[发明专利]一种基于改进FxLMS算法的主动噪声控制系统与方法

摘要

本发明请求保护一种基于改进FxLMS算法的主动噪声控制系统与方法。主要包括5个模块：(1)FxLMS算法、(2)次级通道、(3)性能监视、(4)变功率白噪声产生器及(5)主通道路径。本发明目的在于提高ANC系统的降噪性能以及次级通道的建模精度和收敛速率。创新点在于针对次级通道的训练信号(辅助随机白噪声)进行了功率调度，然后通过观察(2)中的性能，当μSmax‑μS＜α(1×10‑5＜α＜1×10‑3)时，停止(4)中的辅助随机白噪声的注入；当20log10|f(n)|＜0时，重新开启(4)中的辅助随机白噪声的注入。从而实现对次级通道进行在线建模和离线建模的相互转换，最终得到一个具有较高建模精度和降噪性能的ANC系统。结构简单、易适应环境变化和大方差辅助白噪声等特点。

主权项

1.一种基于改进FxLMS算法的主动噪声控制系统，其特征在于，包括：改进的FxLMS滤波x‑最小均方算法模块(1)、次级通道(2)、性能监视模块(3)、变功率白噪声产生器(4)及主通道路径(5)，其中所述的改进FxLMS算法模块，用于通过次级通道模拟滤波器S’(z)对初始参考噪声信号x(n)进行滤波，产生滤波信号x’(n)进而注入到ANC系统主控制自适应滤波器中，成为主通道自适应滤波器的输入信号；以及可以对初始参考噪声信号x(n)进行滤波，产生主通道自适应滤波器的输出信号y(n)：改进的FxLMS算法改进主要体现在：对主动噪声控制系统中的次级通道采取变步长在线建模和离线建模相互转换的方式以及对次级通道的训练信号辅助随机白噪声采取功率调度；输出信号y(n)之后与辅助随机白噪声v(n)结合，一起注入到次级通道S(z)中去，产生一个输出信号y′(n)‑v′(n)，紧接着，主通道自适应滤波器的期望信号d(n)会与这个输出信号做差，从而得到ANC系统的误差函数e(n)：次级通道(2)，用于对次级通道路径S(z)进行跟踪和模拟，产生一个供初始参考噪声信号x(n)滤波的自适应滤波器S’(z)，在建模的过程中，次级通道会不断根据ANC误差函数e(n)与次级通道自适应滤波器的输出信号做差，得到次级通道自适应滤波器的误差函数f(n)，进而再注入到次级通道自适应滤波器和主通道自适应滤波器中，分别对其的抽头系数进行调整；还对次级通道步长参数μ_S(n)采取了变步长算法；性能监视模块，通过观察次级通道自适应滤波器的步长参数μS(n)和误差函数f(n)的大小对次级通道辅助随机白噪声的连续注入进行控制：变功率白噪声产生器，用于产生ANC系统中次级通道的训练信号即随机白噪声，并对其功率进行分配调度，然后注入到次级通道中；主通道路径(5)，用于模拟ANC系统主通道的路径函数即声学响应，从而对初始参考噪声信号进行滤波，得到主通道自适应滤波器的期望信号d(n))。