基于自适应滤波及模态分析的有源噪声控制方法研究

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1、代号10701学号0710310280TN911公开 分类号密级题（中、英文）目基于自适应滤波及模态分析的有源噪声控制方法研究ActiveNoiseControlTechniqueBasedonAdaptiveFilteringandModalAnalysis作者姓名刘庆华指导教师姓名、职务欧阳缮教授学科门类工学学科、专业信号与信息处理提交博士论文日期二○一四年三月万方数据万方数据作者简介刘庆华，四川南江县人。1995年毕业于四川师范大学，获学士学位。2001年毕业于桂林电子工业学院，获硕士学位。2007年进入西安电子科技大

2、学电子工程学院攻读博士学位。导师：欧阳缮教授。主要研究方向：有源噪声控制；空间谱估计等。代表性成果及经历：在《IEICETrans.》、《振动与冲击》、《系统工程与电子技术》等国内外刊物发表学术论文4篇，在国际重要会议发表论文1篇。QinghuaLiuwasborninNanjiang,SichuanProvince,China,in1974.ShereceivedherB.S.degreeinPhysicsfromSichuanNormalUniversity,Chengdu,China,in1995,andherM.S.

3、degreeinSignalandInformationProcessingfromGuilinUniversityofElectronicTechnology,Guilin,China,in2001.SheiscurrentlyworkingtowardthePh.D.degreeinSchoolofElectronicEngineering,XidianUniversity,Xi’an,China.HeradvisorisProfessorShanOuYang.HerresearchinterestsincludeAct

4、iveNoiseControl(ANC)andSpatialSpectrumEstimation.Shehaspublished4journalpapersandoneconferencepaperonsomeacademicjournalsandinternationalconferences.万方数据万方数据万方数据万方数据摘要随着经济的发展和社会的进步，噪声污染日益严重，危害人们的身心健康，引起机械设备结构的声疲劳，并降低武器装备的作战性能和声隐身性能。因此噪声控制在民用和军事领域中都具有十分重要的意义。有源噪声控制技

5、术是控制低频噪声的有效方法，根据噪声控制机理可分为声源控制、传播途径控制和接受者保护三类，研究内容和手段具有多样性。论文从接受者保护和声源控制的角度出发，针对基于自适应滤波技术的前馈有源噪声控制方法和基于模态分析的结构声辐射控制方法中存在的一些主要问题开展研究工作。论文所做主要工作概况如下：1.在自适应前馈有源控制技术中，非因果成分会降低噪声控制性能，为了使系统尽量满足因果约束，提出一种参考信号的拾取方法。该方法将参考传声器放置在噪声源来波方向上，并通过距离调整来增大参考传声器和误差传声器的时间延迟，用于抵消串扰和反射等因素

6、引起的非因果成分，从而提高噪声控制性能。在此方法中，为了检测宽带噪声源的来波方向，提出了一种基于KR积的内插聚焦估计算法。该算法将各频率点的协方差矩阵进行KR积扩展后，借助最小二乘内插聚焦矩阵，构造无噪声聚焦后的各频率数据组合矩阵，进而采用MUSIC方法实现过定和欠定两种情况下的来波方向估计。最后，将噪声源的定位结果用于指导参考传声器的布放，通过比较传声器布放位置及数目调整前后的噪声控制效果，验证参考信号拾取方法的有效性。2.在宽带噪声的自适应前馈有源控制技术中，无延迟子带自适应滤波方法由于能避免信号通道的延迟且收敛速度快，

7、成为宽带噪声控制中的主要方法。但该方法的控制效果会受到分析滤波器组的群延迟和带内混叠误差的影响，因此分析滤波组的设计是关键。现有的分析滤波器组是调制线性相位原型低通滤波器得到的，它不能保证滤波器组的低群延迟和小旁瓣效应，致使噪声控制效果不明显。为此，提出迭代二阶锥规划方法设计分析滤波器组。将带内混叠误差和群延迟构造为关于原型滤波器权系数的二次函数，进而通过迭代二阶锥优化得到原型滤波器权系数，最后利用均匀DFT调制为分析滤波器组。与同阶线性相位分析滤波器组相比，该滤波器组具有更低的群延迟和更小的带内混叠误差。在此基础上，采用部

8、分子带权系数更新的归一化最小均方误差算法，构建了频域无延迟噪声控制系统。实验结果表明，该系统的噪声控制效果明显，不仅能有效降低残余噪声功率谱，提高噪声衰减量，而且还具有收敛速度快和计算复杂度低等优点。3．在窄带噪声的自适应前馈有源控制技术中，从理论上分析了频率偏差造成自适应滤波器权系数的均