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研究生:張家豪
研究生(外文):Jia-Hao Chang
論文名稱:利用ANC演算法實現主動式噪音消除控制器
論文名稱(外文):Active Anti-noise Controller Based on ANC Algorithm
指導教授:宋國明宋國明引用關係
指導教授(外文):Guo-Ming Sung
口試委員:王見銘方志鵬王順源
口試委員(外文):Chien-Ming WangJhih-Peng FangShun-Yuan Wang
口試日期:2013-07-11
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:電機工程系研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:38
中文關鍵詞:FPGA演算法最小均方差主動式噪音控制
外文關鍵詞:ANCLMSAnti-noiseFPGAFULMSFXLMSVerilog
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噪音無所不在,干擾人們作息,當噪音超過容許程度時就會危害身心健康。為了抑制噪音,一般使用消音材料隔絕噪音,但有時施工困難且價格昂貴,同時不俱備彈性,此時可運用主動式噪音控制,利用聲波破壞性干涉的原理,適當地驅動揚聲器以產生與噪音訊號相位相反的聲波來抵消噪音的聲波,以達到消音的目的。
本研究之主旨是欲發展一單機系統處理器以取代必須依附在電腦主機上的數位信號處理器,藉以達到主動消音的目的,同時為有效降低體積之研究,而採取FPGA 的模式發展一個體積小但功能完備的主動式消音模組,以取代先前研究中龐大硬體架構的主動式噪音控制系統,以載入噪音控制演算法後即能獨立運作,其中所採用的ANC 演算法其係以『FXLMS』及『FULMS』演算法,透過硬體描述語Verilog 的撰寫,即可配合一個參考信號、多個控制喇叭及一個誤差麥克風組成『一進多出』之消音系統,並以FPGA 系統進行ANC 控制系統的功能。

The noise is ubiquitous, they interfere with the people to rest, when the noise exceed the allowable level that would endanger the physical and mental health. For noise suppression, the general use of sound deadening material to isolate the noise, but sometimes the construction difficult, expensive, and inflexibility. We can use active noise controller through the sound waves destructive interference principle to drive the speakers to produce anti-noise signal to opposite sound wave to counteract the sound waves of noise, in order to achieve the purpose of muffling.
The thrust of this study is to develop a stand-alone system processor to replace the digital signal processor depend on the host computer to achieve the purpose of active silencer. We select FPGA to development of a small size but fully functional active silencer module to replace the previous study of active noise control system with large hardware architecture. The anti-noise module is able to operate independently after load after noise control algorithms, which the ANC algorithm develop from FXLMS and "FULMS" algorithm with “Verilog” hardware description language writing, tie in with a reference signal, multiple control speaker and an error microphone to make a noise reduction systems, "a multiple-out", and through the FPGA system to do ANC control system functions.


第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究背景 1
1.2.1 噪音對人體的影響 1
1.2.2 噪音的定義 2
1.2.3 噪音消除的概念 3
1.3 主動式噪音消除之基本原理 3
1.3.1 噪音消除的原理 3
1.3.2 主動式噪音消除應用模態控制原理 6
1.4 主動式噪音消除方法介紹 6
1.4.1 主動式噪音消除應用模態控制原理 6
1.5 論文架構 8
第二章 主動式噪音控制器的方法與設計 9
2.1 主動噪音控制系統架構 9
2.2 主動式噪音控制器演算法推導 12
2.2.1. 最小均方根演算法(Least mean square algorithm) 12
2.2.2. 正規化最小均方根演算法(Normalize LMS algorithm) 13
2.2.3. 漏迴式正規化最小均方演算法(Leaky NLMS algorithm) 14
2.2.4. X濾波最小均方根演算法(Filter-X LMS) 15
2.2.4. U濾波迴歸式最小均方法(Filtered-U Recursive LMS) 17
第三章 噪音消除控制器之系統模擬 20
3.1 LMS濾波器系統分析與模擬 20
3.1.1. LMS演算法模擬結果 20
3.2 NLMS濾波器系統分析與模擬 23
3.2.1. NLMS演算法模擬結果 23
3.3 Leaky NLMS濾波器系統分析與模擬 26
3.4 FXLMS濾波器系統分析與模擬 28
3.5 各種濾波器模擬結果比較與分析 31
第四章 實驗建構及結果 32
4.1 硬體配置及規劃 32
4.2 硬體設備及電路 33
4.2.1. 硬體電路 33
第五章 結論及未來方向 36
5.1 結論 36
5.2 未來方向 36
參考文獻 37

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