[发明专利]一种非线性混合主动噪声控制方法及控制系统

说明书

本发明属于主动噪声控制技术领域，具体的说是一种非线性混合主动噪声控制方法及控制系统。控制方法包括一、获得窄带参考信号和宽带参考信号；二、将宽带参考信号进行非线性扩展和滤波得到宽带子系统最终输出信号；三、将窄带参考信号进行非线性扩展和滤波得到窄带子系统最终输出信号；四、得到非线性混合主动噪声控制系统的输出信号；五、对宽带主动降噪子系统和窄带主动降噪子系统中的前馈滤波器权值系数更新；控制系统包括信号分离子系统、窄带主动降噪子系统、宽带主动降噪子系统、计算系统和更新系统；本发明能提高算法非线性适应能力，并且提高宽带主动降噪子系统的降噪能力。

技术领域

本发明属于主动噪声控制技术领域，具体的说是一种非线性混合主动噪声控制方法及控制系统。

背景技术

随着工业的发展，机械设备的噪声越来越受到重视，特别是一些旋转机械发出的噪声由宽带和窄带频率成分组成。为了控制这种噪声，已经开发了许多主动噪声控制系统。主动噪声控制系统是一种基于声相消干涉原理的新技术，系统中包括参考传声器、扬声器和误差传声器三种设备。随着高性能数字信号处理芯片的发展，主动噪声控制技术变得更加可行。在过去的几十年里，人们已经提出了多种宽带有源噪声控制系统，这种结构由于不包含窄带主动降噪子系统而无法衰减旋转机械产生的噪声。

在工业环境中，声波传输路径呈现非线性特性，现在已经提出了许多非线性主动噪声控制系统。函数链接人工神经网络(FLANN)滤波器是解决非线性问题的有效结构，还提出了许多其他滤波器并表现出良好的衰减性能，例如volterra滤波器、双线性滤波器和核滤波器等。由于旋转电机发出的噪声由宽带和窄带频率成分组成，上述滤波器仍然无法抑制这种噪声信号。

传统的混合主动噪声控制系统由信号分离子系统、窄带主动降噪子系统和宽带主动降噪子系统组成，这种主动噪声控制系统具有良好的抑制混合噪声的能力。但是在非线性环境下，传统混合主动噪声控制系统由于没有非线性部分，性能大大降低。人们提出了一种改进的主动噪声控制系统，称为混合函数链接人工神经网络(HFLANN)系统，它在传统混合主动噪声控制系统中加入了函数链接人工神经网络结构，数值模拟证明了其有效性。然而，HFLANN算法系统的宽带主动降噪子系统应用FXLMS算法，该算法在衰减宽带噪声方面的性能欠佳。此外，HFLANN算法的窄带主动降噪子系统没有函数链接人工神经网络结构来适应非线性环境。

发明内容

本发明提供了一种非线性混合主动噪声控制方法及控制系统，该方法设计一种信号分离子系统，把混合信号分解为宽带和窄带两种信号，将这两种信号进行非线性扩展，把扩展后的宽带信号进行离散小波变换后输入宽带主动降噪子系统处理，把扩展后的窄带信号输入窄带主动降噪子系统处理，将这两个子系统处理结果相加得到非线性混合主动噪声控制系统的输出信号。本发明能提高非线性适应能力，并且提高宽带主动降噪子系统的降噪能力，解决了现有主动噪声控制方法存在的上述问题。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种非线性混合主动噪声控制方法，包括以下步骤：

步骤一、获得系统所需的混合参考信号，通过信号分离子系统分离出混合参考信号中的窄带参考信号和宽带参考信号；

步骤二、通过宽带主动降噪子系统中的FLANN滤波器将宽带参考信号进行非线性扩展得到第一宽带输出信号，将第一宽带输出信号进行离散小波变换得到第二宽带输出信号，将第二宽带输出信号输入宽带前馈滤波器得到第三宽带输出信号即宽带子系统最终输出信号；

步骤三、通过窄带主动降噪子系统中的FLANN滤波器将窄带参考信号进行非线性扩展得到第一窄带输出信号，将第一窄带输出信号输入窄带前馈滤波器得到第二窄带输出信号即窄带子系统最终输出信号；

步骤四、通过计算系统将步骤二得到的宽带子系统最终输出信号和步骤三得到的窄带子系统最终输出信号求和，得到非线性混合主动噪声控制系统的输出信号；