基于DSP的自适应有源噪声抵消耳罩控制系统设计与实现

发布时间：2017-08-19 19:21

  本文关键词：基于DSP的自适应有源噪声抵消耳罩控制系统设计与实现

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【摘要】：目前,绝大部分有源耳罩采用模拟电路实现控制器。这种控制器的传递函数参数固定、不易调节,而实际噪声常具有非平稳、时变特性,并且传递函数、降噪空间中一些非可控参数常随时间变化,所以,当降噪环境发生变化时,系统抗噪性能明显下降,甚至不稳定,此外,无法处理多通道任务。因此,本论文设计了一种基于DSP的自适应有源耳罩控制系统。论文首先对基于DSP的自适应有源耳罩在市场中的定位及前景做了分析,进而明确了应用场合,并分析了目标场合中的初级噪声及降噪空间特性,制定了系统控制策略和控制任务。然后,从性能角度出发,对不同的系统控制方式、控制器结构及算法做了分析,并确定了控制系统的解决方案。其次,分析了前馈式单通道系统模型。在此基础上,推导了Fx LMS算法,分析了算法性能,并讨论了次级通路建模问题。然后,基于MATLAB软件编写了实现FxLMS算法的程序,在Simulink环境中搭建了前馈式单通道系统模型。仿真结果表明,建立在横向结构FIR滤波器和Fx LMS算法上的自适应有源控制器在处理窄带初级噪声和前馈式单通道系统时具有降噪效果较好的优点,另外,滤波器阶数和收敛因子越大,系统收敛越快,但系统稳定性受到影响。最后,基于DSP设计实现了自适应有源耳罩控制系统,并搭建了实验平台。实验结果表明,该系统能够自动追踪初级噪声统计特性,实时适应降噪环境变化,噪声抑制效果明显,同时,前馈结构保证了优良的稳定性。
【关键词】：DSP 自适应处理 噪声控制 有源耳罩
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB535
【目录】：

• 中文摘要2-3
• Abstract3-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8-10
• 1.2 噪声控制技术概述10-12
• 1.2.1 传统噪声控制方法10
• 1.2.2 有源噪声控制技术10-12
• 1.3 有源噪声抵消耳罩的研究现状12-14
• 1.3.1 模拟式有源耳罩12-13
• 1.3.2 数字式有源耳罩13-14
• 1.4 本文研究的主要内容及章节安排14-16
• 第二章 系统控制任务与系统解决方案16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 系统控制任务16-19
• 2.2.1 基于DSP的自适应有源耳罩应用场合分析16-18
• 2.2.2 初级噪声特性及降噪空间分析18-19
• 2.2.3 系统面临的噪声控制任务19
• 2.3 系统控制方式19-23
• 2.3.1 有源噪声控制系统分类19-20
• 2.3.2 模拟系统与数字系统性能对比分析20
• 2.3.3 前馈系统与反馈系统性能对比分析20-21
• 2.3.4 单通道系统与多通道系统性能对比分析21-23
• 2.3.5 系统控制方式选择23
• 2.4 系统控制器结构与算法23-25
• 2.4.1 自适应滤波基本原理23-24
• 2.4.2 影响滤波器结构选取的因素24
• 2.4.3 FIR滤波器与IIR滤波器性能对比分析24-25
• 2.4.4 控制器结构选型25
• 2.4.5 自适应算法选择25
• 2.5 本章小结25-27
• 第三章 基于FxLMS算法的前馈式单通道系统仿真分析27-48
• 3.1 引言27
• 3.2 前馈式单通道系统模型分析27-29
• 3.3 单通道FxLMS算法29-34
• 3.3.1 算法推导29-31
• 3.3.2 算法性能分析31-34
• 3.4 次级通路建模34-43
• 3.4.1 建模滤波器与误差分析34-37
• 3.4.2 离线建模37-38
• 3.4.3 在线建模38-43
• 3.5 系统仿真与分析43-47
• 3.5.1 仿真软件简介43
• 3.5.2 基于Matlab的FxLMS算法仿真分析43-45
• 3.5.3 基于FxLMS算法的系统Simulink建模及仿真分析45-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 自适应有源噪声抵消耳罩控制系统设计与实现48-64
• 4.1 引言48
• 4.2 DSP技术简介48-49
• 4.3 基于DSP的自适应有源噪声抵消耳罩控制系统设计与实现49-60
• 4.3.1 系统实现方案49-50
• 4.3.2 次级通路辨识方案50-51
• 4.3.3 DSP芯片选型及系统硬件配置51-55
• 4.3.4 外围电路设计55-58
• 4.3.5 软件设计58-60
• 4.4 实验结果分析60-62
• 4.5 非线性问题分析62-63
• 4.6 本章小结63-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 参考文献66-68
• 在学期间的研究成果68-69
• 致谢69

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