基于matlab仿真模块的自适应有源噪声逆控制研究

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1、万方数据文章编号：1673-887X(2007)lOq)014-02基于matlab仿真模块的自适应有源噪声逆控制研究l引言嘉兴学院机电工程学院张今朝摘要运用madab仿真模块对自适应有源逆控制中的两种算法滤波一ULMS算法和改进的滤波一ULMS算法进行了仿真研究。并对两种算法的消声效果进行了比较．验证了致进的滤波一ULMS算法有着重为优越的动态性能。关键词MATL&B仿真；滤波U-LMS算法；改进的瘫瘦一ULMS算法；自适应有源逆控制中国分类号$210文献标志码A自适应逆控制(AdaptiveInverseContr01)是控制系统和调节器设计中，用被控对象传递函数的逆

2、作为串联控制器来对系统的动态特性作开环控制，从而避免了因反馈而可能引起的不稳定问题。同时又能做到对系统动态特性的控制与对象扰动的控制分开处理而互不影响。其基本思想就是要用一个来自控制的信号去驱动对象．而谈控制器的传递函数就是参考模型与该对象建模函数的商。根据自适应算法，用对象和指令输出之差的误差信号来调节控制器的参数以使该误差信号的均方差最小。参考模型耍选择成达到设计者对整个系统所要求的相同的动态响应。本文运用mailab仿真模块对白适应有源控制的两种算法：滤波一ULMS算法和改进的滤波一ULMS算法进行了仿真研究。并对消声进行了比较，验证了改进的滤波一ULMS算法在有源

3、消声控制系统中更为优越。2自适应FULMS算法自适应有源噪声控制系统中，典型的结构如图1所示。噪声掉圈1单通道自适应有潭噪声控制示意图误差传感器图1中的各通道传递函数如下船从噪声源到参考传感器和传递函数在本方中为方便起见，设c讳=1；M(z】：初级通道传递函数(从噪声源到误差传感器)；P(咄次级通道传递函数(从滤波器的输出到误差传感器)F(z)；反馈通道传递函数(从滤波器输出到参考传感器10使用兀R控制器的控制系统中，前馈控制器是使误差信号的得到最小均方值(k鹅tMe锄Square,简称LMS)。参考模型是要选择成达到设计者对整个系统所要求的相同的动态响应。当均方僮最小时

4、，控制器和对象的缓联之后将有—千类似于参考模型特性的动态响应，控制器和对象传递函数的乘积将会非常近似于该参考模型的传递函数。用差分方程推导U一滤波LMS算法。对于u一滤渡LMS算法，IIR控制器可用差分方程表示为c(q-性蔷鲁即“u1=篇等等毒手夸矿。书胡。‰曲l正6秆=[一旷：r它是一个(M+H+1)×1权向量。LMS算法是沿着J=-E[e2(e)]的梯度方向来调节控制器的参数使得J达到最小值。围2基于滤波一ULMS算法的自适应逆控制系统[收稿日期】2007—10—12【邮编]314001【作者简介】张夸朝(1971一)，男，安徽庐江人，助教，博士研究生．主要研究多电机

5、同步系统协调控制等。14Ⅻ掊jI啪万方数据200710为了得到改进的U一滤波LMS算法，e。可以表示为e商．“q-I)‰；如Hq1)(《耽)(4)霞3．改进的自适应滤波一ULMS算法逆控制用新的目标函数毋2(^)】【4】来代替毋2“)】其中e(k)=[1-A(q‘，k令且=[札，e出柚]7式∽变为eFr∥Ek而eF以一蚝(_P(g一·)且)一一(爿g。呻玑)式(toyItAi式并且注意到缸尸(一)um‘得,=d,-l《(P(q-Lm)一矿见这里昧[五．．文弛]．式(13)被写成￡-k=d,-舻：以其中矾在(3)中已定义，巩=[“94)《反P(15)根据LMS算法，吼．，表

6、示为．．2‰．Wk一鬻堋1￡t鲁(16)上式可眦被分解，并注意到dk=P(q11)Ⅵ“H，得f6hI-ibt+q￡I[Hg“)％]I‰。q切E．[d一)Ⅵ”“]U=0，I,L．N-1)q=l，2．L，_

7、lf)(17)吣“分别为矢量n、％的列向量。由式03)g得，等价于W*甲^恤∈血(18)以上所述新算法的表达形式如图3所示。由于爿q“k和皿是矾中相互独立的两个量。可以看出，缸∈‰)]是系数的二次型函数，因此存在一个全局最小值。当且仅当层[，(k)]--o时E[一(k)]--o。这样，权失量系数便可以逼近—个最优值，以弦于初级声源被尽可能完全地抵消，从而得到全局最小均方误

8、差值。4仿真研究基于Matlab7．0仿真模块．采集一段带通噪声(50一1ooHz作为噪声源。噪声源的持续时间都是5s采样率为100Hz，数据保存于w州文件当中。经噪声控制处理算法处理之后，可以进行信噪比的测量或者直接用示波器模蛙画出波形图，并于仿真模块经由计算机声卡播放出来。设AANC初级通道传递函数爿：kl+n0知。+nk啪O啦4+n0血啪00224设参考模型麒：)=1．声反馈F(：)=0。取滤波器的阶数为M=70，N=70，向系统通入采集的发动机排气噪声信号时间为5s。制出图4发动机噪声信号及频谱图(略)然后，分别取两组