) em um primeiro tempo, um modelo eletroacústico linear é utilizado, em que o modelo eletroacústico está sob a forma de representação de estado de blocos matriciais H, W, G e q^_1.l, G sendo uma matriz de evolução, H sendo uma matriz de entrada, W sendo uma matriz de saída e I a matriz identidade, em que a referida representação de estado pode ser expressa por uma equação de recorrência:

   .Yft + Té)=G- Χ(ΐ) + H Í7(t) = W X(t) com X(t): vetor de estado, U(t): vetor de entrada, Y(t): vetor de saída, e o referido modelo eletroacústico é determinado e calculado por excitação acústica do compartimento de passageiros pelos transdutores e medições acústicas pelos sensores, depois aplicação de um processo de identificação de sistema linear com as medições e o modelo,

   b) em um segundo tempo, um controlador central aplicado ao modelo determinado e calculado é implementado, o controlador central estando sob forma de um observador de estado e realimentação de estado estimado que expressa iterativamente X um vetor de estado do observador, em função de Kf, um ganho do observador, Kc um vetor de realimentação sobre o estado estimado, bem como o modelo eletroacústico previamente determinado e calculado, ou seja

   X(t + Te)=G- X(t) + H U(t)dl· Kf (t) - IV

   LT(r) = -Kc X(t) com um controle e o referido controlador central é determinado e calculado,

   c) em um terceiro tempo, um parâmetro de Youla é unido ao controlador

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   6/10 central para formar a lei de controle, o parâmetro de Youla estando sob a forma de um bloco Q de variáveis de múltiplas entradas-múltiplas saídas, MIMO, matrizes de estado AQ, BQ, CQ, unidas ao controlador central sendo expressas também sob a forma de uma representação de estado, bloco Q cuja saída adicionada à saída do controlador central produz um sinal que forma o oposto de U(t), e cuja entrada recebe o sinal Y(t) do qual é subtraído o sinal w θ θ parâmetro de Youla na lei de controle compreendendo o controlador central ao qual é associado o parâmetro de Youla é determinado e calculado para pelo menos uma frequência de ruído p(t) incluindo pelo menos a frequência determinada do ruído a ser atenuado, o cálculo dos coeficientes das matrizes AQ, BQ, CQ sendo realizado pela obtenção de funções de transferência discretas Hsi(q^_1)/ai(q·¹) resultando da discretização de funções de transferência contínuas da segunda ordem e por colocação de pólos, bem como pela resolução de equações de rejeição assintótica, e em que na fase de utilização, em tempo real:

   a frequência atual do ruído a ser atenuado é coletada, o computador é levado a calcular a lei de controle, compreendendo o controlador central com coeficientes fixos com o parâmetro de Youla com coeficientes variáveis, utilizando, como o parâmetro de Youla os coeficientes que foram calculados para uma frequência de ruído correspondendo à frequência atual do ruído a ser atenuado.
7. 7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que, na fase de projeto, as operações seguintes são realizadas:

   a) em um primeiro tempo, o compartimento de passageiros é excitado acusticamente aplicando aos transdutores sinais de excitação cuja densidade espectral é substancialmente uniforme sobre uma banda de frequência efetiva, os sinais de excitação sendo descorrelacionados entre si,

   b) em um segundo tempo, o controlador central é determinado e calculado de modo que ele seja equivalente a um controlador com observador de estado e uma realimentação sobre o estado calculado por colocação dos pólos na aplicação do controlador central à função de transferência eletroacústica, para esse fim, um

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   7/10 ganho do observador nulo é escolhido, ou seja Kf=0, e um ganho de realimentação de estado Kc é escolhido de forma a assegurar a robustez da lei de controle provida com o parâmetro de Youla, por meio de uma otimização LQ,

   c) em um terceiro tempo, considerando uma representação de observador de estado aumentada, os coeficientes do bloco Q de Youla na lei de controle são determinados e calculados para pelo menos uma frequência de ruído P(t) incluindo pelo menos a frequência determinada do ruído a ser atenuado, em função de um critério de atenuação, a fim de obter valores de coeficientes do parâmetro de Youla para a/cada uma das frequências, e em que na fase de utilização, em tempo real, as operações seguintes são realizadas:

   - o computador é levado a calcular a lei de controle, controlador central com coeficientes fixos com parâmetro de Youla com coeficientes variáveis, para produzir o sinal U(t) enviado aos transdutores, em função das medições acústicas Y(t) e utilizando para o parâmetro de Youla, os valores dos coeficientes determinados e calculados para uma frequência determinada correspondendo à frequência atual.
8. 8. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o processo é adaptado a um conjunto de frequências determinadas de ruído a ser atenuado e o tempo c) é repetido para cada uma das frequências determinadas e em que, na fase de utilização quando nenhuma das frequências determinadas corresponde à frequência atual do ruído a ser atenuado, uma interpolação é feita na referida frequência atual para os valores dos coeficientes do bloco Q de Youla a com base nos valores de coeficientes do referido bloco Q de Youla que são conhecidos para as frequências determinadas.
9. 9. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os sinais são amostrados a uma frequência Fe e, no tempo a), a banda de frequência efetiva usada para o sinal de excitação é substancialmente igual a [0, Fe/2],
10. 10. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de

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    8/10 que antes da fase de aplicação, acrescenta-se à fase de projeto um quarto tempo d) de verificação da estabilidade e do robustez do modelo do sistema eletroacústico e da lei de controle de correção, controlador central com parâmetro de Youla, obtidos previamente aos tempos a) a c) realizando uma simulação da lei de controle de correção obtida nos tempos b) e c) aplicados ao modelo eletroacústico obtido no tempo a) para a/as frequências determinadas e quando um critério predeterminado de estabilidade e/ou de robustez não é respeitado, reitera-se pelo menos o tempo c) modificando o critério de atenuação.
11. 11. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fase de projeto é uma fase preliminar e é efetuada uma vez, previamente à fase de utilização, com memorização dos resultados das determinações e cálculos para utilização na fase de utilização.
12. 12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a frequência atual do ruído a ser atenuado é recuperada a partir de uma medição de um contador de revolução de um motor do veículo.
13. 13. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ruído está a uma frequência determinada fpert.
14. 14. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ruído está em duas frequências determinadas com uma primeira frequência fpert, e uma segunda frequência q.fpert, η sendo constante ou variável continuamente com fpert.
15. 15. Dispositivo especialmente adaptado para a realização do processo do tipo definido na reivindicação 1, para atenuação de um ruído de banda estreita, essencialmente monofrequencial com pelo menos uma frequência determinada, o dispositivo compreende pelo menos um transdutor, tipicamente um alto-falante, controlado com um sinal gerado por um computador programável, em função de um sinal de medições acústicas efetuadas por pelo menos um sensor acústico, tipicamente um microfone, em que uma lei de controle foi determinada e calculada em uma primeira fase de projeto, a referida lei de controle calculada sendo utilizada, em uma segunda fase de utilização, no computador para produzir um sinal enviado

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    9/10 ao transdutor em função do sinal recebido do sensor para atenuação do referido ruído, caracterizado pelo fato de compreender meios de implementação no computador de uma lei de controle compreendendo a aplicação de um parâmetro de Youla a um controlador central, em que apenas um bloco de transferência com coeficientes variáveis correspondendo ao parâmetro de Youla tendo coeficientes dependendo da frequência do ruído a ser atenuado na referida lei de controle, o controlador central tendo coeficientes fixos, e uma memória do computador armazena pelo menos os referidos coeficientes variáveis, preferivelmente em uma tabela em função da(s) frequência(s) de ruído determinada(s) p(t) utilizadas na fase de projeto.
16. 16. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que para o modelo eletroacústico é utilizado uma função de transferência eletroacústica da forma:

    w(O Χί?^-1) onde d é o número de períodos de amostragem de retardo, B e A são polinômios em q^_1 da forma:

    B(_q~^l) = 4- h₁- q'¹ 4- -q~^nb

    Xç^_1) = 1 + apq-¹ + -·α._ηα· q~™ em que bi e ai são quantidades escalares e q^_1 é o operador de retardo de um período de amostragem, e em que o cálculo da estimativa do ruído é obtido por aplicação da função q'^dB(q'¹) a u(t) e subtração do resultado da aplicação de y(t) à função A(q'¹).
17. 17. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que para o tempo b), os polinômios Ro(q'¹) e So(q'¹) do controlador central são determinados e calculados por um método de colocação dos pólos do circuito fechado, n pólos dominantes do circuito fechado providos com o controlador central sendo escolhidos iguais aos n pólos da função de transferência eletroacústica e m pólos auxiliares são pólos situados em alta frequência.
18. 18. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de

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    10/10 que para o tempo b), os polinômios Ro(q'¹) e So(q'¹) do controlador central são determinados e calculados por um método de colocação dos pólos do circuito fechado, n pólos dominantes do circuito fechado providos com o controlador central sendo escolhidos iguais aos n pólos da função de transferência eletroacústica e que m pólos auxiliares são pólos situados em alta frequência.