Bewertung und Umsetzung von "On-Line Secondary-Path Modeling" - Verfahren für adaptive Steuerungen

Abstract

Deutsch: Bei der Entwicklung moderner Maßnahmen zur Lärmreduzierung rücken zunehmend aktive Verfahren in den Fokus von Forschung und Industrie. So zum Beispiel beschäftigt sich das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) mit der Minderung des Kabinenlärms in einem Verkehrsflugzeug u.a. durch Anwendung einer aktiven Vibrationskontrolle. Eine wichtige Rolle nehmen hierbei adaptive Steuerungen mit Störgrößenaufschaltung ein, deren digitale Filter mittels eines FxLMS-Algorithmus an unterschiedliche Störcharakteristiken angepasst werden können. Allerdings kann der Algorithmus einen zeitlich veränderten Kontrollkanal (Sekundärpfad) nicht kompensieren, was zur Reduzierung der Adaptionsgüte und unter Umständen sogar zur Instabilität der Steuerung führen kann. In dieser Arbeit werden in der Literatur vorgeschlagene Verfahren untersucht, die den FxLMS-Algorithmus um einen on-line identifizierten Sekundärpfad erweitern und so die Robustheit der adaptiven Steuerung gegenüber Streckenänderungen erhöhen. Dazu werden diese sogenannten On-Line Secondary Path Modeling - Verfahren (OSPM-Verfahren) mit Hilfsrauschen miteinander verglichen und hinsichtlich einer Verwendung in der aktiven Vibrationskontrolle einer Stahlplatte mit Hilfe von Simulationen bewertet. Abschließend wird ein ausgewähltes Verfahren experimentell an der Stahlplatte untersucht und die erwünschte Robustheitserweiterung durch OSPM-Verfahren an einem realen System bestätigt. English: Developing modern measures for noise reduction active control systems become increasingly important in research and industry. For example, the German Aerospace Centre (DLR) deals with the reduction of cabin noise in a commercial aircraft by application of active vibration control. Adaptive feedforward controls take here an important role, because their digital filter can be adjusted to different interference characteristics by means of a FxLMS algorithm. However, the algorithm cannot compensate for a temporary change in control channel (secondary path), what can reduce the adaptation quality and possibly even lead to instability of the control. In this work proposed methods in the literature are examined, which expand the FxLMS algorithm for an on-line identified secondary path and increase the robustness of adaptive control over changed paths. These so-called On-line Secondary Path Modeling methods (OSPM-methods) with auxiliary noise are compared and evaluated by means of simulations for use in an active vibration control of a steel plate. Finally, a chosen method is studied experimentally in this vibration control and as a result the potential of OSPM algorithms is confirmed on a real system.