[发明专利]应用于管道噪声有源控制的次级通道快速辨识方法

说明书

本发明公开了应用于管道噪声有源控制的次级通道快速辨识方法，该方法针对管道中次级声通道脉冲响应所具有的稀疏性特征，在自适应辨识算法中引入比例思想，使用比例化的步长控制矩阵，根据权系统变化的大小赋予其相应的步长因子；同时步长的更新采用类似误差信号相关函数的方法，引入变量来衡量辨识过程中的权系数距离当前最优权系数的远近，从而为步长因子的更新提供更好的依据。本发明的最大特点在于提高了次级通道辨识系统的性能，加快辨识速度，提高辨识精度，同时有效避免了管道噪声有源控制系统运行中的噪声对辨识系统的干扰。

技术领域

本发明涉及有源噪声控制技术领域，具体涉及一种应用于管道噪声有源控制的次级通道快速辨识方法。

背景技术

有源噪声控制技术对低频段噪声具有很好的降噪效果。控制的关键点在于通过误差传声器实时跟踪初始噪声的变化以动态调节控制器参数。滤波-X最小均方误差算法(Filtered-X Least mean square,FXLMS)是最为典型的控制算法，该算法中包含一项滤波-X的信号矢量，它是输入信号矢量与次级通道脉冲响应函数的卷积。次级通道(secondary path)是指系统中从次级声源到误差传声器之间的信号通路，其对于整个有源噪声控制系统有着非常重要的影响。准确辨识次级通道模型并获得精确的传递函数是实现有源噪声控制的关键之一。

尽管现在已有有效的次级通道辨识方法，但由于引入了附加噪声，导致有源噪声控制过程与次级通道辨识过程产生相互干扰，使得整个系统的性能下降。也有通过使用3个交叉更新的自适应滤波器来避免有源控制部分与次级通道辨识过程之间的相互干扰。但以上做法额外增加了自适应滤波器或者忽略了控制滤波器及附加噪声对辨识的影响，且算法步长范围的控制难以应用于实际。切使得计算复杂性大幅度提高，产生不必要的计算量，很难满足实际的工程实时性要求。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种辨识速度快、辨识精度高，且抗噪声能力强的应用于管道噪声有源控制的次级通道快速辨识方法。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种应用于管道噪声有源控制的次级通道快速辨识方法，包括：

使用比例化的步长控制矩阵，在更新中为大的权系数赋予大的步长因子，为小的权系数赋予小的步长因子；

以及将步长迭代融入自适应目标函数中，共同完成次级通道的快速精确辨识，用于避免管道噪声有源控制系统噪声对次级通道辨识系统的影响。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，在自适应的辨识过程中引入了一个步长控制矩阵：

K(n)＝diag{k₀(n),k₁(n),…,k_M-1(n)}

其中，M为滤波器的长度；m取值从0到M-1；S(n)为脉冲响应的系数，ε为避免初始系数定义为零时导致算法冻结问题而设置的极小正值。

根据本发明的另一个实施方案，在实际应用中α取值一般介于0到-0.5之间。

本发明还可以是：

根据本发明的另一个实施方案，在算法收敛阶段采用较大的步长因子以取得较快的收敛速度；在算法收敛后使用较小的步长因子以取得较小的稳态失调量，利用误差信号与步长函数构建一个新的最优判据准则进而得到步长变化规律：

μ(n)＝κμ(n-1)+4βτe(n)X^T(n)e(n-1)X(n-1)

其中，X(n)为输入信号；e(n)为误差信号；β为在传统辨识算法的目标函数与步长函数之间均衡量，一般接近于1；τ为一极小正值；κ＝1-2(1-β)τ。