基于动量LMS算法的频率偏移补偿窄带ANC系统研究

发布时间：2017-09-24 19:17

  本文关键词：基于动量LMS算法的频率偏移补偿窄带ANC系统研究

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【摘要】：在当今工业社会中，由于工业化进程加快，三大环境污染之一的噪声污染已经变得越来越难治理。如何使噪声污染远离人们的生活已经变成了一项热门的研究方向。 相较于传统的噪声控制，主动噪声控制技术（Active Noise Control，ANC）在低频噪声的处理具有很大的优势，成为近年来研究领域比较热门的研究方向。在实际应用中，大部分的应用环境都可以简单抽象为一维管道，所以管道噪声的消除又成为人们在实验室模拟实际环境时的热点。另一方面，频率失调（Frequency Mismatch，FM）是窄带ANC系统不可避免的。参考信号的频率检测误差也存在非平稳因素。 针对频率失调问题，本文提出了两种改进的频率补偿算法：动量LMS频率失调补偿算法和双变步长频率失调补偿算法。这两种算法均与VSS-FXLMS主控制器结合，共同提高系统的综合性能，解决了系统非平稳频率失调问题。 本文主要研究内容如下： 首先，介绍ANC从过去到现在的发展历程，同时对ANC结构种类罗列并分析利弊，针对不同环境选择合适的结构进行应用，也对在ANC领域应用较广的自适应滤波算法分析对比。 其次，提出动量LMS频率偏移补偿算法的理论推导，该算法受MomentumLMS算法启发，在代价函数中加入遗忘因子，使传统补偿环节对前面时刻频率检测误差进行加权，提高了系统的补偿效果。 然后，由于在动量LMS算法基础上，希望加快系统收敛速度，在补偿环节引入变步长算法，提出了双变步长频率偏移补偿算法，，该算法吸收了变步长算法在收敛速度上的优势，增强了系统的收敛性能。 最后，利用已有ANC管道系统，用声级计测试两种频率失调补偿算法，得出最终噪声消除曲线。同时，对两种算法进行比对，分析各自利弊，整理数据，指出实验的不足之处。
【关键词】：窄带ANC 频率偏移补偿 动量LMS算法 双变步长补偿算法
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB535
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 主动噪声控制技术的发展及研究现状9-12
• 1.2.1 主动噪声控制技术的早期发展9-10
• 1.2.2 ANC 技术的国内外研究现状10-12
• 1.3 窄带 ANC 系统频率偏移补偿算法的研究现状12-13
• 1.4 本文的研究内容13-14
• 第2章 有源噪声控制技术理论14-24
• 2.1 ANC 系统的介绍14-17
• 2.1.1 主动噪声控制原理14-15
• 2.1.2 有源噪声控制器的结构15-17
• 2.2 自适应滤波器理论17-19
• 2.2.1 自适应滤波器原理17-19
• 2.2.2 自适应滤波算法19
• 2.3 有源噪声控制算法19-22
• 2.3.1 FXLMS 算法的推导19-20
• 2.3.2 FXRLS 算法20-21
• 2.3.3 窄带变步长 FXLMS 算法21-22
• 2.4 传统 ANC 系统频率偏移补偿算法22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 基于动量 LMS 频率偏移补偿窄带 ANC 系统24-32
• 3.1 引言24
• 3.2 动量 LMS 频率偏移补偿算法24-27
• 3.2.1 系统结构24-25
• 3.2.2 动量 LMS 频率偏移补偿算法25-27
• 3.3 仿真实验结果27-31
• 3.3.1 仿真实验结果27-29
• 3.3.2 结论29-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 双变步长频率偏移补偿算法研究32-40
• 4.1 引言32
• 4.2 双变步长频率偏移补偿算法32-33
• 4.2.1 系统结构32-33
• 4.2.2 双变步长频率偏移补偿算法33
• 4.3 仿真实验及分析33-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第5章 实验方案与结果分析40-46
• 5.1 ANC 实验方案设计40-42
• 5.1.1 ANC 系统的实验设备40-42
• 5.1.2 ANC 系统硬件结构42
• 5.2 实验结果及分析42-45
• 5.2.1 动量 LMS 频率偏移补偿算法实验42-44
• 5.2.2 双变步长频率偏移补偿实验44-45
• 5.3 本章小结45-46
• 结论46-47
• 参考文献47-52
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文52-54
• 致谢54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：912998