自适应有源控制快速算法原理及性能研究

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自适应滤波算法是有源噪声控制实现的前提条件。为了扩大降噪空间和控制效果,多通道有源噪声控制系统被广泛采用。同时,在实际应用中发现,随着通道数的增加,自适应算法的运算量大幅攀升,给多通道有源噪声控制系统的实时实现带来严重障碍。本论文以有源噪声控制为对象,对滤波-x LMS类快速算法及相应的收敛性能进行深入地研究。需要指出,对快速算法的研究可以应用到其他有源控制系统中。 首先,系统地研究应用于有源噪声控制系统的滤波-x LMS算法,给出该算法的实现步骤,统计算法运算量,分析影响算法收敛系数取值范围的因素。 分别研究两类快速算法:权系数局部迭代算法和组合逆算法。其中,在第一类快速算法中分别讨论了两种算法—连续局部迭代算法和随机局部迭代算法。论文第三章给出连续局部迭代算法的实现原理及算法运算量表达式,同时,通过详细的理论推导,近似得到连续局部迭代FxLMS算法学习曲线的解析表达式,在此基础上,分析了算法稳态误差性能。 为了研究不同局部迭代方式对算法性能的影响,论文第四章给出随机局部迭代算法的实现原理,分析了该算法稳态误差性能。通过详细推导收敛系数取值范围,得出结论:在相同系统参数和局部迭代常数条件下,连续局部迭代算法与随机局部迭代算法具有相同的收敛系数取值范围。 论文第五章深入研究了组合逆算法的实现原理,确定了组合逆算法的收敛系数取值范围以及次级通路对算法收敛性能的影响。通过统计该算法运算量及阐明该算法与滤波-x LMS算法的内在联系,说明在通道数较多的多通道有源控制系统中,该算法可大幅地减少算法运算量,并且具有良好的收敛性能。 最后,针对有源噪声控制的特点,以典型的多通道有源噪声控制系统为例,分别引入三种快速算法,通过仿真试验,分别获得三种快速算法收敛过程和相应的统计运算量。结果表明:在通道数较多的多通道有源控制系统中,运用多通道组合逆算法,完全可以满足系统实时实现和收敛性能的要求。
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