脈沖噪聲主動控制算法研究.pdf

1、噪聲污染是世界公認的四大環(huán)境污染之一，它會對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，由于傳統(tǒng)的被動降噪（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，主動噪聲控制因此被認為是一項與傳統(tǒng)的被動降噪相并列的技術(shù)，而得到十分大關(guān)注和發(fā)展。在主動噪聲控制領(lǐng)域中，傳統(tǒng)線性前饋型自適應控制器利用濾波-x最小均方算法在大多情況下取得了良好的效果。但是在實際的運用中仍然存在許多問題，其中一個便是當要消除的噪聲為脈沖

2、噪聲時。
　　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、工廠中的沖擊鍛壓設備等。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的數(shù)學公式;介紹了現(xiàn)有的一些脈沖噪聲主動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)對誤差信號進行轉(zhuǎn)換，以轉(zhuǎn)換過的誤差信號的瞬態(tài)能量最小為控制目標。同時為了克服該算法中死區(qū)和誤差信號的壓縮程度對控制效果的雙重影響，通過誤差信號來不斷調(diào)整該非線性壓縮函數(shù)的參數(shù)以達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信息。通過理論分析和仿真研究，驗證了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)下同時借鑒魯棒統(tǒng)計學中的M估計器的思想，提出了濾波-x遞歸最小M估計(filtered-x recursive least M-Estimate，F(xiàn)xRLME)算法，該算法因使用的M估計器不同而擁有4種不同的子算法。同時考慮到在RLS結(jié)構(gòu)下濾波器權(quán)值更新很慢的假設不再成立，在FxRLME算法的基礎(chǔ)上提出了用算法誤差來代替?zhèn)鞲衅鳒y得的真實誤差的考慮交換誤差的濾波-x遞歸最小M估計(filtered-x recursi

5、ve least M-Estimate withcommutation error，F(xiàn)xRLMECE)算法。然后在理論上分析對比了濾波-x RLS算法、考慮交換誤差的濾波-x對數(shù)轉(zhuǎn)換RLS算法、FxRLMECE算法，同時統(tǒng)計了它們在一個迭代周期的運算量。最后對各算法進行了仿真分析，仿真結(jié)果表明， FxRLMECE算法中除基于Huber估計器的子算法外，其余子算法均優(yōu)于考慮交換誤差的濾波-x對數(shù)轉(zhuǎn)換RLS算法;同時它們不僅適合處理脈沖噪聲