探索基于dsp的主动噪声控制算法结构与硬件实现研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文基于DSP的主动噪声控制算法结构与硬件实现研究姓名：林刚申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：周洁敏2002.3.1南京航空航天大学硕士学位论文摘要(基于自适应滤波器理论的主动噪声控制(ANC)系统是在80年代发展起来的，但都单纯着重于自适应信号处理，很少仔细考虑声音的特性。≥本文在充分考虑了装置的声音特性后，讨论了基于DSP主动噪声控制系统的类型结构、算法仿真和硬件实现等诸多问题。使用低耗、高能DSP来实现自适应算法后，ANC成了--I"I新兴的工程技术。本文介绍了ANC技术的基本背景，比较了主动噪声控制与被动噪声

2、控制的优缺点，对ANC系统中经常采用的宽带前馈、窄带前馈和反馈等控制结构进行了对比和分析，并提出了不同算法的具体实现步骤。本文还详细讨论了基于高速DSP的ANC系统算法仿真和硬件实现问题，解决了系统设计中所碰到的许多实际难题。关键词；主动噪声控制，DSPj自适应滤波器算域基于DSP的主动噪声控制系统算法结构与硬件实现研究AbstractAnactivenoisecontrol(ANC)systembasedonadaptivefiltertheorywasdevelopedinthe1980s．Butitonlyemphasizesontheadaptive

3、signalprocessingandseldomtakesthesoundcharactersintoaccount．Thispaperdiscussesthecontroltypes，arithmeticsimulationandhardwareimplementationofANCbasedonDSP．ANCthatusesadaptivesignalprocessingimplementedonalow—cost，high—performanceDSPisanemergingnewtechnology．Thispaperpresentsgeneral

4、backgroundinformationaboutANCmethods．Contrastsbetweenpassiveandactivenoisecontrolaredescribed．Differenttypesofnoise—controlalgorithmsarediscussed：feedforwardbroadband，feedforwardnarrowband，andfeedbackalgorithms，andeachalgorithmdetailedwiththestepstoimplement．Thethesisparticularlyta

5、kesoverthearithmeticsimulationandhardwareimplementationoftheANCsystembasedonDSP，solvesmanyproblemsintheimplementatiOnofANCsystem．KeyWords：Activenoisecontrol，DSP，Adaptivefilter，AlgorithmsII南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论1．1引言现实环境中存在着两种类型的噪声。一类是由随机扰动产生的，具有随机性，随机噪声的能量是平均分布在频带上，故而叫做宽带噪声，例如喷气飞机的低频噪

6、声和爆炸时的脉冲噪声。另一类叫做窄带噪声，能量主要集中在特定的频率上，这类噪声与旋转性(或周期性)机械有关，所以也叫做周期性的或近似周期性的，例如交通运输中的内燃机噪声、在辅助能源的压缩机中、冰箱中和用于传输散装材料的工业真空泵中噪声等。1．2被动控制和主动控制目前有两种控制噪声的方法：被动式和主动式。传统噪声控制方法就是使用的被动技术，如密封、屏蔽、以及削弱噪声的消音器。被动式消声器通过组合隔板和管道改变阻抗的思想来消除噪声(电抗式消声器)，或者通过在管道中安装吸声材料使声音传播能量损失掉的思想来消除噪声(抵消式消声器)。电抗式消声器可广泛应用于内燃机中的

7、噪声消除，而抵消式噪声器可广泛应用于管道运输中的鼓风机噪声消除。被动式消声器由于在宽频上具有很好的衰减能力而评价很高，但体积过大、价格昂贵、尤其在低频段的效果不是十分明显，因而被动式的消噪方法并不是经常被采用，而且假如在管道中村有气流，被动式消声器经常会带来一些不必要魄返回压力。为了克服这些问题，现在的注意力已经转移到圭动噪声控制方法上。主动噪声控制系统包含一个电声设备来抵消不想要的噪声，通过产生一个幅值相等、相位相反的声音信号，与不想要的原始噪声信号进行叠加，结果两个声音信号就被同时消除。图卜l中有原始不想要的噪声信号，反噪声抵消信号、以及当它们被叠加后的

8、残留声音信号。原始噪声被抵消的效果是取决于反噪声信号