[发明专利]一种基于动量FxLMS算法的主动噪声控制系统

权利要求书

1.一种基于动量FxLMS算法的主动噪声控制系统，其特征在于，包括：

噪声信号滤波模块(1)、动量FxLMS算法模块(2)、次级通道建模模块(3)、白噪声产生器模块(4)及主通道路径模块(5)，其中

噪声信号滤波模块(1)，用于通过次级通道模拟滤波器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；

动量FxLMS算法模块，用于对经过滤波器过滤的信号采用动量FxLMS算法，更新控制滤波器W(z)的权系数，控制滤波器W(z)分别与噪声源、滤波器和动量FxLMS算法模块相连接，原始的噪声信号通过控制滤波器输出y(n)，y(n)与白噪声产生器产生的白噪声相加，再经过次级通道产生抗噪信号y’(n)，抗噪信号y’(n)与主路径的噪声d(n)相结合以减少误差传感器周围的声压；

次级通道建模模块(3)，用于对次级通道进行实时的建模，包括次级通道路径S(z)、次级建模滤波器VSS-LMS算法模块，S(z)表示次级声源与误差传感器之间的声学响应，S(z)用于模拟ANC系统次级通道的路径函数，次级建模滤波器VSS-LMS算法模块用于更新次级通道建模滤波器的抽头系数；白噪声发生器产生一组随机信号v(n)，v(n)通过次级路径产生建模信号v’(n)，另外一端v(n)通过建模滤波器产生建模信号v’(n)，参与误差信号e(n)与建模信号做差产生误差信号f(n)。f(n)作为动量LMS算法和VSS-LMS算法的误差信号；

白噪声发生器模块(4)，用于产生高斯白噪声，并注入次级通道建模模块(3)的次级路径；

主通道路径模块(5)，用于(模拟ANC系统主通道的路径函数(声学响应)从而对初始信号进行滤波，得到主通道自适应滤波器的期望信号d(n))。

2.根据权利要求1所述的基于动量FxLMS算法的主动噪声控制系统，其特征在于，所述在误差麦克风e(n)处监测其降噪性能，根据如下公式反映出其降噪性能的大小和次级通道建模的精确度：

其中R：ANC系统的降噪性能的好坏；e(n)：ANC系统主控制自适应滤波器的误差函数；d(n)：ANC系统主控制自适应滤波器的期望信号；△S：ANC系统中次级通道建模的精确度大小；S_i(n)：ANC系统中实际次级通道的路径函数；ANC系统中模拟次级通道的路径函数。

3.根据权利要求1所述的基于动量FxLMS算法的主动噪声控制系统，其特征在于，所述动量FxLMS算法模块的动量LMS算法只比LMS算法增加了一个由权系数相关而引入的动量项，也就是说，如果以前的权系数变化量较大的时候，则目前权系数的修正量就增加，起到加速梯度下降，使得权系数均值收敛。

4.根据权利要求1所述的基于动量FxLMS算法的主动噪声控制系统，其特征在于，所述次级通道建模模块(3)为了解决次级路径随时间变化的问题，对ANC系统在进行次级通道建模的一开始，采用在线建模，使其能够跟踪次级通道的变化，保证控制滤波器的稳定性。

5.根据权利要求1所述的基于动量FxLMS算法的主动噪声控制系统，其特征在于，所述次级通道建模模块(3)采用变步长LMS算法进行建模滤波器的权值更新，步骤如下：

估计e(n)和f(n)的功率

P_e(n)＝λP_e(n)+(1-λ)e²(n)

P_f(n)＝λP_f(n)+(1-λ)f²(n)

这里的P_e(n)和P_f(n)分别为残余误差信号e(n)和建模误差信号f(n)；

计算两个功率的比值：ρ(n)＝P_f(n)/P_e(n)

计算步长参数μ_s(n)的具体数值：

μ_s(n)＝ρ(n)μ_min+(1-ρ(n))μ_max

μ_min和μ_max为建模滤波器的最小步长和最大步长；

对于控制滤波器使用以下算法进行更新权值：

方程式中：α为动量因子，取|α|<1，u_w表示控制滤波器的步长参数。