主动噪声控制系统次级通道在线建模的方法

在主动噪声控制系统中,次级通道建模的准确与否严重地影响着控制系统的抵消性能。提出了一种基于广义S形变步长归一化最小均方算法次级通道在线建模方法,通过在步长参数和误差信号之间建立广义S形函数,得到变步长参数,并引入辅助噪声功率调整策略。在保证系统稳定的情况下,提高了系统的收敛速度,消除了辅助噪声对残余噪声的影响。实验结果表明,上述方法有效地提高了收敛速度,减少了稳态误差,取得了良好的降噪性能。

一种基于梯度下降的次级通道在线建模有源噪声控制算法

针对前馈式有源噪声控制系统中次级通道在线建模精度低及建模信号与控制信号相互影响的问题,提出一种基于梯度下降的次级通道在线建模有源噪声控制算法。根据主动控制环节与建模环节的误差能量比,分别调节两个环节的收敛因子,利用主动控制收敛因子和建模收敛因子的调节方式减小二者的相互干扰。在建模收敛因子调整过程中引入梯度下降方法,对步长设置检测阈值,当步长达到阈值,对收敛因子采取梯度变化。仿真结果表明,针对混频信号的有源噪声控制,这种算法对比已有算法能获得较快的建模收敛速度和较低的稳态误差,且可以获得较高的降噪量。

一种用于自适应有源噪声控制的在线次级通道建模方法

针对前馈式自适应有源降噪系统次级通道在线建模问题,首先分析比较已有的在线次级通道建模方法,给出了各自的优缺点。在此基础上提出了一种基于Fx LMS算法的在线次级通道建模方法,该方法使次级通道建模步长随干扰信号和建模白噪声信号功率自适应更新,降低了初级噪声对建模的不利影响,并利用误差信号相关值和初级噪声能量来更新控制滤波器步长,有效降低了突发随机噪声对系统稳定性的影响。计算机仿真结果表明,该方法显著提高了次级通道模型的精度和系统收敛速度,取得更好的降噪效果。

ANC次级通道在线建模的辅助噪声控制方法

主动噪声控制(ANC)系统中利用辅助噪声作为激励信号对次级通道建模的方式,对系统达到稳态的残余噪声有较大的影响。本文提出了一种适用于次级通道在线建模的辅助噪声控制方法。引入两个自适应门限来控制辅助噪声的注入和停止:当次级通道的建模精度足够时,停止注入辅助噪声对次级通道建模,以减小稳态噪声残余;当次级通道发生变化时,重新注入辅助噪声,以跟踪次级通道的变化。仿真结果表明了提出算法的有效性。

基于峰值预滤波次级通道在线建模的主动噪声控制系统

传统白噪声激励在线建模主动噪声控制(ANC)系统,次级通道对激励源的响应在一定程度上会干扰控制滤波器的迭代,而且会增大系统收敛后的声场能量。针对这一问题,一种新的、用于窄带噪声抵消的在线建模ANC系统被提出:利用峰值滤波器对真实次级通道进行重构,新的传递函数能够不失真地重现待抵消噪声所在频段的次级通道频率响应,并对其它频段进行抑制。最后利用该系统对舰船辐射线谱噪声进行了主动控制计算机仿真试验。结果表明:该系统简化了次级通道的传递函数,减少了白噪声对控制滤波器的干扰,提高了系统性能,并降低了系统收敛后的声场残余能量。

初级通道前馈-反馈混合在线建模的车内路噪控制

在传统FxLMS算法原次级路径基础上,添加初级通道和次级通道的逆在线建模子系统。其中初级通道在线建模子系统以初级噪声和误差信号作为初级通道在线建模的参考信号,具有前馈-反馈特征,可自动辨识初级通道变化。次级通道的逆在线建模子系统以初级通道在线建模子系统输出信号为训练信号,能够抵消次级通道对次级噪声特性影响。在沥青路、石砖路和石渣路3种路面进行实车信号采集,采用四轮轮芯及对应悬架的振动信号作为参考信号、主驾驶头枕处麦克风采集的噪声信号作为初级噪声信号进行仿真控制实验。结果表明,改进算法对上述3种路面所激励路噪均取得比FxLMS算法更好的控制效果,初级通道在线建模子系统能在初级通道未知的情况下对后者高精度跟踪估计。

一种用于有源降噪耳机系统的次级通道建模技术

实现了一种用于有源降噪耳机的次级通道建模方法,这种方法采用音乐片段作为激励信号,引入一个自适应误差预测器克服次级通道建模过程中遇到的干扰的影响,使得建模精度更高。对预测器中不同的延迟进行分析讨论,得出最佳延迟等于次级通道脉冲响应长度的结论。实验表明,这种方法能够较好地剔除窄带干扰对建模的影响,具有较高的实用价值。

无次级通道建模有源噪声控制算法的实验研究

以管道中有源噪声控制为实验平台,基于ADSP21161N数字信号处理评估板实现了本文作者早先提出的不需要次级通道建模的基于LMS方法的四方向搜索型有源控制算法,并给出了该算法在实际应用中收敛系数的选取原则。针对单频和多频噪声的实验结果表明,前人两方向搜索型有源控制算法在大部分频率上都能收敛,但在次级通道相位为±90°的频率不能收敛,而本文作者所提出的四方向变收敛系数搜索型算法,在所有频率都能快速收敛。

基于动量LMS算法的变步长次级路径在线建模ANC系统

针对ANC系统收敛速度慢、稳定性差、次级通道建模精度低,以及降噪性能弱的问题,提出了动量LMS算法。采用宽带前馈型主动噪声控制的结构进行系统设计,有效处理非周期低频噪声信号;设计动量LMS算法,对次级通道路径进行实时在线建模;提出利用建模精度ΔS的变化来决定步长变化的2种方法,并在LMS算法基础上增加了2个动量项。仿真结果表明,所提2种方法有效地提高了ANC系统的降噪性能、算法的收敛速度及建模精度,降噪量最高分别可达17 dB,16 dB。

板振动的无需次级通道建模的分散式前馈控制方法研究

针对板的振动,提出一种无需次级通道建模的分散式前馈控制方法。该前馈控制方法不需要结构的物理信息,并且能够控制板在非共振频率处的线谱振动。采用压电片和加速度计分别作为执行和传感元件,建立了简支板振动主动控制的理论模型和实验系统。提出了分散式前馈控制策略,并分析了无需次级通道建模的分散式前馈控制算法的稳定性。提出一种内模滤波器将加速度信号转变为速度信号,并补偿抗混叠滤波器和平滑滤波器的频率响应,使执行器和传感器保持同位配置。通过仿真和实验验证了该算法的有效性。

一种不需要次级通道建模的有源噪声控制算法

对有源噪声控制的研究,绝大部分都是建立在次级通道已知的基础上,或者通过在线或离线辨识来建模次级通道,通过分析滤波-XLMS(FXLMS)算法收敛的几何特性实现有源噪声的无模型控制。子带技术是将信号通过不同频带的滤波器,把信号分解到不同频带的子带中,对各子带信号分别进行相应的处理,并减少处理时间。将两者相结合,运用子带技术,采用过采样无延迟子带结构消除单频噪声、窄带噪声以及宽带噪声,降噪效果明显。相比传统的XLMS滤波算法,该算法降低了运算量,且实现结构简单。

管路脉动有源控制邻频插值次级通道建模方法

管路脉动有源控制系统中,泵源工作时产生的线谱噪声会对次级通道辨识结果造成较大误差。为解决泵源运行状态下次级通道建模的问题,理论分析了泵源关闭和启动两种状态下给次级通道建模造成的影响。设计了邻频插值次级通道建模的方法,有效地避开了线谱噪声源。该方法首先辨识得到待建模频率点ω0处相邻两侧频率点的次级通道模型,并提取两侧频率点处模型的幅值和相位,对其线性插值作为ω0处次级通道的幅值和相位特征。在管路脉动有源控制实验系统中,利用邻频插值建模方法进行了建模实验,验证了方法的可行性,并将模型应用在改进后的FxLMS算法中,在实验系统中取得了多根线谱均在25 dB以上稳定的控制效果。

fMRI扫描噪声有源控制系统的次级通道建模

目的采用一种附加高斯白噪声的次级通道离线建模方法,来获取有源主动降噪系统次级通道传递函数估计值。材料与方法利用LabVIEW FPGA终端来设计噪声采集程序,将采集的信号送给上位机,在上位机实现次级通道建模,然后利用次级通道传递函数的估计值,完成对有源噪声控制系统的仿真,并分析了仿真的结果。结果建立了次级通道的参数模型,最终在有源噪声控制系统仿真的过程中,可以取得19 dB(与原噪声幅值相比)左右的降噪效果。结论基于LabVIEW开发环境,实现了次级通道离线建模和有源噪声控制系统的仿真实验,为接下来进一步实现噪声的实时控制,搭建了一个很好的平台。

一种基于延迟系数技术的次级通道在线辨识新方法

工程中控制目标区域改变、误差传感器位置变化或其他因素会引起的次级通路的实时改变,精确的辨识次级通道传递函数可以有效的提高噪声主动控制效率。基于人工延迟系数技术提出一种新的次级通道在线辨识方法,推导出主动控制环节收敛步长和次级通路建模环节收敛步长的调整表达式,从收敛性能和算法计算量两方面跟传统算法进行比较,得出其改进优势。给出新的附加噪声功率控制策略,实现对附加随机噪声功率的调节,在保证系统稳定的情况尽量消除其对残余噪声的影响。最后,进行了算法仿真和噪声主动控制实验,结果表明该算法具有收敛性好,降噪性能高的特点。

一种强干扰下有源噪声控制系统中次级通道建模方法

提出一种利用时间扩展脉冲(TSP)的建模方法,通过时间平均降低宽带干扰,利用自适应预测器抵消窄带干扰。仿真结果表明,该方法实现了强环境噪声中次级通道的精确建模。

采用限定记忆极限学习机的过热汽温逆建模研究

针对常规极限学习机随着学习次数增加增益矩阵慢慢趋于零、学习算法逐渐失去修正能力而出现"数据饱和"的问题,提出了限定记忆极限学习机算法。该算法在学习过程中每增加一个新数据信息,就去掉一个旧数据信息,权值的学习只依赖于限定个数的最新数据信息,从而避免出现"数据饱和"。通过分析隐含层数据矩阵的特点,利用分块矩阵计算方法推导了限定记忆极限学习机在线学习算法。将该算法应用于参数时变的过热汽温对象逆模型的辨识,仿真实验结果表明:该算法能有效克服"数据饱和"问题,提高计算精度,是一种实用有效的过热汽温对象逆建模算法。

基于次级通道在线辨识新算法交叉更新ANC系统

针对有源噪声消除(ANC)系统在室内噪声消除应用中收敛速度慢、降噪量小的问题,提出了基于次级通道在线辨识新算法交叉更新有源噪声控制系统。次级通道在线辨识新算法基于FxLMS算法来更新控制滤波器权值:使用变步长LMS(VSS LMS)算法的建模滤波器用于对次级路径进行建模;使用修改的牛顿LMS(LMSN)算法的第3个自适应滤波器用来消除误差信号与参考输入信号相关的信号,提高建模滤波器的建模精度和收敛速度。仿真结果表明,提出的结构提高了整个系统收敛速度,改善了降噪性能。

面向工程应用的在线建模主动噪声控制方法改进

通常在主动噪声控制系统中采取次级路径在线建模方式会带来更大计算量以及容易导致系统不稳定,使该方法一直难以得到工程应用。针对此问题,该研究提出面向工程应用的改进措施,具体包括:在次级路径建模环节采取次级声源依序发声方式以消除次级路径相互耦合的影响,增强系统稳定性;在噪声控制环节采用多通道快速算法降低计算量,减少系统信号处理负荷。经MATLAB软件进行仿真效果验证之后,基于NI-PXI平台开展主动噪声控制试验,结果表明,采用以上措施成功降低了计算量、改善了系统稳定性,取得了较好的降噪效果,各位置的平均降噪量能达13 dB以上,关键频率处降噪量能达18 dB以上,具备工程应用的可行性。

基于误差通道并行建模的主动控制系统

提出了基于误差通道并行在线建模算法的主动控制系统,该系统同时采用3个自适应滤波器,并且通过引入一个延迟单元,以保证滤波器解的唯一性。数学分析和仿真实验结果表明,该控制算法能获取误差通道的无偏估计,并可降低主动降噪系统总体代价。

一种在线建模信号分段调控的有源噪声控制算法

在前馈有源噪声控制系统中,在线建模模块需附加建模信号,当控制系统接近收敛时,建模信号的存在会导致系统降噪性能变差。针对此问题,提出一种在线建模信号按能量进行分段调控的算法,改进了建模滤波器的更新方式。针对变压器噪声源,不同算法的仿真对比分析结果表明,改进算法对宽带低频信号有更好的控制效果,不仅提升了系统降噪量,也加快了建模误差的收敛速度。