1.一种基于FBFULMS算法的有源噪声控制系统的设计方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)归一化频域最小均方NFBLMS滤波器的设计步骤:其本质是BLMS算法的快速实现方式,其利用重叠保留法,分块处理FIR滤波器的输入信号,利用循环卷积实现线性卷积,再利用FFT的循环卷积原理,用频域相乘来实现时域循环卷积并自适应调整频域滤波器系数,再将其进行收敛因子的归一化实现,从而达到自适应滤波;
(2)改进频域最小均方算法MFBLMS滤波器的设计步骤:所述改进频域块最小均方算法MFBLMS自适应滤波器,其本质由于归一化频域块最小均方NFBLMS算法的平均权重向量无法在均方误差意义下收敛到最优解,进而提出的改进频域块最小均方算法;
(3)频域块滤波U最小均方FBFULMS滤波器的设计步骤:在MFBLMS与NFBLMS混合算法的基础上进行二次路径建模。
2.根据权利要求1所述的基于FBFULMS算法的有源噪声控制系统的设计方法,其特征在于,所述二元归一化频域最小均方NFBLMS滤波器具体包括:第一FBLMS快速频域自适应算法模块,用于BLMS算法在频域中的一个快速数值有效的实现;
第一权值更新模块,用来更新N个权值系数,NFBLMS滤波器权值更新迭代运算公式是其中上标H表示共轭转置运算;μ是阶跃因子,归一化为C,Wf为频域的权值系数、QN,0为约束矩阵、ef(m)为均方误差,m表示滤波器输入信号的个数,Xf(m)=diag[xf(m)],Mf=diag‑1[ξ],因此 ξ通常设置为参考信号功率的倒数,QN,0=FGN,0F ,Q0,N=‑1 ‑1FG0,NF ,表示2N*2N矩阵,N表示BLMS的块长度,其中的F表示进行FFT运算,F 表示IFFT运算。
3.根据权利要求1所述的基于FBFULMS算法的有源噪声控制系统的设计方法,其特征在于,所述频域最小均方算法MFBLMS算法的滤波器系数更新方程为:即权值更新系数为
当自适应滤波器长度不足时,NFBLMS算法的稳态解偏离最优维纳解,而MFBLMS算法仍然收敛到维纳解。
4.根据权利要求1所述的基于FBFULMS算法的有源噪声控制系统的设计方法,其特征在于,所述MFBLMS自适应滤波器的滤波器频域系数为:其中,0是M*1零序列,FFT[]为对序列进行快速傅立叶操作,此处的频域系数W(k)的长度是时域系w(k)长度的两倍;
令(频域)输入信号:
其中u()表示时域的输
入信号,此式表示对连续输入数据子块进行傅立叶变换而得到的2M*2M的对角矩阵,对应用重叠保留法,线性卷积可以通过循环卷积来实现,得M*1序列:Τ
y =[y(kM),y(kM+1),...,y(kM+M‑1)]=IFFT[U(k)W(k)]最后M个元素。
其中y()为频域的输出信号,IFFT[]为对序列进行傅立叶反变换;
频域期望响应序列为:
T
d=[d(kM),d(kM+1),...,d(kM+M‑1)]频域误差信号为:
其中e(k)为时域的误差序列。
5.根据权利要求4所述的基于FBFULMS算法的有源噪声控制系统的设计方法,其特征在于,所述BLMS滤波器是FBLMS滤波器中中时域的部分,通过串‑并转换器使得输入信号u(n)分为长度为L块,产生的输入数据块被逐次地加到长度为M的FIR滤波器;在收集到各块数据值后,滤波器系数进行更新,使得滤波器的自适应更新以块操作的方式进行,而不是像时域LMS滤波器那样逐点进行;
其输入信号为:
T
u(n)=[u(n),u(n‑1),...,u(n‑M+1)]表示时刻n输入信号序列,T代表取转置,相应地,令:T
W(n)=[w0(n),w1(n),...,w(n‑M+1)]表示n时刻滤波器系数,k为块指数,其与n的关系为:n=kL+i,i=0,1,2...,L‑1,k=1,2...
其中L是块长,第k块的输入信号定义为 其矩阵形式为:T
A(k)=[u(kL),u(kL+1),...,u(kL+L‑1)]在持续输入数据块期间,滤波器系数保持为W(k),它是n=k时W(k)的值。
6.根据权利要求5所述的基于FBFULMS算法的有源噪声控制系统的设计方法,其特征在于,所述混合型NFBLMS滤波器,其为NFBLMS和MFBLMS算法优势的切换改进,具体实现步骤如下:步骤(1)使用NFBLMS算法初始化该算法,当NFBLMS算法应达到稳定状态时,将提出的混合型MFBLMS切换到MFBLMS算法;
步骤(2)当MFBLMS算法收敛到维纳解的近似值时,它接近最小值;
步骤(3)MFBLMS算法收敛后,将该系统转换回NFBLMS算法,自然获得稳态值,然后用作阈值;
步骤(4)将NFBLMS算法转换为MFBLMS算法;
步骤(5)当检测到声环境发生较大变化时,MFBLMS算法被转换为更快收敛的NFBLMS算法。
7.根据权利要求6所述的基于FBFULMS算法的有源噪声控制系统的设计方法,其特征在于,所述FBFULMS滤波器的权值系数更新方程改进为:其二次路径建模的权值系数更新方程为:
其中上标H表示共轭转置操作,步长因子μ1和μ2归一化为ξ1和ξ2;为确保整个系统的稳定性,选取ξ=min(ξ1,ξ2),Xf(m)=diag[xf(m)],公式改进为:Pf为时域中的期望信号于输入信号所组成的功率矩阵、Of为频域中的期望信号于输入信号所组成的功率矩阵、Nf为频域中的期望信号所组成的功率矩阵、Mf为频域中的输入信号所组成的功率矩阵为了衡量系统的收敛性能,最小均方误差可以表示为:通过计算上式的梯度,可以得到:
通过将上式的梯度函数设置为0,可以导出最佳权重向量和:因此可以实现最小均方误差的全局最小值,同时,频域中的误差信号可以描述为:‑1
ef(m)=FG0,NF [df(m)‑Xf(k)(af(m)+bf(m))]s。
8.根据权利要求6所述的基于FBFULMS算法的有源噪声控制系统的设计方法,其特征在于,所述FBFULMS算法的误差信号中滤波器系数的非因果部分不受更新过程的影响,因此,将两边乘以收益率:并且在FBFULMS算法在每个块中添加了一对FFT/IFFT。