基于粒子群优化的有源噪声控制方法研究

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1、硕士学位论文基于粒子群优化的有源噪声控制方法研究RESEARCHONPARTICLESWARMOPTIMIZATIONBASEDACTIVENOISECONTROLMETHOD胡佳俊哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB535学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于粒子群优化的有源噪声控制方法研究硕士研究生：胡佳俊导师：马家辰教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：信息与电气工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Cl

2、assifiedIndex:TB535U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONPARTICLESWARMOPTIMIZATIONBASEDACTIVENOISECONTROLMETHODCandidate：HuJiajunSupervisor：Prof.MaJiachenAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlSciencea

3、ndEngineeringAffiliation：SchoolofInformationandElectricalEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要噪声污染作为亟待解决的环境问题严重影响着人们生产生活的各个方面，并且已经成为制约社会经济发展的突出问题。相较于常规噪声控制技术，有源噪声控制技术因其在低频段噪声中的控制优

4、势而得到广泛地应用。经典的有源噪声控制方法需要预先估计次级声通道的模型，这不但增加了控制系统的复杂度，而且还影响着系统的稳定性。基于粒子群优化算法的有源噪声控制方法虽然能够避免对于次级声通道的预先估计，但其全局收敛速度和全局优化精度仍有待进一步提升。为改善基于粒子群算法的有源噪声控制系统的性能，本文提出了一种改进型粒子群算法，并重点围绕基于改进型粒子群算法的有源噪声控制方法开展研究工作。首先阐述了有源噪声控制技术的理论基础，包括声学理论、自适应滤波器理论以及有源噪声控制系统理论，并结合实际给出了

5、有源噪声控制系统的设计方案。其次，对经典有源噪声控制算法进行了探讨，分析了经典算法需要预先估计次级声通道模型的原因，介绍了经典算法的基本原理及收敛条件，并在此基础上给出了几种改进的经典有源噪声控制算法，相应的仿真结果验证了对于经典有源噪声控制算法的理论分析，同时也说明了经典算法存在应变能力不足的缺点。然后，在对基本粒子群算法相关性能进行分析的基础上提出了一种改进型粒子群算法，该算法在三个方面作了改进，包括动态改变惯性权重、个体最优均值替代个体最优以及设定触发条件应对声通道突变。基于改进型粒子群算

6、法设计了一种新的有源噪声控制方法，分析了该方法的主要步骤及其与经典有源噪声控制方法的区别，通过仿真比较的结果说明了该方法较基于现有粒子群算法的有源噪声控制方法具有更快的全局收敛速度及更高的全局优化精度，同时该方法的应变能力也优于经典有源噪声控制方法及基于现有粒子群算法的有源噪声方法。最后，利用音频接口等相关设备搭建了实验平台，完成了初级噪声的时频域分析，并设计了相应的实验方案。在次级声通道离线建模实验中，最小均方算法较为准确地估计了次级声通道的模型；在对消实验中，改进型粒子群算法和经典有源噪声控

7、制算法都取得了良好的降噪效果且改进型粒子群算法具有更高的降噪幅度；在降噪实验中，分别利用改进型粒子群算法和经典有源噪声控-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文制算法设计开发的两种降噪系统都能够明显衰减初级噪声且具有一定通用性。关键词：有源噪声控制；粒子群优化算法；次级声通道；经典有源噪声控制算法-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsanurgentlyenvironmentalproblem,noisepollutionseriouslyaffectspeople'slifea

8、ndproduction.Ithasbecomeaprominentissueconstrainingonsocioeconomicdevelopment.Comparingwiththeconventionalnoisecontroltechnology,activenoisecontroltechnologyhasbeenwidelyusedforitsmeritsinlow-frequencynoisecontrol.Secondarypathestimationisrequiredint