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基于方程误差法的IIR滤波有源噪声控制算法

2021-04-17李小波靳国永李善军叶天贵

噪声与振动控制 2021年2期
关键词:信号实验

李小波,靳国永,李善军,叶天贵

(哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院,哈尔滨150001)

噪声控制方法从原理上可以分为两类,即无源噪声控制和有源噪声控制[1]。通常来说,无源噪声控制方法,如吸声、隔声和使用消声器,对中、高频噪声可以取得较好的控制效果,但对低频噪声却难以取得理想的控制效果[2]。因此,对低频噪声有较好控制效果的有源噪声控制技术被提出并发展起来。前馈控制和反馈控制是有源噪声控制的两种主要形式。反馈系统虽然不需要获得参考信号,省去了参考传感器,但稳定性差,因此在实际的有源噪声控制应用中,人们更愿意选择前馈控制系统。与此同时,前馈系统会产生声反馈现象:次级声源产生的次级声信号传至参考传感器处。声反馈现象的存在会降低系统性能,甚至造成控制不能收敛[3]。解决声反馈的方法有采用传感器阵列[4]、声学结构[5]、反馈中和算法[6]和IIR滤波器。

应用前馈滤波器和反馈滤波器两个FIR滤波器组成IIR滤波器能够模拟存在声反馈时声场传递函数中的零点和极点,从而抵消声反馈的影响。同时IIR滤波器能用更少的阶数达到与FIR滤波器相同的性能,但是计算复杂度更高,稳定性也更差。IIR滤波器分为两种实现方法:输出误差法(OEM)和方程误差法(EEM)。采用输出误差法时,误差曲面不是标准二次型,会存在局部极小值,使收敛后反馈滤波器不能完全抵消声反馈路径。采用方程误差法(EEM)的IIR滤波器没有反馈运算,计算量更少,稳定性更好,能收敛到最优解[7]。……

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