بررسی کارایی سیستم حذف نویز تک کاناله و مدلسازی مسیر ثانویه بصورت آفلاین

برق، الکترونیک، مخابرات
دانلود پایان نامه مهندسی برق بررسی کارایی سیستم حذف نویز تک کاناله و مدلسازی مسیر ثانویه بصورت آفلاین چكیده تاكنون برای حذف نویزهای آكوستیكی از روش های فعال و غیر فعال استفاده شده است. برخلاف روش غیر فعال می‌توان بوسیله‌ی روش فعال، نویز را در فركانس های پایین (زیر 500 هرتز)، حذف و یا كاهش داد. در روش فعال از سیستمی استفاده می شود كه شامل یك فیلتر وفقی است. به دلیل ردیابی خوب فیلتر LMS در محیط نویزی، الگوریتم FXLMS بعنوان روشی پایه ارائه شده است. اشكال الگوریتم مذكور این است كه در مسائل كنترل خطی استفاده می شود. یعنی اگر فركانس نویز متغیر باشد و یا سیستم كنترلی بصورت غیرخطی كار كند، الگوریتم فوق به خوبی كار نكرده و یا واگرا می شود. بنابراین در این پایان نامه، ابتدا به ارائه ی گونه ای از الگوریتم FXLMS می پردازیم كه قابلیت حذف نویز، با فركانس متغیر، در یك مجرا و در كوتاه‌ترین زمان ممكن را دارد. برای دستیابی به آن می توان از یك گام حركت وفقی بهینه ( ) در الگوریتم FXLMS استفاده كرد. به این منظور محدوده ی گام حركت بهینه در فركانس های 200 تا 500 هرتز را در داخل یك مجرا محاسبه كرده تا گام حركت بهینه بر حسب فركانس ورودی به صورت یك منحنی اسپلاین مدل شود. حال با تخمین فركانس سیگنال ورودی به صورت یك منحنی اسپلاین مدل شود. حال با تخمین فركانس سیگنال ورودی بوسیله ی الگوریتم MUSIC ، را از روی منحنی برازش شده، بدست آورده و آن را در الگوریتم FXLMS قرار می‌دهیم تا همگرایی سیستم در كوتاه‌ترین زمان، ممكن شود. در نهایت خواهیم دید كه الگوریتم FXLMS معمولی با گام ثابت با تغییر فركانس واگرا شده حال آنكه روش ارائه شده در این پایان نامه قابلیت ردگیری نویز با فركانس متغیر را فراهم می آورد. همچنین‌به دلیل‌ماهیت غیرخطی سیستم‌های‌ANC ، به ارائه‌ی نوعی شبكه‌ی عصبی‌ RBF TDNGRBF ) ( می‌پردازیم كه توانایی مدل كردن رفتار غیرخطی را خواهد داشت. سپس از آن در حذف نویز باند باریك فركانس متغیر در یك مجرا استفاده كرده و نتایج آن را با الگوریتم FXLMS مقایسه می كنیم. خواهیم دید كه روش ارائه شده در مقایسه با الگوریتم FXLMS، با وجود عدم نیاز به تخمین مسیر ثانویه، دارای سرعت همگرایی بالاتر (3 برابر) و خطای كمتری (30% كاهش خطا) است. برای حذف فعال نویز به روش TDNGRBF، ابتدا با یك شبكه ی GRBF به شناسایی مجرا می‌پردازیم. سپس با اعمال N تاخیر زمانی از سیگنال ورودی به N شبكه ی GRBF (با تركیب خطی در خروجی آنها)، شناسایی سیستم غیرخطی بصورت بر خط امكان پذیر می شود. ضرایب بكار رفته در تركیب خطی با استفاده از الگوریتم NLMS بهینه می شوند. کلمات کلیدی: سیستم ANC فیلترهای وفقی حذف نویز آكوستیكی کارایی سیستم حذف نویز تک کاناله مدلسازی مسیر ثانویه بصورت آفلاین فهرست مطالب چكیده مقدمه فصل اول: مقدمه ای بر كنترل نویز آكوستیكی 7 1-1) مقدمه 8 1-2) علل نیاز به كنترل نویزهای صوتی (فعال و غیر فعال) 9 1-2-1) بیماری های جسمی 9 1-2-2) بیماری های روانی 9 1-2-3) راندمان و كارایی افراد 9 1-2-4) فرسودگی 9 1-2-5) آسایش و راحتی 9 1-2-6 جنبه های اقتصادی 10 1-3) نقاط ضعف كنترل نویز به روش غیرفعال 10 1-3-1) كارایی كم در فركانس های پایین 10 1-3-2) حجم زیاد عایق های صوتی 10 1-3-3) گران بودن عایق های صوتی 10 1-3-4) محدودیت های اجرایی 10 1-3-5) محدودیت های مكانیكی 10 1-4) نقاط قوت كنترل نویز به روش فعال 11 1-4-1) قابلیت حذف نویز در یك گسترده ی فركانسی وسیع 11 1-4-2) قابلیت خود تنظیمی سیستم 11 1-5) كاربرد ANC در گوشی فعال 11 1-5-1) تضعیف صدا به روش غیر فعال در هدفون 12 1-5-2) تضعیف صدا به روش آنالوگ در هدفون 13 1-5-3) تضعیف صوت به روش دیجیتال در هدفون 15 1-5-4) تضعیف صوت به وسیله ی تركیب سیستم های آنالوگ و دیجیتال در هدفون 16 1-6) نتیجه گیری 17 فصل دوم: اصول فیلترهای وفقی 2-1) مقدمه 19 2-2) فیلتر وفقی 20 2-2-1) محیط های كاربردی فیلترهای وفقی 22 2-3) الگوریتم های وفقی 25 2-4) روش تحلیلی 25 2-4-1) تابع عملكرد سیستم وفقی 26 2-4-2) گرادیان یا مقادیر بهینه بردار وزن 28 2-4-3) مفهوم بردارها و مقادیر مشخصه R روی سطح عملكرد خطا 30 2-4-4) شرط همگرا شدن به٭ W 32 2-5) روش جستجو 32 2-5-1) الگوریتم جستجوی گردایان 32 2-5-2) پایداری و نرخ همگرایی الگوریتم 35 2-5-3) منحنی یادگیری 36 2-6) MSE اضافی 36 2-7) عدم تنظیم 37 2-8) ثابت زمانی 37 2-9) الگوریتم LMS 38 2-9-1) همگرایی الگوریتم LMS 39 2-10) الگوریتم های LMS اصلاح شده 40 2-10-1) الگوریتم LMS نرمالیزه شده (NLMS) 41 2-10-2) الگوریتم های وو LMS علامتدار وو (SLMS) 41 2-11) نتیجه گیری 43 فصل سوم: اصول كنترل فعال نویز 3-1) مقدمه 45 3-2) انواع سیستم های كنترل نویز آكوستیكی 45 3-3) معرفی سیستم حذف فعال نویز تك كاناله 47 3-4) كنترل فعال نویز به روش پیشخور 48 3-4-1) سیستم ANC پیشخور باند پهن تك كاناله 49 3-4-2) سیستم ANC پیشخور باند باریك تك كاناله 50 3-5) سیستم های ANC پسخوردار تك كاناله 51 3-6) سیستم های ANC چند كاناله 52 3-7) الگوریتم هایی برای سیستم های ANC پسخوردار باند پهن 53 3-7-1) اثرات مسیر ثانویه 54 3-7-2) الگوریتم FXLMS 57 3-7-3) اثرات فیدبك آكوستیكی 61 3-7-4) الگوریتم Filtered- URLMS 66 3-8) الگوریتم های سیستم ANC پسخوردار تك كاناله 69 3-9) نكاتی درباره ی طراحی سیستم های ANC تك كاناله 70 3-9-1) نرخ نمونه برداری و درجه ی فیلتر 72 3-9-2) علیت سیستم 73 3-10) نتیجه گیری 74 فصل چهارم: شبیه سازی سیستم ANC تك كاناله 4-1) مقدمه 76 4-2) اجرای الگوریتم FXLMS 76 4-2-1) حذف نویز باند باریك فركانس ثابت 76 4-2-2) حذف نویز باند باریك فركانس متغیر 81 4-3) اجرای الگوریتم FBFXLMS 83 4-4) نتیجه گیری 85 فصل پنجم: كنترل غیرخطی نویز آكوستیكی در یك ماجرا 5-1) مقدمه 87 5-2) شبكه عصبی RBF 88 5-2-1) الگوریتم آموزشی در شبكه ی عصبی RBF 90 5-2-2) شبكه عصبی GRBF 93 5-3) شبكه ی TDNGRBF 94 5-4) استفاده از شبكه ی TDNGRBF در حذف فعال نویز 95 5-5) نتیجه گیری 98 فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات 6-1) نتیجه گیری 100 6-2) پیشنهادات 101 مراجع I