CN106814609B - 一种频谱塑形主动控制方法及主动控制系统 - Google Patents

一种频谱塑形主动控制方法及主动控制系统 Download PDF

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Abstract

公开了一种频谱塑形主动控制方法及其主动控制系统，频谱塑形主动控制方法包括振源经由初级通道发出初级信号和次级振动经由次级通道发出的次级信号在观测点处的物理加法器叠加以产生残余振动信号，目标信号发生器基于目标频率产生目标信号，并将其与残余振动信号的估计在第三信号加法器处求差，获得伪误差信号；将滤波的正交谐波信号向量和伪误差信号输入自适应机构以调整更新控制器的系数，本方法及系统可以分别独立控制残余振动不同频率分量的幅值和相位，可以注入初级噪声不含的频率成分，并控制它的幅值和相位，谐波发生器包含的幅值补偿可以提升系统的收敛性。

Description

一种频谱塑形主动控制方法及主动控制系统
技术领域
本发明属于振动与噪声控制领域，特别是涉及一种频谱塑形主动控制方法及其主动控制系统。
背景技术
主动振动控制技术与传统被动控制方法相比，具有低频性能好、附加质量小、方便灵活等优点，是传统振动与噪声控制方法的不可或缺的有利补充。主动控制的振源通常来自于旋转动力机械，如内燃机、气轮机、电动机，及其桨叶、机泵、管路等，使得噪声呈现出线谱特征。例如船舶传动系统由于螺旋桨和内燃机激振力的耦合效应，呈宽带频谱加线谱的特征，其中线谱和转频有关，主要集中在低频段；再例如直升机最主要的振源来自旋翼和尾桨系统，形成独特的以周期振动为主，并叠加有较低宽带随机振动的振动环境。对于水下舰艇，由于低频线谱是区别于海洋背景噪声的特征频谱，所以是影响其隐身性能的罪魁祸首。在生活、生产和交通中的线谱噪声也是引起司乘人员不适的重要因素。因此，开展线谱噪声的主动控制具有非常重要的意义。
频谱塑形主动控制是主动控制的新兴分支，它是指通过主动控制的方法有目的地改变强干扰环境下的结构响应频谱，使得控制后的结构响应频谱和目标频谱一致，其中对线谱的塑形是频谱塑形主动控制的重要内容。例如，在车内声品质控制中，噪声主要是由发动机激发形成的线谱噪声，心里声学要求这些线谱噪声满足特定的需求，以获得豪华、舒适、动感等不同的体验。此外，声品质控制也要求车内保留特定噪声频率作为司机听觉反馈，以保证行车安全；在军事领域，可以利用频谱塑形控制技术改变水下舰艇辐射的线谱噪声特性，以获得迷惑敌方的反侦察的能力。
专利文献CN101473370 A公开的一种用于操作降噪系统的方法包括：提供泄漏因子值的流；使用低通滤波器平滑所述泄漏因子值的流以提供平滑的泄漏因子值的流，从而防止所述泄漏因子值突变；将所述平滑的泄漏因子值的流应用于降噪系统的自适应滤波器的系数；以及响应于所述滤波器系数生成降噪音频信号。该专利能够降噪，但该专利减振效果有待提高，减振响应慢。
目前的频谱塑形主动控制算法有两个缺点：其一是它只考虑残余振动信号的幅值塑形，而并不考虑相位控制。其二是它只控制初级噪声包含的频率成分，而并没有频率注入的能力。但实际工程应用对相位控制和频率注入都是有需求的。例如在心理声学或主动声品质控制中，除了响度(幅值)外，听觉粗超度也是一个非常重要的听觉指标。有研究显示，改变谐波之间的相对相位可以导致不同的听觉感受，即便是保持他们的幅值不变。关于频率注入的例子是电动汽车行业，由于这些车辆缺乏发动机的声音，使得其他子系统(如泵、压缩机、风扇等)的声音特别显著，同时由于缺乏加速的听觉反馈，给人的驾驶体验并不好。厂商们采用的一个策略就是在降低其他子系统的噪声的同时，给汽车注入引擎加速的声音。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种频谱塑形主动控制方法及其自适应主动控制系统。本发明的残余振动幅值相位频率可控的频谱塑形主动控制系统，针对传统频谱塑形主动控制方法和系统缺乏相位塑形和频率注入能力的问题，以噪声源附近参考信号的频率以及自定义的注射频率为先验知识，以控制目标点的残余振动信号与目标信号构成的伪误差信号为控制目标，通过自适应机构调整对应频率下作动器振动的幅值和相位，实现原始噪声的频谱塑形主动控制，实现了频谱塑形主动控制的相位可调性和频率可注入性。通过简支薄板结构的主动控制系统验证了上述系统的有效性。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现：
本发明的一方面，一种频谱塑形主动控制方法包括如下步骤。
第一步骤中，参考传感器经由参考通道连接振源以获得参考信号，连接所述参考传感器的信号频率解析器接收所述参考信号以解析得到初级噪声频率。
第二步骤中，连接所述信号频率解析器的谐波发生器基于由所述初级噪声频率和预定的注射频率组成的目标频率产生正交谐波信号。
第三步骤中，连接所述谐波发生器的执行控制器基于所述正交谐波信号产生驱动信号以驱动作动器产生次级振动。
第四步骤中，振源经由初级通道发出初级信号和所述次级振动经由次级通道发出的次级信号在观测点处的物理加法器叠加以产生残余振动信号。
第五步骤中，执行控制器经由次级通道模型的输出信号和来自误差传感器采集的残余振动信号在第一信号加法器处求和，获得初级噪声信号的估计。
第六步骤中，谐波发生器产生的正交谐波信号通过参考滤波器获得滤波后的正交谐波信号向量经过更新控制器处理后与初级噪声的估计在第二信号加法器处求差以获得残余振动信号的估计。
第七步骤中，目标信号发生器基于所述目标频率产生目标信号，并将其与所述残余振动信号的估计在第三信号加法器处求差，获得伪误差信号。
第八步骤中，将滤波的正交谐波信号向量和伪误差信号输入自适应机构以调整更新控制器的系数。
优选地，第一步骤中，振源发出的振动信号为x(n)，参考信号为x′(n)，其中，x′(n)＝x(n)*r(n)，式中：x′(n)表示参考信号，r(n)表示参考通道的脉冲响应函数。
优选地，第二步骤中，频率解析器获取的所述初级噪声频率为Ωp，预定的注射频率为Ωinj，目标频率Ωt＝{Ωp Ωinj}，(i＝1，2，...，Qt)，式中：Qt为目标频率数目，它是初级噪声频率和注射频率数目之和，谐波发生器基于目标频率产生的正交谐波信号向量为：
Xa(n)＝cos(Ωtn)，Xb(n)＝sin(Ωtn)。
优选地，基于次级通道引入的幅值比和相位差为：
Ps＝{psi}T＝{|S(jωi)|}T，Φs＝{φsi}T＝{∠S(jωi)}T，(i＝1，2，...，Qt)，
幅值修正后的正交谐波信号向量表示为：
Xa，rec(n)＝diag[Ps]Xa(n)，Xb，rec(n)＝diag[Ps]Xb(n)，式中：diag[.]表示以括号中的向量构成对角矩阵。
优选地，残余振动信号为e(n)＝x(n)*p(n)+y(n)*s(n)，
式中：x(n)为振源的振动信号，p(n)为初级通道的脉冲响应函数，y(n)表示作动器的输入信号，s(n)表示次级通道的脉冲响应函数，e(n)表示残余振动信号，*表示线件卷积运算；幅值修正后的正交的谐波信号向量通过执行控制器输出为：式中：Wa(n)和Wb(n)是执行控制器的系数，T表示转置。
优选地，第五步骤中，执行控制器经由次级通道模型输出信号和来自误差传感器采集的残余振动信号在第一信号加法器处求和得到的初级噪声信号的估计为：式中：表示次级通道模型的脉冲响应函数。
优选地，第六步骤中，谐波发生器产生的正交谐波信号通过参考滤波器获得滤波的正交谐波信号向量经过更新控制器处理后与初级噪声的估计在第二信号加法器处求差获得的残余振动信号的估计为
，式中：为更新控制器的输出，Wa(n)和Wb(n)为更新控制器的系数，其和执行控制器系数相同。
优选地，第七步骤中，目标信号发生器基于所述目标频率产生目标信号为t(n)＝Pt T cos(Ωtn+Φt)，式中：Pt目标幅值向量，Φt为目标
相位向量，并将其与所述残余振动信号的估计在第三信号加法器处求差获得的伪误差信号为
优选地，第八步骤中，系数调整为：
式中：μl为迭代步长。
根据本发明的另一方面，一种实施所述的频谱塑形主动控制方法的主动控制系统包括物理部分、换能部分和控制部分，其中，物理部分包括振源、初级通道、物理加法器、参考通道和次级通道；换能部分包括参考传感器、作动器和误差传感器，控制部分包括信号频率解析器、谐波发生器、执行控制器、参考滤波器、次级通道模型、第一信号加法器、更新控制器、第二信号加法器、自适应机构、第三信号加法器和目标信号发生器，用于采样参考信号的参考传感器经由参考通道连接振源，信号频率解析器连接所述参考传感器以产生初级噪声频率，谐波发生器连接所述信号频率解析器以产生正交谐波信号，连接所述谐波发生器和作动器的执行控制器基于所述正交谐波信号产生驱动信号以驱动作动器产生次级振动，物理加法器连接初级通道和次级通道以产生残余振动信号，执行控制器经由次级通道模型输出信号到第一信号加法器，第一信号加法器连接误差传感器将所述残余振动信号和输出信号求和以获得初级噪声信号的估计，谐波发生器经由参考滤波器滤波连接更新控制器，第二信号加法器连接所述更新控制器和第一信号加法器获得残余振动信号的估计，连接所述信号频率解析器的目标信号发生器连接第三信号加法器获得伪误差信号，滤波的正交谐波信号向量和伪误差信号输入自适应机构以调整更新控制器的系数。
优选地，所述执行控制器和/或自适应机构包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，所述次级通道模型包括次级通道和滤波器。
优选地，当所述主动控制系统用于主动控制简支薄板的振动时，所述次级通道为简支薄板本体。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：可以分别独立控制残余振动不同频率分量的幅值和相位，可以注入初级噪声不含的频率成分，并控制它的幅值和相位，谐波发生器包含的幅值补偿可以提升系统的收敛性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在附图中：
图1为本发明的频谱塑形主动控制方法的步骤示意图；
图2为本发明的一个实施例的主动控制系统的结构示意图；
图3为本发明的一个实施例的简支薄板的主动控制系统的测试平台示意图；
图4(a)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的来自旋转机械的模拟初级噪声时域图；
图4(b)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的来自旋转机械的模拟初级噪声频域图；
图5(a)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的简支薄板结构的次级通道频响函数幅频特性图；
图5(b)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的简支薄板结构的次级通道频响函数相频特性图；
图6(a)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的无控制和有控制的残余振动信号幅值时域图；
图6(b)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的无控制和有控制的残余振动信号幅值频域图；
图6(c)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的残余振动1～6次谐波幅值收敛图；
图6(d)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的残余振动1～6次谐波相位收敛图。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
如图1所示的根据本发明的频谱塑形主动控制方法，其包括如下步骤。
第一步骤S1中，参考传感器经由参考通道连接振源以获得参考信号，连接所述参考传感器的信号频率解析器接收所述参考信号以解析得到初级噪声频率。
第二步骤S2中，连接所述信号频率解析器的谐波发生器基于由所述初级噪声频率和预定的注射频率组成的目标频率产生正交谐波信号。
第三步骤S3中，连接所述谐波发生器的执行控制器基于所述正交谐波信号产生驱动信号以驱动作动器产生次级振动。
第四步骤S4中，振源经由初级通道发出初级信号和所述次级振动经由次级通道发出的次级信号在观测点处的物理加法器叠加以产生残余振动信号。
第五步骤S5中，执行控制器经由次级通道模型的输出信号和来自误差传感器采集的残余振动信号在第一信号加法器处求和，获得初级噪声信号的估计。
第六步骤S6中，谐波发生器产生的正交谐波信号通过参考滤波器获得滤波后的正交谐波信号向量经过更新控制器处理后与初级噪声的估计在第二信号加法器处求差以获得残余振动信号的估计。
第七步骤S7中，目标信号发生器基于所述目标频率产生目标信号，并将其与所述残余振动信号的估计在第三信号加法器处求差，获得伪误差信号。
第八步骤S8中，将滤波的正交谐波信号向量和伪误差信号输入自适应机构以调整更新控制器的系数。
在一个实施例中，第一步骤S1中，振源发出的振动信号为x(n)，参考信号为x′(n)，其中，x′(n)＝x(n)*r(n)，(F2)，在F2式中：x′(n)表示参考信号，r(n)表示参考通道的脉冲响应函数。
在一个实施例中，第二步骤S2中，频率解析器获取的所述初级噪声频率为Ωp，预定的注射频率为Ωinj，目标频率
Ωt＝{Ωp Ωinj}，(i＝1，2，...，Qt)，F3，式中：Qt为目标频率数目，它是初级噪声频率和注射频率数目之和，谐波发生器基于目标频率产生的正交谐波信号向量为：Xa(n)＝cos(Ωtn)，Xb(n)＝sin(Ωtn)，(F4)。
在一个实施例中，基于次级通道引入的幅值比和相位差为：
Ps＝{psi}T＝{|S(jωi)|}T，Φs＝{φsi}T＝{∠S(jωi)}T，(i＝1，2，...，Qt)
，(F5)
幅值修正后的正交谐波信号向量表示为：
Xa，rec(n)＝diag[Ps]Xa(n)，Xb，rec(n)＝diag[Ps]Xb(n)，(F6)
式中：diag[.]表示以括号中的向量构成对角矩阵。
在一个实施例中，残余振动信号为
e(n)＝x(n)*p(n)+y(n)*s(n)，(F1)，式中：x(n)为振源的振动信号，p(n)为初级通道的脉冲响应函数，y(n)表示作动器的输入信号，s(n)表示次级通道的脉冲响应函数，e(n)表示残余振动信号，*表示线性卷积运算；幅值修正后的正交的谐波信号向量通过执行控制器输出为：
式中：Wa(n)和Wb(n)是执行控制器的系数，T表示转置。
在一个实施例中，第五步骤S5中，执行控制器经由次级通道模型输出信号和来自误差传感器采集的残余振动信号在第一信号加法器处求和得到的初级噪声信号的估计为：式中：表示次级通道模型的脉冲响应函数。
在一个实施例中，第六步骤S6中，谐波发生器产生的正交谐波信号通过参考滤波器获得滤波的正交谐波信号向量经过更新控制器处理后与初级噪声的估计在第二信号加法器16处求差获得的残余振动信号的估计为
，(F9)，式中：为更新控制器的输出，Wa(n)和Wb(n)为更新控制器的系数，其和执行控制器系数相同。
在一个实施例中，第七步骤S7中，目标信号发生器基于所述目标频率产生目标信号为t(n)＝Pt Tcos(Ωtn+Φt)，(F10)式中：Pt目标幅值向量，Φt为目标相位向量，并将其与所述残余振动信号的估计在第三信号加法器处求差获得的伪误差信号为
在一个实施例中，第八步骤S8中，系数调整为：
式中：μl为迭代步长。
在一个实施例中，自适应机构采用基于次级通道特性的变步长自适应律。
图2为本发明的一个实施例的主动控制系统的结构示意图。一种频谱塑形主动控制方法的主动控制系统包括物理部分22、换能部分21和控制部分20，其中，物理部分22包括振源1、初级通道2、物理加法器3、参考通道4和次级通道5；换能部分21包括参考传感器6、作动器7和误差传感器8，控制部分20包括信号频率解析器9、谐波发生器10、执行控制器11、参考滤波器12、次级通道模型13、第一信号加法器14、更新控制器15、第二信号加法器16、自适应机构17、第三信号加法器18和目标信号发生器19，用于采样参考信号的参考传感器6经由参考通道4连接振源1，信号频率解析器9连接所述参考传感器6以产生初级噪声频率，谐波发生器10连接所述信号频率解析器9以产生正交谐波信号，连接所述谐波发生器10和作动器7的执行控制器11基于所述正交谐波信号产生驱动信号以驱动作动器7产生次级振动，物理加法器3连接初级通道2和次级通道5以产生残余振动信号，执行控制器经由次级通道模型13输出信号到第一信号加法器14，第一信号加法器14连接误差传感器08将所述残余振动信号和输出信号求和以获得初级噪声信号的估计，谐波发生器经由参考滤波器12滤波连接更新控制器15，第二信号加法器16连接所述更新控制器15和第一信号加法器14获得残余振动信号的估计，连接所述信号频率解析器9的目标信号发生器连接第三信号加法器18获得伪误差信号，滤波的正交谐波信号向量和伪误差信号输入自适应机构17以调整更新控制器15的系数。
在一个实施例中，当所述主动控制系统用于主动控制简支薄板的振动时，所述次级通道为简支薄板本体。
在一个实施例中，所述主动控制系统包括存储器，所述存储器包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。
为了进一步理解本发明，图3为本发明的一个实施例的简支薄板的主动控制系统的测试平台示意图，如图3所示，振源1可以是噪声源，例如用激振器模拟的振源，模拟的信号来某旋转机械的实测信号，参考传感器6通过参考通道连接振源，信号频率解析器9连接用于采样参考信号的所述参考传感器6以产生初级噪声频率，谐波发生器10连接所述信号频率解析器9以产生正交谐波信号，连接所述谐波发生器10和作动器7的执行控制器11基于所述正交谐波信号产生驱动信号以驱动作动器7产生次级振动，物理加法器3连接如简支薄板的初级通道2和次级通道5以产生残余振动信号，执行控制器经由次级通道模型13输出信号到第一信号加法器14，第一信号加法器14连接误差传感器08将所述残余振动信号和输出信号求和以获得初级噪声信号的估计，谐波发生器经由参考滤波器12滤波连接更新控制器15，第二信号加法器16连接所述更新控制器15和第一信号加法器14获得残余振动信号的估计，连接所述信号频率解析器9的目标信号发生器连接第三信号加法器18获得伪误差信号，滤波的正交谐波信号向量和伪误差信号输入自适应机构17以调整更新控制器15的系数。信号调理器一端连接误差传感器和简支薄板的次级通道，另一端连接控制器，功率放大器一端连接作动器，另一端连接控制器。
本发明的控制效果进行进一步的说明。图4(a)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的来自旋转机械的模拟初级噪声时域图，图4(b)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的来自旋转机械的模拟初级噪声频域图。如图4a和b所示，采样频率设置为3000Hz，1～5阶频率分别为38.609Hz1×、77.220Hz2×、115.83Hz3×、154.44Hz4×和193.05Hz5×。其中各个分量的幅值分别约为0.0087mm、0.0113mm、0.0034mm、0.0019mm和0.0012mm。各个频率的初始相位分别约为88.00°、57.63°、89.81°、111.1°和154.3°。进一步地，次级通道模型可具有50前向系数和50反馈系数的IIR滤波器。
次级通道模型利用作动器产生白噪声以及误差传感器获取的响应信号进行辨识，图5(a)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的简支薄板结构的次级通道频响函数幅频特性图，图5(b)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的简支薄板结构的次级通道频响函数相频特性图。基于图5a和b所示的幅频特性和相频特性，在实施例中，我们考虑一般的频谱塑形模式，并在第6阶谐波231.65Hz处考虑一个频率的注入。算例设定1～6阶的目标幅值分别为0.0000mm、0.0068mm、0.0034mm、0.0056mm、0.0046mm和0.0078mm，目标相位分别为0°、160°、130°、100°、70°和40°，则幅值比可以表示为0、0.6、1、3、4和0.9*，分别代表消除1×分量，消减2×分量为其50％，保持3×分量，增强4×为其200％，增强5×分量为其400％，注入6×分量，且幅值为基频1×的90％。
图6(a)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的无控制和有控制的残余振动信号幅值时域图，图6(b)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的无控制和有控制的残余振动信号幅值频域图。可以看出有控制和无控制的残余振动信号开始的时候相等，一段时间过后，有控制的残余振动信号的相位和幅值波形的形状都发生了改变。图6b可以看本发明的系统可以成功实现残余振动的消除、消减、保持、增强和注射五种模式。
图6(c)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的残余振动1～6次谐波幅值收敛图，图6(d)是简支薄板的主动控制系统的测试平台的残余振动1～6次谐波相位收敛图。这两图分别显示了残余振动的幅值和相位的收敛趋势，可以看出它们也都可以准确地收敛于它们的目标虚线，包括注入频率。
可见，本发明可以分别独立控制残余振动不同频率分量的幅值和相位，可以注入初级噪声不含的频率成分，并控制它的幅值和相位，谐波发生器包含的幅值补偿可以提升系统的收敛性。上述测试平台的减振消噪的结果验证了本发明的主动控制系统的高效性。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种频谱塑形主动控制方法，其包括如下步骤：
第一步骤(S1)中，参考传感器经由参考通道连接振源以获得参考信号，连接所述参考传感器的信号频率解析器接收所述参考信号以解析得到初级噪声频率；
第二步骤(S2)中，连接所述信号频率解析器的谐波发生器基于由所述初级噪声频率和预定的注射频率组成的目标频率产生正交谐波信号；
第三步骤(S3)中，连接所述谐波发生器的执行控制器基于所述正交谐波信号产生驱动信号以驱动作动器产生次级振动；
第四步骤(S4)中，振源经由初级通道发出初级信号和所述次级振动经由次级通道发出的次级信号在观测点处的物理加法器叠加以产生残余振动信号；
第五步骤(S5)中，执行控制器经由次级通道模型的输出信号和来自误差传感器采集的残余振动信号在第一信号加法器处求和，获得初级噪声信号的估计；
第六步骤(S6)中，谐波发生器产生的正交谐波信号通过参考滤波器获得滤波后的正交谐波信号向量经过更新控制器处理后与初级噪声信号的估计在第二信号加法器处求差以获得残余振动信号的估计；
第七步骤(S7)中，目标信号发生器基于所述目标频率产生目标信号，并将其与所述残余振动信号的估计在第三信号加法器处求差，获得伪误差信号；
第八步骤(S8)中，将滤波的正交谐波信号向量和伪误差信号输入自适应机构以调整更新控制器的系数。
2.根据权利要求1所述的一种频谱塑形主动控制方法，其特征在于，第一步骤(S1)中，振源发出的振动信号为x(n)，参考信号为x′(n)，其中，x′(n)＝x(n)*r(n)，(F2)，在(F2)式中：x′(n)表示参考信号，r(n)表示参考通道的脉冲响应函数。
3.根据权利要求2所述的一种频谱塑形主动控制方法，其特征在于：第二步骤(S2)中，频率解析器获取的所述初级噪声频率为Ωp，预定的注射频率为Ωinj，目标频率Ωt＝{ΩpΩinj}，(F3)，式中：Qt为目标频率数目，它是初级噪声频率和注射频率数目之和，谐波发生器基于目标频率产生的正交谐波信号向量为：Xa(n)＝cOS(Ωtn)，Xb(n)＝Sin(Ωtn)，(F4)。
4.根据权利要求3所述的一种频谱塑形主动控制方法，其特征在于：
幅值修正后的正交谐波信号向量表示为：
Xa，rec(n)＝diag[Ps]Xa(n)，Xb，rec(n)＝diag[Ps]Xb(n)，(F6)
式中：diag[.]表示以括号中的向量构成对角矩阵，PS为次级通道引入的幅值比。
5.根据权利要求4所述的一种频谱塑形主动控制方法，其特征在于：残余振动信号为e(n)＝x(n)*p(n)+y(n)*S(n)，(F1)，式中：x(n)为振源的振动信号，p(n)为初级通道的脉冲响应函数，y(n)表示作动器的输入信号，s(n)表示次级通道的脉冲响应函数，e(n)表示残余振动信号，*表示线性卷积运算；幅值修正后的正交的谐波信号向量通过执行控制器输出为：
式中：Wa(n)和Wb(n)是执行控制器的系数，T表示转置。
6.根据权利要求5所述的一种频谱塑形主动控制方法，其特征在于：第五步骤(S5)中，执行控制器经由次级通道模型输出信号和来自误差传感器采集的残余振动信号在第一信号加法器处求和得到的初级噪声信号的估计为：式中：表示次级通道模型的脉冲响应函数。
7.根据权利要求6所述的一种频谱塑形主动控制方法，其特征在于：第六步骤(S6)中，谐波发生器产生的正交谐波信号通过参考滤波器获得滤波的正交谐波信号向量经过更新控制器处理后与初级噪声的估计在第二信号加法器(16)处求差获得的残余振动信号的估计为
式中：为更新控制器的输出，Wa(n)和Wb(n)为更新控制器的系数，其和执行控制器系数相同。
8.根据权利要求7所述的一种频谱塑形主动控制方法，其特征在于：第七步骤(S7)中，目标信号发生器基于所述目标频率产生目标信号为t(n)＝Pt Tcos(Ωtn+Φt)，(F10)式中：Pt目标幅值向量，Φt为目标相位向量，并将其与所述残余振动信号的估计在第三信号加法器处求差获得的伪误差信号为
9.根据权利要求8所述的一种频谱塑形主动控制方法，其特征在于：第八步骤(S8)中，系数调整为：
式中：μl为迭代步长。
10.一种实施权利要求1-9中任一项所述的频谱塑形主动控制方法的主动控制系统，其包括物理部分(22)、换能部分(21)和控制部分(20)，其中，物理部分(22)包括振源(1)、初级通道(2)、物理加法器(3)、参考通道(4)和次级通道(5)；换能部分(21)包括参考传感器(6)、作动器(7)和误差传感器(8)，控制部分(20)包括信号频率解析器(9)、谐波发生器(10)、执行控制器(11)、参考滤波器(12)、次级通道模型(13)、第一信号加法器(14)、更新控制器(15)、第二信号加法器(16)、自适应机构(17)、第三信号加法器(18)和目标信号发生器(19)，其特征在于：
用于采样参考信号的参考传感器(6)经由参考通道(4)连接振源(1)，信号频率解析器(9)连接所述参考传感器(6)以产生初级噪声频率，谐波发生器(10)连接所述信号频率解析器(9)以产生正交谐波信号，连接所述谐波发生器(10)和作动器(7)的执行控制器(11)基于所述正交谐波信号产生驱动信号以驱动作动器(7)产生次级振动，物理加法器(3)连接初级通道(2)和次级通道(5)以产生残余振动信号，执行控制器经由次级通道模型(13)输出信号到第一信号加法器(14)，第一信号加法器(14)连接误差传感器(08)将所述残余振动信号和输出信号求和以获得初级噪声信号的估计，谐波发生器经由参考滤波器(12)滤波连接更新控制器(15)，第二信号加法器(16)连接所述更新控制器(15)和第一信号加法器(14)获得残余振动信号的估计，连接所述信号频率解析器(9)的目标信号发生器连接第三信号加法器(18)获得伪误差信号，滤波的正交谐波信号向量和伪误差信号输入自适应机构(17)以调整更新控制器(15)的系数。
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