[发明专利]一种应对频率偏移的宽窄带混合主动噪声控制系统

说明书

本发明公开了一种应对频率偏移的宽窄带混合主动噪声控制系统，针对抑制宽窄带混合噪声的场合，本发明设计了基于并型预置带通滤波器和并型自适应带通滤波器的频率补偿结构，以非声学参考传感器提供的窄带参考频率作为该两个模块中与中心频率有关系数的频率初始值，利用自适应平滑梯度算法快速地追踪参考信号中的真实窄带频率分量，实现了对非声学参考传感器产生的频率偏移的有效补偿；进而用于宽窄带混合ANC系统，由上述频率补偿结构构成参考信号合成子系统，可提升由非声学参考传感器因自身可能存在老化、磨损等导致的频率偏移补偿性能，改善宽窄带混合ANC系统中窄带控制器应对目标噪声窄带分量的性能，从而提升整体系统的稳定性和收敛性。

技术领域

本发明涉及一种应对频率偏移的宽窄带混合主动噪声控制系统，属于主动噪声控制技术领域。

背景技术

主动噪声控制(Active Noise Control，ANC)利用声波相消干涉原理，较传统的被动降噪技术，具有良好的低频噪声抑制性能，以及体积小、成本低等优点(S.M.Kuo andD.R.Morgan，“Active noise control：a tutorial review，”Proc.IEEE，vol.87，no.6，pp.943-973，Jun.1999.)。实际应用中存在着大量的由切割机、风扇、引擎等旋转机械设备产生的周期性噪声或干扰，其窄带分量占主要成分，但依然存在宽带干扰。传统的窄带或宽带前馈型ANC系统均难以抑制该宽窄带混合噪声。

2011年XiaoWang设计一种基于正弦噪声抵消器的宽窄带混合ANC系统，解决了传统的宽带前馈型ANC系统在抑制宽窄带混合噪声时存在的“火花”现象的问题，进而提升系统整体性能(Y.Xiao and J.Wang，“A new feedforward hybrid active noise controlsystem，”IEEE Signal Process.Letters，vol.18，no.10，pp.591-594，Oct.2011.)。然而，该系统同时采用声学参考传感器器和非声学参考传感器获取参考信号，其中设置在控制装置的噪声源位置的非声学参考传感器(如转速计等)由于自身可能存在老化、磨损等情形导致获得的窄带参考频率与实际窄带分量频率不一致，即发生频率偏移。该频率偏移可能直接导致上述宽窄带混合ANC系统中窄带控制器抑制目标噪声窄带分量的性能降低，进而影响宽窄带混合ANC系统的稳定性和收敛性，制约其实际应用。因此，需要研究相应的频率偏移补偿结构或算法，对提升宽窄带混合ANC系统的稳健性具有重要理论和应用价值。

2015年温良等人在窄带前馈型ANC系统基础上，设计一种基于IIR陷波器的频率偏移补偿结构，仿真结果表明该结构在较大的频率偏移量情形下仍然具有良好的频率偏移补偿性能，进而改善窄带ANC系统的降噪性能(温良，黄博妍，肖业贵，等.基于IIR陷波器应对频率失调的窄带ANC系统新结构[J].电子学报，2015，43(1)：129-134.)。然而，该窄带前馈型ANC系统主要致力于抑制窄带噪声，难以有效应对宽带噪声干扰，制约其降噪水平。此外，该窄带前馈型ANC系统由于其结构与宽窄带混合ANC系统的结构不同，因而该窄带前馈型ANC系统中的频率偏移补偿结构难以直接移植到宽窄带混合ANC系统中，需要开发新型的频率偏移补偿结构，进而用于宽窄带混合ANC系统，实现补偿由非声学传感器因自身可能存在老化、磨损等导致的频率偏移，改善宽窄带混合ANC系统中窄带控制器应对目标噪声窄带分量的性能，从而提升整体系统的稳定性和收敛性。

发明内容

为了解决目前存在的传统的宽窄带混合主动噪声控制系统存在的非声学参考传感器由于老化、磨损等产生的频率偏移，制约宽窄带混合主动噪声控制系统中窄带控制器抑制目标噪声窄带分量的性能，进而导致整体系统的宽窄带混合噪声抑制性能和稳定性降低的问题，本发明提供了一种应对频率偏移的宽窄带混合主动噪声控制系统，