车内噪声主动控制算法研究
2018-02-20李雅榕王岩松刘宁宁
李雅榕,郭 辉,王岩松,张 亮,刘宁宁
(上海工程技术大学 汽车工程学院,上海 201620)
已有被动降噪技术成功降低了车内高频噪声,对低频噪声控制效果不佳。而主动噪声控制(ANC)技术[1-4]能有效控制低频噪声,具有良好的应用前景。
目前,主动噪声控制技术最核心的部分就是对自适应算法的研究。由Widrow和Hoff在1959年提出的LMS算法,因其容易实现而很快得到了广泛应用,成为自适应滤波的标准算法。然而LMS算法存在无法同时兼顾收敛速度和稳态误差固有缺陷[5],在工程实际中,由于次级路径的存在,其已不能保证ANC系统的稳定性。对此,Morgan[6]提出了解决方案,即在LMS算法权重更新之前放置一个与次级路径脉冲响应相同的滤波器,实现了所谓的滤波型LMS(FxLMS)算法。1981年,Burgess[7]将FxLMS算法应用于ANC系统。
结构简单、计算复杂度低的FxLMS算法[8-10]广泛应用于主动噪声控制领域,国内外学者在FxLMS算法用于ANC中的研究中取得了一定成果。Kuo等[11]发现时域FxLMS(TD-FxLMS)算法对稳态和非稳态噪声控制的鲁棒性都较好,但因为其收敛速率由参考信号的自相关矩阵特征值确定,当特征值分布范围大时收敛速度就慢。Kosaka等人[12]和Kuo等人分别对频域FxLMS(FD-FxLMS)算法进行了研究,发现FD-FxLMS算法在计算复杂度和收敛速率上有优势,但是并不适用于非稳态噪声。为了克服非稳态噪声下收敛速度慢的问题,Huang等提出了一种可变步长的FxLMS(VSS-FxLMS)算法[13]。针对实际系统中由于参考输入信号会混入与其不相关的干扰信号,束建华等人[14]利用跟踪微分滤波器和非线性变换函数分别对参考输入信号和反馈误差信号进行处理,同时,以滤波器更新向量的差值最小为优化条件推导出改进的FxLMS算法,结果证明改进后的算法在存在噪声干扰的情况下体现出更好的稳定性。……
