利用麦克风阵列的管道主动噪声控制方法

空调通风管道在运行时,内部出现的低频噪声很难通过包裹消音材料等被动式降噪方法消除.而在部署主动噪声控制时,会出现声反馈现象,影响降噪性能甚至造成控制系统的响应发散.针对这种声反馈现象,本文在分析其产生原因的基础上,将麦克风阵列作为前馈,对Duvall-Frost结构的线性约束最小方差波束成形算法加入预调向,提出了利用麦克风阵列的管道主动噪声控制方法,实现单方向拾取来自管道上游的噪声信号,避免声反馈带来的影响.并利用滤波器x最小均方误差(FxLMS)算法作为自适应控制算法,针对4种典型低频噪声,在真实管道环境下进行主动降噪实验.实验结果表明,相比不使用麦克风阵列的情况,本文提出的主动噪声控制方法能达到明显的降噪性能,且在稳定性方面取得较好结果.

面向HKSEDSPC6713系列DSP的主动噪声控制系统设计

微处理器芯片的生态建设是高端装备与智能微系统自主、可控的关键,尽管国产数字信号处理(digital signal processing, DSP)器件及其相关开发应用技术近年来得到了一定的发展,但与需求仍存在较大差距。在主动噪声控制领域,前馈型多通道控制方案比单通道有较大的控制范围和较好的性能,但对系统的运算能力有较高的要求。文章以多通道FxLMS算法为基础,对多通道降噪系统的运算量进行了分析,依据国产DSP开发板的电路结构,设计了控制系统方案,并进行了实验研究。实验表明,所设计的噪声控制系统运算效率较ARM作为运算器提高了80%,对100~1 000 Hz内的周期性噪声信号衰减达到15~20 dB,证明了该方案的正确性。

一种稳健的窄带反馈型主动噪声控制系统

传统窄带反馈型主动噪声控制系统采用并型自适应滤波器结构,用于合成参考信号时,仍存在参考信号合成质量较差、滤波器权值的初值设置难度高、应对非平稳窄带噪声的能力不足等问题。为解决以上问题,通过引入高效的串并型自适应滤波器结构来合成参考信号,提出新型的窄带反馈型主动噪声控制系统,改善参考信号合成质量,进而提升系统的整体降噪性能。新型系统不仅有效解决了传统系统存在的参考信号合成质量较差的问题,还降低了滤波器权值的初值设置复杂度,同时还提升了系统应对非平稳窄带噪声的能力。实验结果表明,新型系统较传统系统的前后两部分的降噪量分别提升了7.89和9.18 dB。仿真和实验结果共同验证了提出的系统较传统系统具有更强的稳健性和降噪性能。

面向涡桨飞机座舱的多通道主动噪声控制算法改进

目前主动噪声控制(ANC)领域应用最广的控制算法是经典FxLMS算法及其改进算法,该类算法在应用于涡桨飞机座舱这类大空间、大范围的噪声控制时,算法的计算量会随着ANC系统通道数的增加而迅速膨胀,算法的实时性难以满足。连续局部迭代FxLMS(SPU-FxLMS)算法有效解决了这一问题,但其收敛性能弱于FxLMS算法,本文针对SPU-FxLMS算法收敛慢的问题进行改进,使得该算法在运行初期能够以较快的速度收敛,在收敛至平稳状态后以低计算量持续运行,并对改进算法进行理论推导和仿真分析。结果表明:该算法在进一步降低计算量的同时,还具有良好的降噪性能和鲁棒性,工程应用前景良好。

基于主动噪声控制技术的校园房屋建筑减噪装置

随着城市化的快速发展和人口增长,校园房屋建筑周边环境噪声逐渐成为一个严重问题,给学生和教职工的学习和工作带来了困扰和不适。传统的隔音措施无法解决噪声源本身,因此需要开发一种能够主动减噪的装置。该文提出一种基于主动噪声控制技术的校园房屋建筑减噪装置。该装置通过采集环境噪声信号,并利用相位和频谱信息生成与之相反的声波信号,以实现噪声的减弱或消除。装置由噪声传感器、信号处理器、扬声器系统和控制系统组成,能够实时调整扬声器系统的输出,以达到最佳减噪效果。通过引入基于主动噪声控制技术的校园房屋建筑减噪装置,可以有效降低环境噪声对学生和教职工的不良影响,创造一个更安静、舒适的学习和工作环境。然而,装置的性能和可行性仍需要进一步研究和实践验证,未来可以进一步优化装置的设计,并探索其在更广泛的应用领域中的潜力。

面向声品质改善的车内主动噪声控制系统设计

针对当前车用主动噪声控制系统以声压级为主要控制目标的不足,考虑人耳听觉主观感受,基于FPGA硬件设计平台提出一种面向声品质改善的车内主动噪声控制系统设计方案。首先设计时频数据转换模块、确定声品质控制思路,其次对自适应滤波技术和支持2路参考信号的2×2多通道FELMS算法进行设计,最后利用ZYNQ7000主控芯片及相关外设完成实验平台搭建。试验结果表明,所设计的系统在降噪点处对发动机噪声A计权声压级和总响度均有一定程度的控制效果。

汽车冷却风扇噪声主动控制仿真及声品质评价

以汽车冷却风扇噪声为研究对象,基于采集的噪声生成具有不同音调特性的模拟噪声,利用改进的音调度模型计算音调度,使用等级评分法对生成的模拟噪声进行主观评价实验。根据音调特性十分明显的旋转噪声频率与风扇转速密切相关的特点,提出以风扇转速信号来构造次级声源参考信号进行主动噪声控制。最后建立并联型灰色神经网络模型并检验降噪效果。结果表明,冷却风扇噪声的音调特性是影响感知烦恼的重要因素之一,通过有源噪声控制能有效降低窄带噪声峰值从而降低音调度。引入并联型灰色神经网络进行预测的平均相对误差为2.86%,降噪后烦恼度有较好的改善。

基于状态方程的Fx-RLS主动噪声控制方法

研究了滤波算法中次级通路测量及建模误差对系统稳定性的影响,提出一种改进的滤波递归最小二乘算法。该算法采用随机游动模型为控制器状态方程提供先验信息,用以提高系统的鲁棒性。为了分析算法性能,利用Abelian积分和Price’s定理,得到算法在高斯输入条件下的均值差分方程,并由此得到算法均值收敛条件,为算法设计提供理论指导。数值模拟发现,基于状态方程的FxRLS(S-FxRLS)算法收敛速度比传统滤波最小均方算法提高了约60%;稳定性方面,当采用正则化技术的鲁棒方法开始发散时,改进算法仍可收敛。最后实验测量证明,提出算法的单频降噪量可达30 dB。

高效远程传声技术窄带主动噪声控制研究

远程传声技术(remote microphone technique,RMT)是一种经典的虚拟麦克风主动噪声控制技术,该技术能扩大对噪声的控制范围,在车内主动噪声控制(active noise control,ANC)中拥有很大的研究潜力。但其较大的运算量使得处理器的成本提高,一定程度上限制其在量产车上的应用。将自适应陷波算法引入到RMT当中,提出融合自适应陷波算法的远程传声技术,与传统的远程传声技术相比有效地降低了运算量。用多频率混合噪声作为初级声源进行仿真试验,对比以上两种远程传声技术的降噪性能和算法算力,结果表明,所提出的远程传声技术降噪能力与传统技术相当,程序运行时间却小于传统的远程传声技术。将提出的远程传声技术应用到ANC系统台架试验中,结果表明,在目标降噪区域远离物理麦克风的条件下,系统依然能快速收敛并实现良好的降噪效果。

一种低复杂度快速收敛的窄带主动噪声控制系统

传统窄带主动噪声控制(ANC)系统的计算负荷与窄带噪声频带数量正相关,而且其收敛速度和降噪效果存在此消彼长的关系。为解决以上问题,首先基于滤波误差技术简化窄带ANC模型,使系统计算量与窄带噪声频带数量相互独立。然后通过自适应混合参数将两个简化的窄带ANC系统进行并行凸组合,其中一个系统拥有最快的收敛速度,另一个系统拥有较低的稳态误差。提出的系统不仅降低了传统窄带ANC系统的计算复杂度,而且在不牺牲降噪性能的情况下提升了系统收敛速度。实验结果表明,提出系统在不牺牲稳态误差的基础上,收敛时间缩短了78%,有效提升了系统收敛性能。

多通道主动噪声控制的自适应滤波算法

为改善自适应主动噪声控制算法在处理非高斯噪声时的性能表现,提出一种优化的自适应滤波算法,能够在多通道噪声控制中获得鲁棒性的变步长动量滤波-x最大混合相关熵。该算法以最传统的滤波-x最小均方算法为基础,利用混合相关熵对非高斯噪声的冲击产生抵消作用,克服传统算法平均噪声衰减量高及稳定性差的问题。仿真结果表明,该算法与其它算法相比具有更快的收敛速度和更好的降噪效果,在高脉冲噪声输入中也表现出最佳的降噪性能。

组合步长的改进仿射投影主动噪声控制算法

为了改善在主动噪声控制(Active Noise Control,ANC)中由不平稳脉冲噪声引起的经典仿射投影算法稳态误差高的缺陷,利用鲁棒类M估计器代价函数对误差信号的饱和特性,将其与权重向量的L2范数约束相结合,提出类M估计器函数仿射投影算法。该算法的收敛精度相较于经典符号仿射投影算法提升3.2 dB。为了进一步提升收敛速度,将组合步长技术引入上述算法来自适应调节权重约束中的步长参数,调节收敛速度与稳态误差之间的矛盾。仿真结果表明,最终提出的算法突破固定步长的限制,可实现更快的收敛速率和更低的稳态误差,相较于已有仿射投影算法,在收敛速度方面提升2倍,在收敛精度方面提高10 dB。该算法可为之后仿射投影算法的研究提供理论指导和实验依据。

主动噪声控制技术(ANC)在商用车上的应用

随着商用车用户对车辆舒适性要求的不断提高,降低驾驶室内部噪声已成为重要的研究课题之一。本文首先对商用车驾驶室内原始噪声进行了分析,发现发动机引起的噪声是其主要成分。根据这一特征建立了主动噪声控制的前馈自适应控制模型,采集实车噪声数据仿真并进行了试验验证。仿真及试验结果表明,运用主动噪声控制技术可以有效地降低商用车驾驶室内由发动机引起的低频周期阶次噪声。

含冲击的车内道路噪声主动控制系统

针对道路噪声主动控制系统中,冲击噪声引起的鲁棒性问题,提出了一种对冲击噪声的主动控制方法。首先,进行了道路噪声采集试验,选取了4个最佳参考信号位置,并采集了道路冲击噪声的数据。然后,基于多通道自适应滤波算法,提出了归一化多通道自适应滤波算法和符号算法相结合的冲击噪声主动控制算法。其次,基于提出的冲击噪声主动控制算法,搭建了道路噪声主动控制系统仿真模型,使用采集到的冲击噪声信号和加速度信号进行了仿真分析。最后,使用选取的4个加速度信号和1个扬声器,控制驾驶员处的道路噪声,进行了道路冲击噪声主动控制试验,验证了方法的有效性。与原有算法相比,该算法的稳定性和降噪效果得到了较大的提升。

一种含次级通道在线辨识的窄带主动噪声控制系统

分析了噪声危害设备产生的谐波噪声,特别是以500 Hz或600 Hz以下的低频成分为对象,介绍了主动噪声控制(ANC)技术的原理、意义及发展现状。在实际声学场所,由于控制系统易受初级噪声功率、残余噪声幅值等因素影响而不稳定。在分析控制系统收敛条件的基础上,通过对系统误差引入一个比例因子从而改进系统模型,并以一维管道为实验平台,基于高速数字信号处理器(DSP)设计了含次级通道在线辨识的主动噪声控制器。实验结果表明,在250 Hz左右的频段上能够达到16 dB的降噪效果。

小波变换自适应滤波器及在主动噪声控制中的应用

讨论了传统的 L MS在信号处理中的不足 ,研究了小波变换自适应算法 (WL MS)的滤波器结构和实现 ,并将其应用于主动噪声控制。仿真结果表明 ,与传统的 L MS算法相比 ,WL

用于分布式主动噪声控制的低复杂度DFxLMS算法

针对大范围降噪的传统多通道主动噪声控制(multi-channel active noise control, MANC)系统计算复杂、降噪性能差且缺乏可扩展性的问题,提出了一种基于扩散协作方法的低复杂度分布式主动噪声控制(distributed active noise control, DANC)系统。该DANC系统开发了一种扩散滤波x最小均方(diffusion filter-x least mean square, DFxLMS)算法。提出的DFxLMS-DANC方案使用次级路径约束,以减少计算开销。仿真结果表明,在4个节点的情况下与基于多误差FxLMS的MANC系统相比,所提出DFxLMS-DANC计算乘法和加法数量分别减少42%和4.6%,所提出的算法在实际的空调噪声环境下仍然可以达到更好的降噪性能。

基于主动射流的汽车后视镜区域气动噪声控制

使用大涡模拟和声扰动方程求解后视镜区域气动噪声的非定常流场和声场.通过比较前侧窗19个测点能量平均总压力级的仿真和试验结果发现,两者仅相差2.3 dB(A),它们频谱变化趋势相同,量值差异较小.在此基础上,建立了主动射流模型,并改变射流位置、方向和速度等参数,采用子域仿真方法得到最优射流方案.将最优射流方案置于整车气动噪声仿真模型中,通过与原始模型对比发现,主动射流增大了后视镜尾部的时均压力,减小了压力梯度,降低了后视镜区域涡流强度,使整车气动阻力系数减少0.002,前侧窗网格节点能量平均的总声功率级降低1.8 dB(A),湍流脉动总功率级降低0.3 dB(A).

一种应对非平稳频率失调的窄带主动噪声控制系统

在窄带主动噪声控制(Active noise control,ANC)系统中,参考信号频率失调(Frequency mismatch,FM)和噪声信号非平稳将会使系统性能下降,甚至失效.本文提出一种基于动量最小均方的改进FM补偿算法,通过在代价函数中引入加权累加的平方误差,提升系统的追踪和收敛能力.并分别与基于滤波-X最小均方(Filtered-X least mean square,FXLMS)、滤波-X递归最小二乘(Filtered-X recursive least square,FXRLS)和变步长滤波-X最小均方(Variable step-size filtered-X least mean square,VSS-FXLMS)算法的主控制系统结合,共同完成系统综合性能的提高.大量仿真分析表明,新的FM补偿算法在非平稳的FM和离散傅里叶系数翻转的条件下仍能保持较高的追踪能力和合理的残余误差.

机动车辆舱室内主动噪声控制系统的设计

针对主动噪声控制技术在改善机动车辆舱室内噪声状况的应用中存在的技术难点，如消除声反馈过程、准确获得参考信号和声学路径的估计等，进行了分析、研究，并在此基础上给出了一种机动车辆舱室内的主动噪声控制系统设计方案。