脈沖噪聲主動(dòng)控制算法研究.pdf

1、噪聲污染是世界公認(rèn)的四大環(huán)境污染之一，它會(huì)對(duì)人們的身心健康和生存環(huán)境產(chǎn)生巨大影響。近幾十年來(lái)，由于傳統(tǒng)的被動(dòng)降噪（如吸聲、隔聲、隔振等）在低頻方面的降噪效果不盡如意和DSP技術(shù)的快速發(fā)展，主動(dòng)噪聲控制因此被認(rèn)為是一項(xiàng)與傳統(tǒng)的被動(dòng)降噪相并列的技術(shù)，而得到十分大關(guān)注和發(fā)展。在主動(dòng)噪聲控制領(lǐng)域中，傳統(tǒng)線性前饋型自適應(yīng)控制器利用濾波-x最小均方算法在大多情況下取得了良好的效果。但是在實(shí)際的運(yùn)用中仍然存在許多問題，其中一個(gè)便是當(dāng)要消除的噪聲為脈沖

2、噪聲時(shí)。
　　脈沖噪聲具有非高斯分布特性，存在于生活中的許多地方，例如建筑工地上的打樁機(jī)、工廠中的沖擊鍛壓設(shè)備等。本文首先分析了脈沖噪聲的理論模型——α穩(wěn)態(tài)分布，給出了生成服從α穩(wěn)態(tài)分布的脈沖噪聲信號(hào)的數(shù)學(xué)公式;介紹了現(xiàn)有的一些脈沖噪聲主動(dòng)控制算法并分析了它們的不足。在此基礎(chǔ)上提出了濾波-x非線性壓縮變換最小均方(nonlinear companding filtered-x least mean square，NCFxLMS)算

3、法，該算法利用一種非線性的壓縮函數(shù)對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以轉(zhuǎn)換過的誤差信號(hào)的瞬態(tài)能量最小為控制目標(biāo)。同時(shí)為了克服該算法中死區(qū)和誤差信號(hào)的壓縮程度對(duì)控制效果的雙重影響，通過誤差信號(hào)來(lái)不斷調(diào)整該非線性壓縮函數(shù)的參數(shù)以達(dá)到更快的收斂速度和更好的降噪效果。接著分析了算法的收斂條件與運(yùn)算量。該算法克服了現(xiàn)有處理脈沖噪聲算法的不足，不需要脈沖噪聲的任何先驗(yàn)信息。通過理論分析和仿真研究，驗(yàn)證了NCFxLMS算法相較于現(xiàn)有處理脈沖噪聲算法的優(yōu)越性。

4、>　　然后在RLS結(jié)構(gòu)下同時(shí)借鑒魯棒統(tǒng)計(jì)學(xué)中的M估計(jì)器的思想，提出了濾波-x遞歸最小M估計(jì)(filtered-x recursive least M-Estimate，F(xiàn)xRLME)算法，該算法因使用的M估計(jì)器不同而擁有4種不同的子算法。同時(shí)考慮到在RLS結(jié)構(gòu)下濾波器權(quán)值更新很慢的假設(shè)不再成立，在FxRLME算法的基礎(chǔ)上提出了用算法誤差來(lái)代替?zhèn)鞲衅鳒y(cè)得的真實(shí)誤差的考慮交換誤差的濾波-x遞歸最小M估計(jì)(filtered-x recursi

5、ve least M-Estimate withcommutation error，F(xiàn)xRLMECE)算法。然后在理論上分析對(duì)比了濾波-x RLS算法、考慮交換誤差的濾波-x對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換RLS算法、FxRLMECE算法，同時(shí)統(tǒng)計(jì)了它們?cè)谝粋€(gè)迭代周期的運(yùn)算量。最后對(duì)各算法進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果表明， FxRLMECE算法中除基于Huber估計(jì)器的子算法外，其余子算法均優(yōu)于考慮交換誤差的濾波-x對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換RLS算法;同時(shí)它們不僅適合處理脈沖噪聲