本文關(guān)鍵詞： 窄帶ANC系統(tǒng) 動(dòng)量項(xiàng) 性能分析 在線次級(jí)通道建模 混合控制系統(tǒng)　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：噪聲污染已經(jīng)成為僅次于大氣污染和水污染的第三大環(huán)境污染問題。傳統(tǒng)的被動(dòng)噪聲控制(Passive Noise Control,PNC)技術(shù)對(duì)中高頻噪聲有效,但對(duì)低頻噪聲效果不明顯。主動(dòng)噪聲控制(Active Noise Control,ANC)技術(shù)則對(duì)高頻效果不好,而對(duì)低頻噪聲能達(dá)到很好的降噪效果,很好的彌補(bǔ)了PNC技術(shù)的缺點(diǎn)。同時(shí),其控制設(shè)備具有體積小、重量輕、易于控制的優(yōu)點(diǎn)。在各類低頻噪聲源中,由旋轉(zhuǎn)機(jī)器或具有往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置產(chǎn)生的窄帶噪聲帶來的污染不可忽視,尤其隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,此類設(shè)備的大量使用,造成的危害日益嚴(yán)重。在ANC領(lǐng)域中,窄帶主動(dòng)噪聲控制(Narrowband Active Noise Control,NANC)系統(tǒng)相比其它的控制系統(tǒng)能夠更有效的抵消此類噪聲,這使的NANC系統(tǒng)成為ANC領(lǐng)域的一個(gè)重要研究分支,備受關(guān)注。在NANC系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中,初級(jí)噪聲的非平穩(wěn)性,次級(jí)通道的動(dòng)態(tài)變化,以及系統(tǒng)中存在的非相關(guān)干擾噪聲,需要控制算法在保證穩(wěn)態(tài)性能的同時(shí)應(yīng)具有良好的收斂速度和跟蹤能力,增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。如何減小上述因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響,提高NANC系統(tǒng)整體性能,是NANC系統(tǒng)中控制算法需要解決的關(guān)鍵問題。動(dòng)量項(xiàng)技術(shù)具有計(jì)算量小,動(dòng)量因子上下邊界極值確定等優(yōu)點(diǎn),能有效提高系統(tǒng)收斂速度和追蹤性能。因此,把動(dòng)量項(xiàng)技術(shù)引入到NANC系統(tǒng)中,為解決上述關(guān)鍵問題提供新的研究思路。論文以線性NANC系統(tǒng)為研究對(duì)象,從統(tǒng)計(jì)理論和信號(hào)處理的角度開展基于動(dòng)量項(xiàng)的NANC系統(tǒng)研究�；趧�(dòng)量項(xiàng)的NANC系統(tǒng)控制算法所引入的附加項(xiàng)及參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能影響的機(jī)理并不清楚,尚缺乏理論說明。針對(duì)這個(gè)問題,對(duì)基于動(dòng)量項(xiàng)算法下的NANC系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能分析,推導(dǎo)出了基于平均和均方意義下的收斂特性表達(dá)式及穩(wěn)態(tài)的顯示表達(dá)式,并從這些表達(dá)式中分析出引入的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)步長(zhǎng)參數(shù)、穩(wěn)態(tài)誤差以及穩(wěn)態(tài)邊界的影響,從理論上解釋了動(dòng)量項(xiàng)技術(shù)提高系統(tǒng)收斂和跟蹤性能的根本原因,以及給系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能帶來的問題,為算法的改進(jìn)、參數(shù)設(shè)置及實(shí)際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)和依據(jù)。仿真實(shí)驗(yàn)證明了分析的正確性和有效性。針對(duì)初級(jí)噪聲的特征參數(shù)突變產(chǎn)生的非平穩(wěn)問題,需要控制算法在保證穩(wěn)態(tài)性能的同時(shí)應(yīng)具有良好的收斂速度和跟蹤能力。根據(jù)性能分析所獲得的步長(zhǎng)和遺忘因子參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響,提出一種變遺忘因子變步長(zhǎng)濾波-X加權(quán)累加最小均方算法(VFVS-FXWALMS)。首先,利用互相關(guān)的誤差信號(hào)構(gòu)建了變遺忘因子策略克服固定遺忘因子對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的影響;然后結(jié)合變步長(zhǎng)思想,利用遺忘因子極值范圍確定的特點(diǎn)構(gòu)造了變步長(zhǎng)策略,不僅繼承了變遺忘因子策略的優(yōu)點(diǎn),而且進(jìn)一步提高了算法的穩(wěn)態(tài)性能。仿真實(shí)驗(yàn)表明提出的算法能夠獲得更優(yōu)的遺忘因子和步長(zhǎng)參數(shù)值,從而在保證穩(wěn)態(tài)性能下提高了系統(tǒng)的收斂速度和跟蹤能力,同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,有效提升了NANC系統(tǒng)的整體性能。在基于輔助噪聲的在線次級(jí)通道建模方法中,作為激勵(lì)信號(hào)的輔助噪聲不僅影響了NANC子系統(tǒng)的收斂,而且還增加了誤差噪聲能量。此外,在線建模的速度以及對(duì)變化的次級(jí)通道的跟蹤能力也制約著系統(tǒng)的性能。現(xiàn)有的一些基于輔助噪聲的在線次級(jí)通道建模方法都是用于寬帶ANC系統(tǒng),無法應(yīng)用到NANC系統(tǒng)。針對(duì)上述問題,提出一種基于遺忘因子輔助噪聲能量策略的在線次級(jí)通道建模NANC算法。該算法利用變遺忘因子策略能夠很好的反應(yīng)系統(tǒng)收斂狀態(tài)的特點(diǎn)以及其極值范圍明確的特點(diǎn),構(gòu)建輔助噪聲能量策略,使輔助噪聲能量能夠跟隨系統(tǒng)的收斂狀態(tài)自適應(yīng)的調(diào)整。仿真實(shí)驗(yàn)表明提出的算法不僅能夠獲得較好的建模精度和更快的收斂速度,而且提高了系統(tǒng)的降噪量。針對(duì)NANC系統(tǒng)中出現(xiàn)的非相關(guān)干擾噪聲降低系統(tǒng)性能的問題,基于傳統(tǒng)思想的混合結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)算法由于采用共同誤差(Common Error,CE),造成各子系統(tǒng)耦合過緊,產(chǎn)生相互干擾,降低了系統(tǒng)的收斂速度。在此基礎(chǔ)上,提出一種新的混合結(jié)構(gòu)NANC系統(tǒng)算法,該算法把正弦噪聲抑制(SinusoidalNoise Cancellation,SNC)子系統(tǒng)引入到傳統(tǒng)混合結(jié)構(gòu)控制算法中,為其它子系統(tǒng)提供合適的誤差信號(hào),使其能夠相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行,減少由共同誤差造成的相互干擾問題,提高系統(tǒng)的收斂性能。同時(shí)提出一種性能優(yōu)化策略,使系統(tǒng)在收斂過程中自適應(yīng)的選擇更優(yōu)參數(shù),進(jìn)一步提高系統(tǒng)的收斂性能。仿真實(shí)驗(yàn)表明提出算法的收斂性能要優(yōu)于傳統(tǒng)的控制算法。
[Abstract]:In order to solve the problem , it is not clear that the control device has the advantages of small volume , light weight and easy control . In the field of ANC , the control device has the advantages of small volume , light weight and easy control . This paper proposes a new hybrid structure NANC algorithm based on forgetting factor strategy , which can improve the convergence speed and tracking ability of the system .

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB535

【參考文獻(xiàn)】

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1 于志;劉劍;劉丹;孫金瑋;;Adaptive ANFIS-based filter for active control of sinusoidal primary noise in nonlinear path[J];Journal of Harbin Institute of Technology;2011年05期

2 陳克安,G.H.柯譜曼;基于平面聲源實(shí)施結(jié)構(gòu)聲輻射有源控制的理論研究[J];聲學(xué)學(xué)報(bào);2003年04期

3 肖椽生;徐健;李曉東;;虛擬傳聲器在有源抗噪聲護(hù)聽器的應(yīng)用[J];聲學(xué)學(xué)報(bào);2010年02期

4 田靜;房間聲場(chǎng)的簡(jiǎn)正方式有源控制[J];聲學(xué)學(xué)報(bào);1996年S1期

5 陳端石,關(guān)元洪;噪聲主動(dòng)控制研究的發(fā)展與動(dòng)向[J];應(yīng)用聲學(xué);2001年04期

6 唐俊;王同慶;;基于壓電智能材料的自適應(yīng)吸聲實(shí)驗(yàn)研究[J];振動(dòng)與沖擊;2011年03期

7 玉昊昕;陳克安;胡涵;馬璽越;;有源通風(fēng)隔聲窗降噪效果影響因素的實(shí)驗(yàn)研究[J];噪聲與振動(dòng)控制;2012年03期

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本文編號(hào)：1472365