基于控制器TMS320C30的自适应有源噪声前馈控制实验的设计与实现

　　1 引言

　　有源噪声控制anc(active noise control)是有别于利用吸收、隔离、阻尼等被动控制的无源消声技术的一种噪声控制技术，它基于声波的干涉原理，利用人为附加的声波(次级声源)与噪声源(初级声源)形成相消干涉来达到消声的目的，所以此技术特别适合于采用无源方法难以控制的低频噪声。从系统结构上来看，有源噪声控制系统有前馈控制和反馈控制两种控制策略，其中前馈控制策略是有源噪声控制中具有代表性的控制方法，反馈控制只适用于周期性的窄带噪声，应用范围受到限制。考虑到声学系统时变性和易受干扰性，目前，有源控制大部分都采用基于线性自适应滤波理论的自适应控制算法，最常用就是滤波-x最小二乘法、滤波-u递推最小二乘法等。而噪音主动控制的思想早在七十年代就有人提出，但限于当时的科技水平尤其是电子科技水平得的限制，这个思想一直没能实现。而近年来，随着高速高位数字信号处理 (dsp)为基础的实时数字信号处理技术正在迅速的发展。并广泛的应用在科研、工业、国防的各个行业中。一直到七十年代中后期，随着超大规模集成电路技术和微处理机技术的成熟，anc研究才蓬勃展。本文介绍以tmc320c30数字信号处理芯片为控制器的自适应有源噪声前馈控制的设计与实验，在实验中采用了滤波-x最小二乘法为控制算法，以tms320c30汇编语言编写了实时控制控制程序来实现fir数字滤波器的功能，并取得良好的试验结果。

　　2 构单频振动声辐射控制实验模型

　　(1) 实验装置示意图见图1。在用厚钢板焊接成的0.875m×1.156m×1m矩形封闭空间中，用螺钉固定一薄钢板0.4m×0.15m×0.0075m。信号发生器产生信号通过功率放大器加载在激振器1上，激励薄铁板振动产生噪声，用于模拟结构受外扰力产生振动噪声。控制部分，采用加速度传感器，其输出接低通滤波器进行抗混滤波，低通滤波器输出接a/d板。控制器采用高速数字信号处理芯片tms320c30。控制器输出通过d/a、低通滤波器平滑处理、功放、激振器

　　(2) 激励薄铁板振动产生控制声场，以减小声级计处的噪声。信号处理硬件部分采用主-从结构，主机-pc机用于a/d、d/a和tms320c30板的管理。

　　实验仪器:

　　信号发生器 b&k 1027 sine random generator 一台

　　功率放大器 gf200-型 二台

　　激振器 jzq-2 二台

　　精密声级计 nd6 一台

　　加速度传感器 b&k4371压电型

　　双通道低通滤波器 一台

　　高速数字信号处理芯片tms320c30 高速d/a、a/d卡atd-1208k30，

　　486微机和a/d卡 一套