利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制系統及噪聲控制方法

2023-09-13 21:40:05 1

專利名稱：利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制系統及噪聲控制方法
技術領域：
本發明屬於農機噪聲控制領域，特別涉及消減拖拉機噪聲的一種利用聲波幹涉 方式的主動噪聲控制系統及噪聲控制方法。
技術背景農機噪聲容易使駕駛員聽覺疲勞、注意力不集中，以及可能的身體損傷，迫使 他們不得不以健康換安全。因此，研究者們提出致力於消減噪聲的被動噪聲控制措施，現有的降噪措施主要有(l)採用保護性工具進行聲音防護；(2)在機器的內表 面用聲吸收材料覆蓋噪聲的主要源頭；(3)增強噪聲傳輸路徑的結構和蒙皮設計。上 述抗噪措施主要基於過時的被動機械技術，試圖隔離或吸收噪聲。雖然被動技術在 抗中頻噪聲(500 Hz - 2000 Hz)和高頻噪聲(大於2000 Hz)方面是有效的，但在抗低 頻噪聲(低於500 Hz)方面卻無能為力。隨著過去一些年來數位訊號處理和計算機技術的顯著進步，聲音數據處理技術 也取得了很火的進展,從而使得設計包含從測量技術到控制技術的高效抗噪技術具 有了n]行性。利用聲波幹擾來降低機器振動和噪聲的主動噪聲控制(ANC)技術，目 前已有了很多相關的研究。與採用機械式的藉助聲絕緣或聲吸收方法達到防止或至 少降低振動的傳統被動噪聲抑制技術不同的是，主動噪聲抑制技術試圖通過產生與噪聲同幅度但具有相反相位的聲波達到減噪目的，本發明將主動噪聲控制技術用在 了拖拉機上。 發明內容本發明的目的是提出了一種利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制系統及噪聲控制 方法。其特徵在於，該系統選取機動車駕駛室為例，在駕駛室內對著噪聲源發動機3 安裝S揚聲器1，M麥克風2放置在駕駛室內駕駛員頭部位置用於接收此處的聲音，S揚 聲器1禾畫麥克風2分別連接到控制器4的自適應濾波器ADF內更新濾波器的特徵陣H，及RLS算法的模塊RLS，該系統為單輸入單輸出FB-RLS系統，還採用兩輸入-兩輸出 FB - RLS系統。所述兩輸入-兩輸出FB - RLS系統的噪聲儀6的位置對應於駕駛員頭部的位置 5，兩個用於測量偏差信號的M,麥克風2和M,麥克風2. 1放置在駕駛員耳朵附近， S,揚聲器1和Sg揚聲器1. 1放置在駕駛員後部，從駕駛員的後部向前分別產生控制 聲音y, [n]和yjn]，控制聲音與噪聲d[n]在耳朵附近空間相互幹涉，麥克風M,和M2 檢測到幹涉的結果由與噪聲儀6連接的數據記錄議7和FFT分析儀8進行分析，控 制系統連續的調節來自揚聲器的控制聲音，以便使由麥克風所檢測的偏差噪聲ejn] 和ejn]達到最小。所述偏差噪聲的頻率為O - 500 Hz。所述利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制方法是在閉環系統中持續的產生與噪聲 d[n]反相的控制聲音y[n]，控制聲音y[n]和噪聲d[n]兩者的相互幹涉作用以降低噪 聲d[n]，在控制中融入RLS算法，使相互幹涉的結果是它們的幾何加或幾何減，並且 產生y[n]控制信號的速度足夠快，從而確保y[n]和d[n]的相位同步.並且通過算法連 續的調節自適應濾波器ADF的特徵陣H以便使被同步的修正噪聲e[n]最小化。 所述特徵陣H採用LMS算法利用卜列方程更新濾波器的特徵陣H表示 H[n + 1] = H[n] + 2一] D[n] (1) 或採用RLS算法利用下列方程更新濾波器的特徵陣H表示 H[n + 1] = H[n] + e[n] K[n] (2) K[n]:(P[n-1]D[n])/(l+D'[n]P[n-l]D[n]) (3) P[n] = P[n - 1] - K[n]D'[n]P[n - 1] (4) 其中n為離散時間採樣；P為收斂因子；H[n]為n時刻的濾波器特性，H [nMho[n]，h,[n]，…，h、—,[n])'; K[n]---增益向量；P[n]---輸入信號相關陣的NX N轉置矩陣(N為濾波器長度)；所述利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制過程為括耳朵附近估計信號的計算、產生控制信號、計算參考信號、更新逆相關矩陣P[n]，以及更新濾波器；在降噪過程 中需要反覆的確定特徵陣C，適時根據採集信號大小產生不同的音頻信號來抑制噪聲 信號。本發明的有益效果如下1、 發現反饋控制中包含RLS算法的FB-RLS系統，可以降低農機駕駛員耳邊的噪聲。2、 當將該系統用作降噪目的，在發動機以額定轉速運轉時駕駛員耳邊噪聲的 SPL和最大SPL可分別降低約5-6 dB和18 dB。3、 當將兩輸入-兩輸出FB - RLS系統安裝在拖拉機上時，在駕駛員耳邊附近相當 大區域內均有降噪效果。


圖1為包含反饋控制的一個簡單ANC系統圖。圖2為以噪聲波形顯示的仿真結果。圖3為以噪聲的R M S值顯示的仿真結果。圖4為降低駕駛員頭部噪聲的FB-RLS主動噪聲控制系統示意圖。 圖5為降噪算法過程圖。 圖6為電一聲特性參數辨識方法示意圖。 圖7為兩輸入兩輸出FB-RLS系統。 圖8為試驗設備和控制系統示意圖。圖9為當停止的拖拉機開始以2600轉/分運轉時駕駛員頭部周圍的噪聲數據 曲線。圖10為採用和不採用FB-RLS控制系統時駕駛員頭部的噪聲消減結果對比。圖ll駕駛員頭部周圍的噪聲消減水平。
具體實施方式
本發明提出了一種利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制系統及噪聲控制方法。本發明通過RLS算法設計的新ANC系統，該系統選取機動車駕駛室為例，在駕駛室內對 著噪聲源發動機3安裝S揚聲器1，M麥克風2放置在駕駛室內駕駛員頭部位置用於接收 此處的聲音，S揚聲器1和M麥克風2分別連接到控制器4的自適應濾波器ADF內濾波器 的特徵陣H，及RLS算法的模塊RLS，該系統為單輸入單輸出FB-RLS系統，還採用兩 輸入-兩輸出FB-RLS系統。所述兩輸入-兩輸出FB - RLS系統的噪聲儀6的位置對應於駕駛員頭部的位置 5，兩個用於測量偏差信號的M,麥克風2和M2麥克風2. 1放置在駕駛員耳朵附近， S,揚聲器1和S^揚聲器1. 1放置在駕駛員後部，從駕駛員的後部向前分別產生控制 聲音y,[n]和y'」[ti]，控制聲音與噪聲d[n]在耳朵附近空間相互T涉，麥克風M,和M2 檢測到幹涉的結果由與噪聲儀6連接的數據記錄議7和FFT分析儀8進行分析，控 制系統連續的調節來自揚聲器的控制聲音，以便使由麥克風所檢測的偏差噪聲ejn] 和e,[n]達到最小。上述系統採用TMS320C25高速數位訊號處理器(DSP)來實現，降低農機駕駛員耳 邊的噪聲。所述利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制方法是在閉環系統中持續的產生與噪聲 d[n]反相的控制聲音y[n]，控制聲音y[n]和噪聲d[n]兩者的相互幹涉作用以降低噪 聲d[n]，在控制中融入RLS算法，使相互幹涉的結果是它們的幾何加或幾何減，並且 產生y[n]控制信號的速度足夠快從而確保y[n]和d[n]的相位同步.並且通過算法連 續的調節自適應濾波器ADF的特徵陣H以便使被同步的修正噪聲e[n]最小化。本發明所涉及的主要內容有1. 通過仿真確定RLS算法的降噪效果.2. 開發用於降噪的包含RLS算法的新ANC系統.3. 測試安裝在拖拉機上的包含DSP的完整ANC系統.4. 採用所提出系統對駕駛員耳邊噪聲抑制效果進行評估. 下面結合附圖，進一步說明本發明。RLS自適應算法圖1所示為一個包含反饋控制的簡爭ANC系統。該系統假定控制聲音信號y[n]和 噪聲d[n]兩者的相互幹涉作用的結果是它們的幾何加或幾何減，並且產生控制信號 y[n]的速度足夠快從而確保y[n]和d[n]的相位同步.該系統持續的產生反相的控制 聲音y[n]以降低噪聲d[n],並fi.通過算法連續的調節自適應濾波器(ADF)的特徵陣H 以便使被同步的修正噪聲e[n]最小化。釆用LMS算法(Haykin， 1984)，利用下列方程更新濾波器的特徵陣H: H[n + 1] = H[n] + 2Pe[n] D[n] (1)採用RLS算法(Haykin， 1984; Nakayama， 1988),利用下列方程更新濾波器的特 徵陣H:11 [n + 1] = H[n] + e[n] K[n] (2) K [n] = (P [n-1 ] D [n]) / (l+D' [n] P [n-1 ] D [n]) (3) P[n] 二 P[n - 1] - K[n]D'[n]P[n - 1] (4) 其中n為離散時間採樣；P為收斂因子；H [n]為n時刻的濾波器特性，H[n]二(h')[n]，h,[n]，…，h、—,[n])': K[n]---增益向量；P[n]-—輸入信號相關陣的N XN轉置矩陣(N為濾波器長度)。為確定何種算法具有最大的降噪能力，用如圖l所示系統的數學模型進行仿真試 驗。仿真使用一個真實的噪聲信號d[n]，該信號是由一個安裝在拖拉機駕駛員頭部 位置具有500 Hz截止頻率的數據記錄儀來記錄的。圖2和圖3分別為採用RLS算法和 LMS算法各自的仿真結果。圖示曲線表明採用RLS算法濾除噪聲d[n]的能力比採用LMS 算法好得多。圖2描繪了1秒的仿真過程中在控制前、後的噪聲波形。圖3表明釆用RLS 算法獲得的SPL的RMS (均方根)值比採用LMS算法的RMS要小。3秒後，採用LMS算法的 噪聲均方根從O. 38Vrms降至0. 11Vrms，而採用RLS算法的噪聲均方根從O. 38Vrms降至 3. 21X10—'Vrms 。可見，RLS算法在降低噪聲方面更為有效。 回歸最小二乘(RLS)反饋控制系統的建立本發明開發了一種新型的ANC系統，該系統由一個合併了基於RLS算法的自適應濾波器的反饋控制系統組成，並將該系統應用到農業機械中。我們稱該系統為反饋 -回歸最小二乘(FB - RLS)系統。圖4為安裝在駕駛員頭部附近的FB - RLS噪聲控制 系統示意圖，使用該系統，取如下評價函數的最小值t,] + jW)2， (hl,2，…，") (5) 使用下面的公式更新RLS算法中的K[/7]和P[n]:1 + RT["]P["-l]R["] P["] = P[w-1]-K[孝t["]P["-IJ (7)其中，n—一離散時間採樣；K[n]—-增益向量；R[n]-—時間序列輸入參考 信號(r[n]， r [n-1]，…，r[n-N+l])'。其中，N-—濾波器長度；P[n]---輸入信號相關陣的NXN轉置矩陣本系統中，特徵陣C為電--聲傳遞陣，不僅包含揚聲器(控制聲源)和偏差麥克風 的聲特徵，而且包括麥克風、揚聲器和控制器的電-聲特徵。特徵陣O是控制器內部 兩個辨識濾波器的係數，引入它用以補償電-聲特徵陣C。在反饋控制系統下，兩個 濾波器的特性相同，圖4中有兩個0，上面的O用於補償反饋路徑，而下一個O用於 補償偏差路徑.前者用於確定-一個信號x[n]用以估計頭部附近的噪聲信號d[n]，同 時防止聲音反饋(通常稱為嘯聲)；後者使得控制麥克風(M)處的聲衰減成為可能， 其中麥克風用於測量偏差信號。如果認為C是從控制聲源揚聲器(S)到麥克風(M)的與 距離相關的衰減係數，那麼O對應於從估計信號x[n]到參考信號r[n]的放大係數。 圖4為降低駕駛員頭部噪聲的FB-RLS主動噪聲控制系統示意圖。濾波器特徵陣H是用於形成反相波的自適應濾波器(ADF)的係數。控制聲音信號 y[n]是以自適應方式產生的，為最大限度的濾除噪聲信號，採用RLS算法。控制聲音 信號y[n]由揚聲器發出，並與噪聲信號d[n]在駕駛員耳邊進行幹涉，結果產生一個 減弱的偏差噪聲信號e[n]。本系統傳送偏差信號e[n]作為輸入信號。到達駕駛員頭部的噪聲估計信號x[n]由上述輸入信號估計得到，接著用參考信號r[n]作為連續反 饋控制系統的RLS算法的輸入信號。 RLS算法的DSP實現ANC系統需要高速實時處理噪聲信號。因此，必須採用具有高速硬體邏輯和具有 用以實現控制的微處理器編程功能的數位訊號處理器(DSP)。每個採樣循環所需計算 次數需降至最小，以使聲衰減功效提高並使降噪過程能在高速下進行。既然方程6和方程7由於需要連續更新要使用R[n]和P[n - l]多次，那麼在這兩 個方程的動態計算過程中所需計算次數將不必重複進行。因此，採用以下過程來降 低計算次數首先，將P[n]的初始值P[O]看作是單位陣I ，然後將其用於方程6和方程7。因 此P[l]， P[2]， ， P[n]均為對稱陣。因為P[n]是對稱的，所以存在以下關係formula see original document page 101 (8) 因此，計算P[n _ l]R[n]—次後可以多次應用，這樣方程6和方程7中的運算可 以按圖5右側所示過程進行，q， x，和i/表示內部變量。由方程6可得以下方程formula see original document page 10 (9)既然在DSP存儲器中q和q『以同樣方式存儲，q可用q'來代替，反之亦然。因此在 一個採樣時間間隔內的累加-乘積計算頻率可以減少2XNXN倍，N為濾波器長度。 噪聲抑制過程利用本系統降噪時，經常的更新濾波器係數H以便為駕駛員耳邊的噪聲信號d[n] 產生反相的控制聲音信號y[n]。圖5表示包括反饋和RLS算法的單次循環的噪聲抑制 過程。該過程包括耳朵附近估計信號的計算、產生控制信號、計算參考信號、更新 逆相關矩陣P[n]，以及更新濾波器。在降噪過程中需要反覆的確定特徵陣C 。圖6表示辨識C的過程.本系統內部產生的M -序列(最大長度順序序列)噪聲 是控制聲音產生揚聲器S,的輸出。數字濾波器對從偏差麥克風獲得的經過各路徑通 道的噪聲信號進行自適應，並計算出特徵陣C。下標7'和J'分別代表偏差麥克風和控制聲音產生揚聲器的數目。在多通道系統中，c,.,的辨識是在控制聲音產生揚聲器S,和偏差麥克風M,之間進行的。辨識C,.,的自適應算法為如圖6所示的RLS算法。圖 6右側表示利用RLS獲知Co的基本過程和算法表示。圖6中，注i指一系列麥克 風傳感器；j指一系列試驗揚聲器。 兩輸入-兩輸出FB - RLS系統若要在實際機器上用FB - RLS系統進行噪聲衰減，就需要用幾個控制聲音產生揚 聲器和幾個偏差檢測麥克風.儘管如此，釆用僅有2個控制聲音產生揚聲器和2個偏 差檢測麥克風的反饋控制系統實現充分的噪聲控制也是可能的。在當前的研究中，將如圖4所示的單輸入單輸出FB - RLS系統擴展成如圖7所示的 具有2 -輸入、2 -輸出的FB - RLS系統，利用偏差掃描(ES)算法，並且評估了其噪聲 抑制品質。本系統的自適應濾波器係數陣11|,和^採用交互方式自動更新，自動更新 採用交互打開和關閉虛擬開關K來實現.圖8示出控制聲音產生揚聲器和偏差檢測麥克風是如何排布的。圖中噪聲儀的 位置對應於駕駛員頭部的位置。兩個用於測量偏差信號的麥克風M,和M2放置在駕駛 員耳朵附近。揚聲器S,和S2從駕駛員的後部向前分別產生控制聲音y,[n]和y2[n]。 控制聲音與噪聲d[n]在耳朵附近空間相互幹涉，幹涉的結果由麥克風M,和M2來檢測. 控制系統連續的調節來自揚聲器的控制聲音，以便使由麥克風所檢測的偏差噪聲 e,[n]和ejn]達到最小。試驗拖拉機本系統的噪聲抑制效果是在一臺手動操作的、水冷的、3-缸，4-循環柴油機 (23 kW/2，600 rpm)上進行的。圖9表示發動機在以額定速度運轉時，隨時間的推移 駕駛員頭部位置的噪聲模式發生變化。噪聲基頻(43 Hz)與發動機轉速相同,表明耳邊的噪聲是周期性信號。這意味著拖拉機的噪聲可以採用僅可用於周期性噪聲的聲波幹涉方法的FB - RLS系統來進行控制。噪聲控制試驗系統圖8所示為本試驗所用裝備和控制系統的總體配置情況。圖8的右側所示為用作 噪聲控制的硬體系統。系統包含寸單板計算機(與NECPC98系列個人電腦具有相同 的總線標準)，具有DSP處理器的DSP板(TMS320C25定點，100 ns指令循環時間，德州 儀器公司)，和安裝有一對AD/DA轉換器和四個低通濾波器的I/0板(用於銜接兩個麥 克風和兩個揚聲器的信號通路)。試驗前，將軟體系統從CPU板下載至DSP的ROM，使中央處理和邏輯單元(CALU) 可以直接進行偏差輸入信號的高速處理並分發控制信號。實現噪聲控制的軟體系統包括監控程序(用MS - C程式語言書寫)和用彙編語言 書寫的控制程序。設計監控程序僅用來產牛監視命令，而控制程序僅用作控制目的， 即實現FB-RLS系統。通過多次試驗確定的揚聲器和麥克風的優化安裝位置示於圖8的上部。安裝在拖 拉機上的噪聲控制系統用作控制目的。噪聲儀和數據記錄儀分別用作測量和記錄。 FFT分析儀用作分析試驗結果。試驗方法試驗是在室外一個大的開闊地進行的，降噪系統在拖拉機上進行實時測試。拖 拉機的發動機在額定轉速2， 600 rpm下空載運行。試驗期間，SPL， A-weighted SPL，以及SPL的功率譜均在駕駛員的耳邊進行 測量。包括駕駛員頭部在內的體積(70_40—40 cnO範圍設計作為研究範圍。噪聲儀 麥克風被以IO cm間隔放置在包括駕駛員頭部的三維空間。在每個點處對SPL進行測 量。這便於將噪聲消減作為3-D空間的函數進行評價，在此3-D空間區域對消噪以 及降噪程度分布進行分析。儘管從500- 4000 Hz的頻率對測定聲損傷非常重要，本 試驗使用的TMS320C25 DSP實現FB - RLS系統的算法最大計算速度為每秒1000次(即採樣率為1000Hz)。根據耐奎斯特採樣定律，則最大截止頻率為l/2的最大採樣率即 500 Hz。由於DSP的計算速度有限，安裝在系統中的低通濾波器的截止頻率被設定為 可允許的最大頻率500 Hz.(大於此頻率可以用被動的聲防護技術).測得0 -500Hz 的噪聲信號的功率譜.針對該試驗，首先利用專門的程序下載工具將控制器的程序從CPU板下載到DSP。 接著，監視程序的命令被分配到包含iO個按鍵的按鍵板。利用辨識命令執行完辨識 過程後，利用控制ON命令(控制激活)和控制OFF命令(不進行控制).獲得並記錄試驗 數據。最後，用FFT分析儀對在控制ON狀態和控制OFF狀態所採集的數據進行分析。試驗結果與i寸論專有的頻率特性圖10表示用FFT分析儀對駕駛員頭部噪聲在控制ON狀態和控制OFF狀態的分析 結果。因為截止頻率被設定在5(X) Hz，功率譜分析僅在FFT分析儀的O - 500 Hz範圍 進行分析。將控制0FF數據(圖10a)與控制ON數據(圖10b)比較表明，主要包括幾個 周期成分的周期性噪聲的峰值SPL，如圖10a所示，進行控制後很大程度的得到衰減。 在65和120 Hz SPL分別被減弱17和18 dB 。相應的，在165和355 Hz頻率處SPL沒有 被減弱。因此，在當前的試驗中，降噪效果在大多數頻率處都很顯著，在少數頻率 處卻很小甚至沒有效果。當採用一個利用聲波幹涉原理的ANC系統時，看起來好像在 降低總體SPL的同時也伴隨著在一些為數不多的頻率處SPL的升高。用噪聲儀測量聲音強度數據三次以獲知其均值，駕駛員頭部周圍的噪聲SPL降低 了大約5 - 6 dB (對應於2- 3 dB的A-weighted SPL).對於處於O -500 Hz頻率範 圍的噪聲，最大SPL衰減18dB。這些數據表明，我們的降噪系統在減少駕駛員耳邊 的噪聲方面是有效的。降噪的空間區域 .圖11表示在用3個長方形表示的包含駕駛員頭部在內的交叉區域範圍內，使用以 10 cm間隔安置的噪聲儀麥克風所測量的噪聲衰減分布。噪聲得以衰減的區域分布在駕駛員頭部的周圍。再所觀察到的有5 dB SPL衰減的區域位於大約60X 18X15 cm3
的範圍內.這表明駕駛員耳邊的噪聲可以在駕駛員耳邊的三維本地區域予以進行衰減。
當前，我們致力於將ANC技術(試圖採用聲幹涉達到降噪目的)應用於農機領域並 且發現FB - RLS系統可以降低駕駛員耳邊的周期性噪聲。分析安裝在農機中的該系統 的頻率特性和其它特徵的結果表明，基於RLS算法的ANC系統在降低噪聲水平方面 是成功的，這為未來功能增強奠定了基礎。本研究的結果可以歸納為以下幾點
1、 發現反饋控制中包含RLS算法的FB-RLS系統，可以降低農機駕駛員耳邊的 噪聲。
2、 當將該系統用作降噪目的，在發動機以額定轉速運轉時駕駛員耳邊噪聲的 SPL和最大SPL可分別降低約5-6 dB和18 dB。
3、 當將2-輸入，2-輸出FB-RLS系統安裝在拖拉機上時，在駕駛員耳邊附近 相當大區域內均有降噪效果。
權利要求
1.一種利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制系統，其特徵在於，該系統選取機動車駕駛室為例，在駕駛室內對著噪聲源發動機(3)安裝S揚聲器(1)，M麥克風(2)放置在駕駛室內駕駛員頭部位置，用於接收此處的聲音，S揚聲器(1)和M麥克風(2)分別連接到控制器(4)的自適應濾波器ADF內更新濾波器的特徵陣H，及RLS算法的模塊RLS，該系統為單輸入單輸出FB-RLS系統，或採用兩輸入-兩輸出FB-RLS系統。
2. 根據權利要求1所述利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制系統，其特徵在於， 所述兩輸入-兩輸出FB - RLS系統的噪聲儀(6)的位置對應於駕駛員頭部的位置(5)， 兩個用於測量偏差信號的M麥克風(2)和M,麥克風(2. 1)放置在駕駛員耳朵附近， S揚聲器(1)和S,揚聲器(1.1)放置在駕駛員後部，從駕駛員的後部向前分別產 生控制聲音y,[n]和yjn]，控制聲音與噪聲d[n]在耳朵附近空間相互幹涉，麥克風 唚和M2檢測到幹涉的結果由與噪聲儀(6)連接的數據記錄議(7)和FFT分析儀(8) 進行分析，控制系統連續的調節來自揚聲器的控制聲音，以便使由麥克風所檢測的 偏差噪聲e緒口 ejn]達到最小。
3. 根據權利要求1所述利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制系統，其特徵在於， 所述偏差噪聲的頻率為0 500 Hz。
4. 一種利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制方法，其特徵在於，所述利用聲波幹 涉方式的主動噪聲控制方法是在閉環系統中持續的產生與噪聲d[n]反相的控制聲音 y[n]，控制聲音y[n]和噪聲d[n]兩者的相互千涉作用以降低噪聲d[n]，在控制中融入 RLS算法，使相互幹涉的結果是它們的幾何加或幾何減，並且產生y[n]控制信號的速 度足夠快從而確保y[n]和d[n]的相位同步.並且通過算法連續的調節自適應濾波器 ADF的特徵陣H以便使被同步的修正噪聲e[n]最小化。
5. 根據權利要求4所述利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制方法，其特徵在於，所 述特徵陣H採用LMS算法利用下列方程更新濾波器的特徵陣H表示formula see original document page 2或採用RLS算法利用下列方程更新濾波器的特徵陣H表示 H[n + 1] = H[n] + e[n] K[n] (2) K [n] = (P [n-1] D [n]) / (l+D1 [n] P [n-1 ] D [n]) (3) P[n] = P[n - 1] - K[n]D'[n]P[n - 1] (4) 其中n為離散時間採樣P為收斂因子H [n]為n時刻的濾波器特性，H [nMh"[n]，h'[n]，…，h、—,[n]"; K[n]---增益向量；P[n]-—輸入信號相關陣的N X N轉置矩陣(N為濾波器長度)。
6.根據權利要求4所述利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制方法，其特徵在於，所 述利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制過程為括耳朵附近估計信號的計算、產生控制 信號、計算參考信號、更新逆相關矩陣P[n]，以及更新濾波器；在降噪過程中需要 反覆的確定特徵陣C，適時根據採集信號大小產生不同的音頻信號來抑制噪聲信號。
全文摘要
本發明屬於農機噪聲控制領域的一種利用聲波幹涉方式的主動噪聲控制系統及噪聲控制方法。本發明通過RLS算法設計的新ANC系統，該系統在駕駛室內對著噪聲源發動機安裝揚聲器，麥克風放置在駕駛室內駕駛員頭部位置揚聲器和麥克風分別連接到控制器的自適應濾波器ADF內更新濾波器的特徵陣H，及RLS算法的模塊RLS，噪聲控制方法是在閉環系統中持續的產生與噪聲反相的控制聲音，以兩者相互幹涉作用以降低噪聲，並且通過算法連續的調節自適應濾波器ADF的特徵陣H以便使被同步的修正噪聲e[n]最小化。該系統在發動機以額定轉速運轉時駕駛員耳邊噪聲的SPL和最大SPL可分別降低約5-6dB和18dB的降噪效果。
文檔編號G10K11/00GK101231846SQ20071030431
公開日2008年7月30日 申請日期2007年12月27日 優先權日2007年12月27日
發明者彭彥昆 申請人:中國農業大學