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专利号: 2020108043316
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 乐器;声学
更新日期:2023-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种宽窄带混合前馈型主动噪声控制系统,其特征在于,所述主动噪声控制系统包括次级声源合成子系统(1)、次级通道在线辨识子系统(2)和残余误差分离子系统(3);

次级声源合成子系统(1)用于合成具有宽带分量和窄带分量的次级声源,进而用于抑制目标噪声;次级声源合成子系统(1)包括:同步信号产生模块(11)、正弦噪声抵消器(12)、宽带控制器(14)、第一滤波‑X最小均方算法模块(15)、窄带控制器(16)和第二滤波‑X最小均方算法模块(17);

次级通道在线辨识子系统(2)包括次级通道(21)、次级通道在线辨识模块(22)和辅助噪声调整模块(23);次级通道在线辨识子系统(2)利用次级通道在线辨识模块(22)对未知的真实的次级通道(21)进行实时地在线估计,得到的次级通道估计模型分别用作次级声源合成子系统中第一滤波‑X最小均方算法模块(15)中的滤波环节和第二滤波‑X最小均方算法模块(17)中的滤波环节;

残余误差分离子系统(3)用于实现残余误差中宽带分量和窄带分量的有效分离,宽带分量分别用作次级通道在线辨识模块(22)的期望输入和宽带控制器的第一滤波‑X最小均方算法模块(15)的输入,窄带分量分别用作辅助噪声调整模块(23)的增益和窄带控制器的第二滤波‑X最小均方算法模块(17)的输入。

2.如权利要求1所述的一种宽窄带混合前馈型主动噪声控制系统,其特征在于,所述次级声源合成子系统(1)中,所述正弦噪声抵消器(12)利用变步长LMS算法实现快速追踪参考信号xr(n)中的与所述同步信号产生模块(11)频率相同的窄带分量,进而分离出宽带分量x(n)用作宽带控制器(14)的输入。

3.如权利要求2所述的一种宽窄带混合前馈型主动噪声控制系统,其特征在于,正弦噪声抵消器(12)的系数更新公式为

2 2

μ(n+1)=ξμ(n)+ηx(n)x(n‑1)

式中,余弦分量 和正弦分量 为同步信号产生模块(11)产生第i个频率通道的参考信号;μ(n+1)为步长更新值,ξ和η均为用户参数;n是时刻,n≥0,x(n)为所述正弦噪声抵消器(12)分离出的宽带分量。

4.如权利要求3所述的一种宽窄带混合前馈型主动噪声控制系统,其特征在于,所述次级声源合成子系统(1)中,宽带控制器(14)用于合成宽带分量时,第一滤波‑X最小均方算法模块(15)采用残余误差分离模块(31)分离出的宽带分量zq(n)作为误差输入,相应的宽带控制器系数 L为控制滤波器长度,宽带控制器系数的更新公式如下,式中,μ1为宽带控制器系数的更新步长; 为正弦噪声抵消器(12)分离出宽带分量x(n)经次级通道估计模型 滤波后的信号。

5.如权利要求4所述的一种宽窄带混合前馈型主动噪声控制系统,其特征在于,所述次级声源合成子系统(1)中,窄带控制器(16)用于合成窄带分量时,第二滤波‑X最小均方算法模块(17)采用残余误差分离模块(31)分离出的第i个窄带分量ei(n)作为误差输入,相应的窄带控制器系数 的更新公式为式中,μ2为窄带控制器系数的更新步长; 和 为余弦分量 和正弦分量

分别经次级通道估计模型 滤波后的信号,q为窄带频率通道数目。

6.如权利要求5所述的一种宽窄带混合前馈型主动噪声控制系统,其特征在于,次级通道在线辨识模块(22)采用残余误差分离模块(31)分离出的宽带分量zq(n)作为期望输入,降低残余误差中窄带分量对次级通道辨识性能的影响,实现提升次级通道估计的速度和精度;

辅助噪声调整模块(23)利用残余误差分离模块(31)分离出的q个窄带分量之和g(n)的一阶延迟后的绝对值|g(n‑1)|,对均值为零、方差为 的高斯白噪声v(n)进行幅值调整,获得有色噪声v0(n)分别注入到未知的真实次级通道(21)和次级通道在线辨识模块(22)中,进一步降低注入的有色噪声v0(n)对残余误差的贡献量。

7.如权利要求6所述的一种宽窄带混合前馈型主动噪声控制系统,其特征在于,所述残余误差分离子系统(3)中,残余误差分离模块(31)为q个带通滤波器按照串联方式构成的带通滤波器组,每个带通滤波器均由二阶IIR陷波器构成,相应的第i个二阶IIR陷波器的z域模型为式中,ρ为极半径参数,其取值在0到1之间;ci=‑2cos(ωi)为与陷波器的中心频率有关的系数,i=1,2,…,q,ωi为非声学传感器测量得到的参考信号中窄带分量的第i个角频率;所述残余误差分离模块(31)分离残余误差中的宽带分量和窄带分量。

8.如权利要求1‑7任一所述的一种宽窄带混合前馈型主动噪声控制系统,其特征在于,所述残余误差分离子系统(3)中,根据残余误差分离模块(31),实现从残余噪声信号e(n)中分离出宽带分量zq(n)和q个窄带分量 宽带分量zq(n)用作宽带控制器的第一滤波‑X最小均方算法模块(15)中的滤波环节和次级通道在线辨识模块(22)的期望输入;窄带分量 用于窄带控制器的第二滤波‑X最小均方算法模块(17)中的滤波环节,q个窄带分量之和g(n)用作辅助噪声调整模块(23)的输入。