基于FPGA的主动噪声控制系统设计

发布时间：2021-09-05 09:52

　　基于主动噪声控制（ANC）系统中Fx LMS改进算法,提出一种新的现场可编程门阵列（FPGA）硬件实现结构。结构通过运用状态机产生的控制信号来控制ANC系统各个模块的运行,并为了加快误差信号的收敛速度采用了并行的链接方式。该Fx LMS改进算法结构采用Altera Quartus II开发平台设计和综合,在Altera DE2提供的Cyclone II FPGA开发板上实现。仿真结果表明:在Altera Cyclone II硬件实现中仅使用了22个嵌入式乘法器中和6%的逻辑单元,并且ANC系统的降噪性能和收敛速度都得到了提高。 

【文章来源】：传感器与微系统. 2020,39(05)CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

FxLMS改进算法结构

对改进后的Fx LMS算法在Quartus II上进行硬件结构仿真，硬件结构模块如图4所示。ANC系统由一块Cyclone IIFPGA板和WM8731音频编解码器组成。WM8731音频编解码器有两个端口，音频的输入和输出，并且音频输入由左右线组成。为了将输入信号从模拟转换为数字信号，WM8731音频编解码器采用具有过采样技术[11]的Sigmadelta模/数转换器(ADC)，采样率为8～96 k Hz，采样位数为16～32位。ANC系统FPGA中Fx LMS改进算法框图的硬件实现共有5个模块组成，分别是:权值更新模块、FIR滤波器模块、控制模块、乘累加运算模块和性能检查模块。

1)权值更新模块:在每次完成滤波器抽头系数更新时存储并提供新的滤波器抽头系数。具有3个输入，包括随机白噪声v(n)、误差信号f(n)和μs(n)。其中μs(n)应用等式(8)中计算的值。另外，利用输入信号x(n)，误差信号f(n)和μw计算控制滤波器系数。如图5所示，来自滤波器块的输出信号是RAM的输入。此外，系统通过激活WE＿C控制抽头系数DP＿RAM中保存新的滤波器系数，计数器产生滤波器系数的“读地址”。En＿cnt＿cr用于从抽头系数DP＿RAM读取地址的控制信号;En＿cnt＿cw用于在抽头系数DP＿RAM中生成“写地址”;系统将误差信号和步长相乘，并通过激活En＿Reg＿Emue控制信号将它们存储在寄存器中。

【参考文献】：
期刊论文
[1]改进自适应对消算法在工业噪声处理中的应用[J]. 茅正冲,涂文辉.  传感器与微系统. 2017(03)
[2]基于次级通道在线辨识新算法的振动主动控制[J]. 浦玉学,张方,姜金辉,徐菁,蒋祺.  振动.测试与诊断. 2016(01)



本文编号：3385129