四通道自适应有源噪声控制器设计研究

论文摘要

噪声污染是世界上三大主要污染之一,随着现代工业、交通运输业、建筑事业等的高速发展,噪声污染日益严重,噪声控制越来越受人们的重视和关注。传统的噪声控制主要研究噪声的被动控制方法,其对中高频段的噪声有很好的控制效果,但在低频噪声的控制上效果不大,而有源噪声控制技术的出现则为低频噪声的控制提供了一个很好的解决方法。本文从有源噪声控制基本理论出发,对自适应有噪声控制系统原理、结构及自适应滤波-XLMS算法进行了推导和分析。建立了一个四通道自适应有源噪声控制系统模型,并以此模型为基础对影响自适应算法收敛性、稳定性以及降噪效果的各种参数进行了仿真分析。设计了一个四通道自适应有源噪声控制器,该控制器以FPGA+DSP的形式实现,其包括外围电路、FPGA、DSP三部分；外围电路主要对信号进行模数（A/D）转换、数模（D/A）)转换、放大滤波、光耦隔离等处理,FPGA负责整个电路的逻辑控制,DSP负责自适应算法处理。最后利用设计好的控制器搭建了一个四通道的自适应有源噪声控制实验平台进行有源噪声控制实验。实验结果表明,自适应有源噪声控制系统在一定的频率和区域内可以达到2dB-8dB的降噪效果,设计的控制器符合设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 有源噪声控制的发展过程
• 1.2 有源噪声控制研究动态
• 1.3 有源噪声控制系统构成
• 1.3.1 单通道自适应有源前馈控制
• 1.3.2 多通道自适应有源前馈控制
• 1.3.3 自适应有源反馈控制
• 1.4 论文研究内容
• 第2章 有源噪声控制原理、算法及其仿真
• 2.1 自适应滤波原理
• 2.2 滤波-X LMS算法
• 2.2.1 单通道滤波-X LMS算法
• 2.2.2 多通道滤波-X LMS算法
• 2.3 滤波-X LMS算法仿真
• 2.3.1 四通道有源前馈控制系统模型
• 2.3.2 四通道FXLMS算法性能仿真
• 2.4 本章小结
• 第3章 自适应有源噪声控制器的实现
• 3.1 外围电路
• 3.1.1 信号调理电路
• 3.1.2 模/数转换电路
• 3.1.3 数/模转换电路
• 3.1.4 光耦隔离及平滑滤波电路
• 3.2 FPGA电路
• 3.2.1 FPGA配置电路
• 3.2.2 FPGA软件设计
• 3.3 DSP电路
• 3.3.1 DSP接口设计
• 3.3.2 DSP软件设计
• 3.4 电源设计
• 3.5 控制器整体制做
• 3.6 本章小结
• 第4章 自适应有源噪声控制实验及结果分析
• 4.1 实验系统的搭建
• 4.2 次级通路建模方法
• 4.3 次级声源和误差传感器的布放
• 4.4 实验及结果分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢