【基于無線的有源噪聲控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)8800字（論文）】

基于無線的有源噪聲控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)目錄TOC\o"1-3"\h\u21169第1章緒論 1172251.1研究背景 1228681.2研究目的及意義 1289081.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2106041.3.1國外研究現(xiàn)狀 273661.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 323576第2章有源噪聲控制系統(tǒng)的構(gòu)造 4169502.1有源噪聲控制系統(tǒng)的自適應(yīng)算法 448772.2有源噪聲控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu) 422142.3次級通路 523154第3章無線有源噪聲控制系統(tǒng)的設(shè)計 7195803.1無線有源噪聲控制系統(tǒng)設(shè)計 76443.2反饋無線有源噪聲控制系統(tǒng)算法 813480第4章適用無線誤差麥克風(fēng)的有源噪聲控制算法研究 10305804.1無線誤差麥克風(fēng)有源噪聲控制系統(tǒng) 10249794.2同步擾動算法 114384第5章結(jié)論與展望 13267355.1結(jié)論 13249735.2展望 1324973參考文獻 15第1章緒論1.1研究背景隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，人們在享受科技進步帶來的智能化、和諧生活的同時，也受到噪音的困擾。噪聲是物體不規(guī)則振動所產(chǎn)生的不同頻率、不同強度的混合聲音，從不同角度干擾人們的生產(chǎn)和日常活動。不規(guī)律的噪音不僅會損害人的聽力，還會導(dǎo)致各種嚴重的疾病。如果人經(jīng)常處在嘈雜的環(huán)境中，聽覺系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、自身免疫系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)都會受到不同程度的不可逆轉(zhuǎn)的損害。更嚴重的是，噪聲還可能對眼球、人體內(nèi)分泌器官和胎兒宮內(nèi)發(fā)育等視覺器官產(chǎn)生一定的影響，對胎兒的健康生長造成不同程度的危害。為人類的身體和心靈。隨著基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展和各領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的快速進步，人們的生活質(zhì)量不斷提高，包括機器人、洗碗機、空氣凈化器和鐵路高速等交通工具和設(shè)備不斷進入市場。在人們的日常生活中，這些工具和機器造成的噪音污染已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。聲源、傳播路徑和傳播前景是聲波傳播過程中的三個關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)的噪聲處理方法是被動噪聲控制，即在產(chǎn)生噪聲或傳播噪聲或接收噪聲點時設(shè)置障礙和屏蔽保護模式，以防止傳播噪聲。例如發(fā)動機隔聲壁就是噪聲源。為防止聲音傳播，建設(shè)單位應(yīng)當在經(jīng)過人民居住區(qū)的公路、鐵路對面設(shè)置隔聲墻。在接收點設(shè)置耳塞和日常生活中佩戴的耳塞，隔離噪聲的傳播。這些噪聲控制方法在日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，但經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，負噪聲控制方法對中、高頻頻段的噪聲有較強的控制效果。波長短，偏航能力弱。而低頻噪聲具有波長長、偏航能力強的特點。被動噪聲控制對低頻噪聲的控制效果較差。要想提高低頻噪聲的控制效果，就必須大大增加被動噪聲控制元件的音量、音量和成本。因此，被動噪聲控制一般只適用于中頻降噪和高等教育。被動噪聲控制方法有很多，包括吸聲、反擴散、衰減等。這些控制方法主要是利用真空區(qū)來防止噪聲的傳播。具有特殊結(jié)構(gòu)的超級材料，降低噪音。1.2研究目的及意義由于聲波在中高頻段的偏航能力較弱，被動噪聲控制技術(shù)可以很好地處理中高頻段更高的噪聲。被動噪聲控制技術(shù)由于其影響小，很少應(yīng)用于低頻噪聲場景。為了克服被動噪聲控制方法的缺點和局限性，根據(jù)需要提出了有源噪聲控制技術(shù)。有源噪聲控制又稱有源噪聲控制技術(shù)。它的控制原理是形成同幅反相的“抗噪聲”聲波。在目標控制區(qū)域，“抗噪聲”聲波與“噪聲”聲波重疊并被抵消。這兩種聲波是按大小順序產(chǎn)生的。其余的噪音都太小了，這一過程可以很容易地擴展到三維空間，這樣以來，有源噪聲控制系統(tǒng)建立了一個“抗噪聲”聲場，形成一個很大的安靜源區(qū)域。有源噪聲控制系統(tǒng)不僅能有效地控制低頻噪聲，而且控制系統(tǒng)的總體尺寸比被動噪聲控制系統(tǒng)小，具有較強的適應(yīng)性，而且它很容易移動。隨著電聲技術(shù)的發(fā)展和自適應(yīng)濾波理論的提出，有源噪聲控制技術(shù)得到了進一步的發(fā)展，其效果越來越顯著。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)于傳統(tǒng)的被動噪聲控制系統(tǒng)，成本相對較低。隨著技術(shù)的進步和人類社會的發(fā)展，有源噪聲控制技術(shù)將在低頻噪聲控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。主動降噪耳機因其良好的降噪效果而得到了廣泛的認可和推廣。他們的商業(yè)成功再次引發(fā)了對主動降噪耳機的需求目前，各種有源噪聲控制算法層出不窮，算法的計算量也在不斷增加。同時,為了追求更大的噪聲控制范圍,多通道有源噪聲控制系統(tǒng)的部署,越來越廣泛,和通信系統(tǒng)越來越復(fù)雜的突然增加的工作負載部署和維護系統(tǒng)與數(shù)字處理密切相關(guān)。對硬件資源的需求也越來越高。本文在閱讀大量文獻的基礎(chǔ)上，針對常見的噪聲污染和難點問題，深入分析和研究了各種有源噪聲控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和算法?；跇藴仕惴ǖ挠行院涂尚行?，本文試圖解決有源噪聲控制系統(tǒng)中計算量大、部署維護困難的問題。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1國外研究現(xiàn)狀有源噪聲控制的最初想法起源于國外，20世紀30年代，德國學(xué)者Paulleogg在他的專利“消除聲音波動的過程”中首次提出了有源噪聲控制的概念，但當時受到科學(xué)的限制，有源噪聲控制技術(shù)的技術(shù)水平、硬件條件和實現(xiàn)對電子設(shè)備提出了很高的要求，但并不能取得有意義的效果。通過控制系統(tǒng)的研發(fā)和自適應(yīng)濾波等數(shù)字信號處理技術(shù)的突破，ANC技術(shù)再次進入了視覺研究領(lǐng)域，在理論和應(yīng)用方面也有了一定的發(fā)展。該控制單元能夠獨立跟蹤噪聲特性，處理各種形狀的噪聲，在噪聲控制的大小和階段具有一定的抗干擾能力和自適應(yīng)處理能力。20世紀80年代，Burgress首先提出了將自適應(yīng)濾波理論應(yīng)用于有源噪聲控制系統(tǒng)的思想，提出了次級軌跡的概念和模型，并提出了一種基于FXLMS的算法。隨著理論研究的深入，有離線次級路徑建模和在線次級路徑建模。20世紀90年代，ANC技術(shù)迎來了另一個發(fā)展機遇。英國南安普頓大學(xué)的Elliot教授完成了直升機多通道噪聲控制系統(tǒng)的開發(fā)，并成功地將該系統(tǒng)應(yīng)用到一架支線飛機上。同時，Elliott算法將FXLMS算法擴展為一種針對多故障信號的算法，即多通道FXLMS算法。1.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀國外對有源噪聲控制技術(shù)的研究較早。與國內(nèi)的研究相比，有源噪聲控制技術(shù)的理論研究和應(yīng)用發(fā)展都比較成熟。我國對有源噪聲控制技術(shù)的研究較國外稍晚。主要由哈爾濱工程大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院聲學(xué)研究所和南京大學(xué)共同實施。最初的研究主要集中在空間和軍事科學(xué)領(lǐng)域，如管道、船體、坦克和車輛場景。然而，隨著信息技術(shù)的發(fā)展和普及，信息技術(shù)在日常生活和醫(yī)療中的應(yīng)用越來越廣泛。國內(nèi)學(xué)者和專家也進行了深入的研究，取得了許多成果。1993年，西北工業(yè)大學(xué)的陳克安教授首次出版了一本關(guān)于中國有源噪聲控制的書。1994年，中國科學(xué)院聲學(xué)研究所成功研制了基于雙四階網(wǎng)絡(luò)的模擬反饋電路和高效模擬耳塞。為了降低噪聲，噪聲在3-4個八度的低頻下衰減10-18DB。將清華大學(xué)的反饋結(jié)構(gòu)與前端反饋結(jié)構(gòu)相結(jié)合，在模擬電路中完成了混合結(jié)構(gòu)主動消聲耳機的仿真實驗。哈爾濱工程大學(xué)在水下噪聲主動控制方面做了大量的研究。隨著有源噪聲控制技術(shù)的深入和廣泛應(yīng)用，以及實際應(yīng)用中噪聲場景的復(fù)雜性，一些研究者對自適應(yīng)算法進行了改進和擴展。從算法開始，從自適應(yīng)濾波器到主動濾波器，討論了噪聲控制系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)。第2章有源噪聲控制系統(tǒng)的構(gòu)造2.1有源噪聲控制系統(tǒng)的自適應(yīng)算法根據(jù)聲波干涉相消的物理原理，ANC系統(tǒng)次級揚聲器發(fā)出的“抗噪聲”聲波與主噪聲源的相關(guān)性越大，噪聲水平越低。消除后的殘差和噪聲控制效果更加明顯。因此，ANC系統(tǒng)的控制效果取決于自適應(yīng)控制濾波器的輸出y(n)與基本噪聲源的相關(guān)性。因此，自適應(yīng)控制濾波器的選擇和控制算法的確定對于建立一個良好的自適應(yīng)控制系統(tǒng)是非常重要的。在有源噪聲控制系統(tǒng)中，當聲波在空間中傳播時，會出現(xiàn)衰減現(xiàn)象。聲噪聲會被采集到傳聲器的參考信號中，而傳聲器的位置誤差是不同的?！翱乖搿甭暡ㄓ纱渭墦P聲器輸出，麥克風(fēng)位置不正確。聲波的“抗噪”接收過程是另一種現(xiàn)象?？紤]到這一現(xiàn)象，有必要估計參考傳聲器到誤差傳聲器和次級傳聲器到誤差傳聲器的傳播路徑。從麥克風(fēng)參考到麥克風(fēng)故障的傳播路徑稱為基本路徑，從麥克風(fēng)故障到麥克風(fēng)故障的傳播路徑稱為次要路徑?？紤]到初始軌跡和次級軌跡的存在，如果采用LMS等自適應(yīng)控制算法來控制噪聲，則控制系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。為了避免位置不穩(wěn)定，在自適應(yīng)控制系統(tǒng)中必須使用FXLMS算法。在FXLMS算法中，通過次級路徑傳遞函數(shù)對參考信號進行濾波后，得到濾波后的參考信號，再將濾波后的參考信號傳遞給控制濾波器。自適應(yīng)控制濾波器接收到參考信號和誤差信號后，在自適應(yīng)算法中開始迭代過程，并更新濾波器的權(quán)系數(shù)，以達到噪聲控制的目的。2.2有源噪聲控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)有源噪聲控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大致分為三類∶前饋控制、反饋控制以及混合控制。一套前饋控制結(jié)構(gòu)的有源噪聲控制系統(tǒng)實現(xiàn)起來并不復(fù)雜，而且收斂速度較快，且具有良好穩(wěn)定性的特點。在前饋控制結(jié)構(gòu)中，參考信號的獲取可以采用聲學(xué)或者非聲學(xué)的方法，并且控制濾波器的輸出與參考信號密切相關(guān)?；谧赃m應(yīng)迭代過程的數(shù)字處理器分離，將誤差傳聲器從數(shù)字處理器中分離出來，通過采樣傳輸將誤差信號發(fā)送到數(shù)字處理器、收音機?？紤]到無線通信中的抖振效應(yīng)會改變算法中的次級路徑，不需要研究。在一些實際應(yīng)用場景中，由于無法準確地獲取參考信號，前饋結(jié)構(gòu)的有源噪聲控制系統(tǒng)便無法部署。但是在反饋結(jié)構(gòu)中，參考信號是由控制系統(tǒng)根據(jù)誤差信號構(gòu)造出來的，從而不需要對噪聲源信息進行獲取，這樣就可以在更多條件受限的環(huán)境中部署有源噪聲控制系統(tǒng)。但是反饋結(jié)構(gòu)中的參考信號穩(wěn)定性不足，會導(dǎo)致反饋系統(tǒng)中降噪效果不穩(wěn)，并且對于帶寬較寬的噪聲，反饋結(jié)構(gòu)的控制效果也不穩(wěn)定。前饋有源噪聲控制系統(tǒng)需要通過技術(shù)手段對噪聲源進行采集得到參考信號?？刂菩盘栯S著輸入?yún)⒖夹盘柕淖兓兓?，系統(tǒng)激勵次級揚聲器發(fā)出"反噪聲"聲波，以求在誤差傳感器處達到較好的噪聲控制效果。前饋有源噪聲控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖2-3所示。在前饋控制前端的結(jié)構(gòu)中，參考信號可以通過音頻或非音頻獲得，控制濾波器的輸出與參考信號密切相關(guān)。在實際應(yīng)用中，由于前饋結(jié)構(gòu)不能準確獲得參考信號，有源噪聲控制系統(tǒng)無法進行有效的正向傳播。然而，在反饋結(jié)構(gòu)中，控制系統(tǒng)根據(jù)誤差信號產(chǎn)生參考信號，因此不需要獲取噪聲源的信息，從而控制系統(tǒng)可以有效地控制噪聲。在限制較多的環(huán)境中活動產(chǎn)生的噪音。然而，反饋結(jié)構(gòu)中參考信號的不穩(wěn)定性會導(dǎo)致反饋系統(tǒng)中不穩(wěn)定噪聲的降低，反饋結(jié)構(gòu)的非線性控制也會影響反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性，及穩(wěn)定的寬帶噪聲?；旌峡刂葡到y(tǒng)是反饋控制和反饋控制的結(jié)合。充分發(fā)揮了反饋控制和反饋控制的優(yōu)點，取得了較好的控制效果。在不同的應(yīng)用場景下，控制效果相對穩(wěn)定，混合控制的應(yīng)用范圍更廣。有源饋線噪聲控制系統(tǒng)需要通過技術(shù)手段采集噪聲源，獲得參考信號?？刂菩盘栯S輸入?yún)⒖夹盘柕淖兓兓?。系統(tǒng)觸發(fā)輔助耳機發(fā)出“防噪音”聲波，在傳感器故障的情況下更好的控制噪音。前饋有源噪聲控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖2.1所示。圖2.1前饋有源噪聲控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2.3次級通路根據(jù)FXLMS算法的推導(dǎo)，控制濾波器包含迭代更新時的參考矢量-x，即這是輸入的參考信號與次級通路模型的脈沖響應(yīng)函數(shù)的卷積。在完成自適應(yīng)控制算法(如FXLMS算法)之前，需要得到次級軌跡模型。該算法將次級路徑信息準確地嵌入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的自適應(yīng)信號處理系統(tǒng)有了根本區(qū)別。獲得實際物理路徑傳遞函數(shù)的方法稱為自適應(yīng)濾波和自適應(yīng)建模。目前，自適應(yīng)建模方法主要分為離線建模和在線建模。在有源噪聲控制過程中，如果副路徑的特性保持不變，則可以在噪聲控制前對副路徑進行非互聯(lián)建模，得到先驗估計函數(shù)、次級運輸。在有源噪聲控制的過程中,如果傳輸路徑的函數(shù)變化隨著時間的流逝,然后在系統(tǒng)的實際運行,有必要控制噪聲的傳遞函數(shù)和主路徑,即這叫做在線建模。第3章無線有源噪聲控制系統(tǒng)的設(shè)計3.1無線有源噪聲控制系統(tǒng)設(shè)計有源噪聲控制系統(tǒng)的系統(tǒng)計算量與工程實施的難度密切相關(guān)。一方面，在單通道或多通道有源噪聲控制系統(tǒng)中，為了尋求更好的降噪效果，采用了多種改進算法增大。另一方面，如果系統(tǒng)是一個多通道有源噪聲控制系統(tǒng)，它有多個參考麥克風(fēng)、次級放大器、誤差麥克風(fēng)、濾波器和自適應(yīng)控制。有源噪聲控制系統(tǒng)的計算量和復(fù)雜度大大增加。有源噪聲控制系統(tǒng)過于復(fù)雜，會在硬件平臺上進行大量的計算和壓縮，不利于工程實施。因此，如何有效控制有源噪聲控制系統(tǒng)的計算量，降低計算平臺的硬件實現(xiàn)壓力，是有源噪聲控制技術(shù)商業(yè)應(yīng)用的不斷發(fā)展和完善。解決這一問題的方法有很多，主要是改進有源噪聲控制算法，減小有源噪聲控制系統(tǒng)的計算復(fù)雜度。例如，1998年Elliott發(fā)表了Minimax算法來控制有源噪聲，Douglas發(fā)表了部分更新的迭代算法來控制有源噪聲，這些都是新的嘗試。此外，在有源噪聲控制系統(tǒng)中對當前無連接模式進行更新，為了降低硬件實現(xiàn)的壓力，更新后的自適應(yīng)濾波系數(shù)在無連接模式下被鎖定。獲得的過濾器將停止更新，然后發(fā)送。對控制單元進行降噪。首先，該系統(tǒng)的降噪效果不如預(yù)期。其次，系統(tǒng)的魯棒性也很弱，當噪聲環(huán)境發(fā)生變化時不能及時有效地做出響應(yīng)。因此，針對這種情況，提出了一種將迭代過程從可更新自適應(yīng)控制中分離出來的方法，以降低有源噪聲控制系統(tǒng)的硬件計算復(fù)雜度，數(shù)字數(shù)據(jù)交互被稱為無線有源噪聲控制系統(tǒng)的處理器。圖3.1無線有源噪聲控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖3.2前饋無線有源噪聲控制系統(tǒng)圖3.2為前饋無線有源噪聲控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括上位機、數(shù)字處理器和外部設(shè)備，這些設(shè)備可以全部或部分存在于整個系統(tǒng)中。系統(tǒng)需要若干有源噪聲發(fā)射機、外部參考器件和其他聲學(xué)誤差控制系統(tǒng)、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、模擬放大器、無線模塊和終端設(shè)備。用于無線主機與數(shù)字處理器之間的雙向數(shù)據(jù)交換。3.2反饋無線有源噪聲控制系統(tǒng)算法同樣，上位機完成自適應(yīng)迭代更新后，上位機將最新的增益控制濾波器系數(shù)返回給數(shù)字處理器，并將數(shù)字處理器加入到自身的增益控制系數(shù)中。設(shè)置生成電流控制濾波器的系數(shù)，電流控制濾波器的系數(shù)。因此，數(shù)字處理器根據(jù)電流控制濾波器的系數(shù)和參考電流信號產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，驅(qū)動副耳麥，發(fā)出抗噪聲聲波。與采用非接觸方式更新自適應(yīng)濾波系數(shù)的有源噪聲控制系統(tǒng)相比，無線有源噪聲控制系統(tǒng)具有更好的自適應(yīng)能力和更強的魯棒性。重新控制，以應(yīng)付噪音環(huán)境的變化。其次，通過該系統(tǒng)可以將占用有源噪聲控制系統(tǒng)大部分硬件資源的自適應(yīng)濾波器的鏈路更新和冗余控制從數(shù)字處理器中分離出來;該部分由上位機進行處理，大大降低了有源噪聲控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)壓力。圖3.3反饋無線有源噪聲控制系統(tǒng)一方面，節(jié)省的硬件資源可以使有源噪聲控制系統(tǒng)以較低的硬件成本實現(xiàn)，從而節(jié)省執(zhí)行成本，有源噪聲控制系統(tǒng)便于商業(yè)應(yīng)用。另一方面，節(jié)省的硬件資源可用于增加控制濾波器系數(shù)的長度，增加有源噪聲控制系統(tǒng)的通道數(shù)，并使用計算復(fù)雜度較高的改進算法。為了更好地抑制噪聲，需要增加系統(tǒng)的計算復(fù)雜度。同時，通過對主機的更新，我們還可以得到系統(tǒng)的次級路徑建模部分，節(jié)省了更多的硬件資源。第4章適用無線誤差麥克風(fēng)的有源噪聲控制算法研究傳統(tǒng)的有源噪聲控制系統(tǒng)的所有誤差麥克風(fēng)都通過硬線連接到數(shù)字處理器上，誤差信號到達數(shù)字處理器的延時非常小。如果無線麥克風(fēng)出現(xiàn)故障，則會受到麥克風(fēng)與數(shù)字處理器之間信息交互的影響，使錯誤信號不能及時到達數(shù)字處理器，數(shù)字處理器可以完成自適應(yīng)冗余工作。因此，為了驗證將麥克風(fēng)誤差與數(shù)字處理器分離的可行性，本文研究了適用于無線麥克風(fēng)誤差的有源噪聲控制算法。4.1無線誤差麥克風(fēng)有源噪聲控制系統(tǒng)向ANC控制器提供一個麥克風(fēng)參考信號，向控制單元提供一個麥克風(fēng)誤差信號，以更新頻率控制濾波器輸出控制信號的系數(shù)。在FXLMS算法中，參考信號和誤差被一個接一個地連續(xù)反饋給控制單元。然而，在一個成功的ANC產(chǎn)品的噪聲消除，濾波系數(shù)是固定的。實時參考信號仍然是產(chǎn)生控制信號的必要條件，但不存在自適應(yīng)更新的迭代過程，因此誤差信號不適合迭代過程?；谶@一事實，考慮在ANC系統(tǒng)中使用無線誤差麥克風(fēng)有以下優(yōu)點:1.由于在誤差傳聲器附近會形成固定源區(qū)域，只需移動誤差傳聲器，就可以將固定源區(qū)域布置在目標位置。2.當目標固定源區(qū)域較大時，必須設(shè)置多個麥克風(fēng)故障。無線故障麥克風(fēng)的使用簡化了部署和維護。根據(jù)控制結(jié)構(gòu)和光電器件的數(shù)量，可將有源噪聲控制系統(tǒng)分為不同的類別。在ANC系統(tǒng)中，無線麥克風(fēng)故障為單聲道，有參考麥克風(fēng)和輔助麥克風(fēng)故障源，將無線麥克風(fēng)故障信號發(fā)送到控制單元。如圖4.1所示。圖4.1無線誤差麥克風(fēng)前饋ANC系統(tǒng)隨著5g等關(guān)鍵通信技術(shù)的發(fā)展，無線通信中的接入時間不再是一個技術(shù)問題。然而，在無線廣域網(wǎng)系統(tǒng)中使用錯誤麥克風(fēng)時，在無線通信中存在著抖動效應(yīng)，必須解決這一問題。在無線環(huán)境中，采樣誤差信號將在一個隨機延遲周期后到達控制單元，但該隨機延遲周期可能大于采樣間隔。結(jié)果表明，F(xiàn)XLMS算法只能處理較小的振動。因此，為了解決無線環(huán)境中的抖動問題，對干擾同步算法的研究具有重要的意義。與FXLMS算法相比，SP算法具有較強的魯棒性。4.2同步擾動算法同步擾動算法的迭代更新過程不依賴于次級路徑模型，當然也不需要離線或在線的次級路徑模型?？紤]到抖動對無線通信的影響，抖動會改變二次路徑的時間，因此同步擾動算法也更適合于使用誤差傳聲器。無線FXLMS算法。圖4.2給出了一種一種名為時域時差同步擾動的算法，稱為時域擾動同步?？紤]到無線誤差傳聲器對算法的影響，將誤差信號以無線方式發(fā)送到數(shù)字處理器，稱為“e'（n）”。SP算法將擾動加到控制濾波器的權(quán)系數(shù)上，并在控制塊中更新濾波系數(shù)。假設(shè)質(zhì)量長度與控制濾波器長度相等，計算單通道同步干擾。圖4.2單通道同步擾動算法框圖基于自適應(yīng)迭代過程的數(shù)字處理器分離，將誤差傳聲器從數(shù)字處理器中分離出來，通過采樣傳輸將誤差信號發(fā)送到數(shù)字處理器、收音機。考慮到無線通信中的抖振效應(yīng)會改變算法中的次級路徑，不需要研究。建立了次級路徑的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計了相應(yīng)的算法。在SP算法的基礎(chǔ)上，對SVP算法進行了開發(fā)、仿真和驗證，并對SP算法和SVP算法的性能進行了比較。為了驗證SP算法、SVP算法和FXLMS算法在無線麥克風(fēng)故障環(huán)境下的性能直走。在無線環(huán)境中，由于地震效應(yīng)，次級路徑會及時改變。結(jié)果表明，F(xiàn)XLMS算法只能處理簡單的抖動。隨著抖動的增加，F(xiàn)XLMS算法的收斂效果逐漸低于SP算法。當抖動增大到一定程度時，F(xiàn)XLMS算法會發(fā)散，而SVP算法仍能保持，具有良好的收斂性和降噪效果。然后，在單通道SVP算法仿真的基礎(chǔ)上，將SVP算法推廣到多通道系統(tǒng)，并進行了多通道傳聲器故障情況下SVP算法的仿真實驗。有線和無線環(huán)境。最后，在地震和二次路徑變化的影響下，驗證了SVP算法的可行性和魯棒性。第5章結(jié)論與展望5.1結(jié)論本文重點研究了有源噪聲控制算法，重點研究了有源噪聲控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和算法。針對數(shù)字處理器在噪聲主動控制系統(tǒng)中計算量大的問題，提出了一種自適應(yīng)控制系統(tǒng)。該算法將無線有源噪聲控制系統(tǒng)與數(shù)字處理器分離。在迭代過程中，對不同結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進行了理論分析、仿真和實驗驗證。主動噪聲控制。最后，在有源無線噪聲控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將麥克風(fēng)誤差與數(shù)字處理器分離，簡化了有源噪聲控制系統(tǒng)的部署和維護。首先，推導(dǎo)和分析了FXLMS的有效噪聲控制算法，然后分析了三種不同結(jié)構(gòu)的主動噪聲控制系統(tǒng)，總結(jié)并論證了不同結(jié)構(gòu)的主動噪聲控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點。主動噪聲控制。利用這些方案，分析并解釋了離線模式下的二次路徑建模方法和在線模式下的二次路徑建模方法。通過相應(yīng)的仿真實驗，對基于三種結(jié)構(gòu)的FXLMS算法進行了仿真驗證。以單通道ANC系統(tǒng)為例，分析了不同步長μ對系統(tǒng)收斂速度的影響，并對噪聲進行了探討和分析。然后，對基于三種不同結(jié)構(gòu)的ANC系統(tǒng)的埃里克森在線建模算法進行了仿真，驗證了算法的有效性。同時，對FXLMS離線建模算法與FXLMS在線建模算法進行了比較。其次，在經(jīng)典前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種有源噪聲無線控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，ANC中最復(fù)雜的可更新迭代段交給上位機處理，而數(shù)字處理器只參與數(shù)據(jù)采集和存儲。加載它們不會消耗很多硬件和其他資源。在系統(tǒng)理論解釋和算法設(shè)計的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)的三種控制結(jié)構(gòu)和二進制通道進行了仿真驗證。然后選擇相應(yīng)的數(shù)字處理器和外圍設(shè)備，搭建實驗平臺對系統(tǒng)進行驗證。實驗中選取了單頻噪聲、多頻噪聲和窄帶噪聲作為噪聲源，驗證了系統(tǒng)的降噪效果。通過對實驗數(shù)據(jù)的分析可以看出，無線主動噪聲控制系統(tǒng)的控制效果與傳統(tǒng)主動噪聲控制系統(tǒng)的控制效果是一致的。5.2展望通過對有源噪聲控制的結(jié)構(gòu)和算法的研究，提出了一種無線有源噪聲控制系統(tǒng)，并取得了階段性的效果。但仍有許多問題值得進一步研究和思考。首先，本文所建立的系統(tǒng)是一個利用無線模塊主動控制無線信道中單信道噪聲的系統(tǒng)。單通道系統(tǒng)的計算量對現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)的硬件資源具有重要的影響。如果今后的工作可以將系統(tǒng)擴展到多通道系統(tǒng)，引入更多的麥克風(fēng)和控制設(shè)備，并引入更先進的控制算法，從而建立更大的控制范圍和更好的降噪效果。此外，將有源噪聲控制技術(shù)集成到物聯(lián)網(wǎng)框架中，通過配置云服務(wù)器實現(xiàn)有源噪聲控制中濾波系數(shù)的自適應(yīng)濾波和控制。使用云計算和其他方法。其次，本文采用的電流控制單元為stm32f407。其性能很難滿足作為控制