Experimental study of a broadband active noise control algorithm with fast adaptation in the frequency domain

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The paper proposes a method for constructing an active cancellation system based on an algorithm with a block adaptation procedure in the frequency domain. The proposed method has a high convergence rate and can be implemented on a general-purpose computer. The results of the simulation modeling and experimental study of the effectiveness of the proposed active cancellation system on the created setup are presented. It is shown that using the method described in the paper for constructing an active noise control system, a suppression level up to 20 dB can be achieved on the experimental setup and up to 28 dB in the simulation model. Special attention is paid to the architecture of the experimental setup and the software used.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

А. Lvov

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: lvov@ipfran.ru
Rússia, Ulyanova 46, Nizhny Novgorod, 603950

V. Karaseva

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: lvov@ipfran.ru
Rússia, Ulyanova 46, Nizhny Novgorod, 603950

А. Rodionov

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: lvov@ipfran.ru
Rússia, Ulyanova 46, Nizhny Novgorod, 603950

A. Okunev

Federal Research Center A.V. Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: lvov@ipfran.ru
Rússia, Ulyanova 46, Nizhny Novgorod, 603950

Bibliografia

  1. Васильев А.В. Опыт исследования и снижения низкочастотного шума энергетических установок // Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Под ред. Иванова Н.И. СПб.: Институт акустических конструкций, 2021. С. 30–39.
  2. Hirose S., Kajikawa Y. Effectiveness of Headrest ANC System with Virtual Sensing Technique for Factory Noise // Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC), Kuala Lumpur, Malaysia, 2017. P. 464–468. https://doi.org/10.1109/APSIPA.2017.8282076
  3. Васильев А.В. Перспективы использования активной компенсации для снижения низкочастотного шума и вибрации в условиях производства // Безопасность труда в промышленности. 2004. № 10. С. 47–51.
  4. Wen S., Nguyen D.H., Wang M. and Gan W.S. Design and Evaluation of Active Noise Control on Machinery Noise // Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC), Tokyo, Japan, 2021. P. 1180–1186.
  5. Sharma M.K., Vig R. Server Noise: Health Hazard and its Reduction Using Active Noise Control // Recent Advances in Engineering and Computational Sciences (RAECS), Chandigarh, India, 2014. P. 1–5. https://doi.org/10.1109/RAECS.2014.6799628
  6. Cheng-Yuan Chang, Chia-Tseng Chuang, Sen M. Kuo, Chia-Hao Lin. Multi-functional active noise control system on headrest of airplane seat // Mechanical Systems and Signal Processing. 2022. V. 167. P. A. 108552. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2021.108552
  7. Казаков Л.И. Резонансный звукопоглотитель воздушного шума // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 5. С. 475–481.
  8. Бобровницкий Ю.И., Томилина Т.М. Поглощение звука и метаматериалы (обзор) // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 5. С. 517–525.
  9. Denenberg J.N. Anti-noise // IEEE Potentials, April 1992. V. 11. № 2. P. 36–40. https://doi.org/10.1109/45.127730
  10. Малюжинец Г.Д. Нестационарные задачи дифракции для волнового уравнения с финитной правой частью // Тр. Акустического института. 1971. № 15. С. 124–139.
  11. Фикс И.Ш., Коротин П.И., Потапов О.А., Фикс Г.Е. Экспериментальные исследования компенсации звукового поля на дискретных частотах // Акуст журн. 2016. Т. 62. № 2. С. 208–215. https://doi.org/10.7868/S0320791916020052
  12. Elliott S.J. Signal Processing for Active Control. London, UK, Academic Press, 2001. P 511. https://doi.org/10.1016/B978-012237085-4/50012-0
  13. Kuo S.M., Morgan D.R. Active noise control: a tutorial review // Proc. IEEE. 1999. V. 87. № 6. P. 943–975. https://doi.org/10.1109/5.763310
  14. Мальцев А.А., Масленников Р.О., Хоряев А.В., Черепенников В.В. Адаптивные системы активного гашения шума и вибраций // Акуст. журн. 2005. Т. 51. № 2. С. 242–258.
  15. Королев И.А., Лепендин В.П., Мальцев А.А., Черепенников В.В. Исследование адаптивной системы активного гашения узкополосного акустического поля в прямоугольном бассейне // Изв. вузов. Радиофизика. 1987. Т. 30. № 1. С. 70–77.
  16. Королев И.А., Мальцев А.А., Черепенников В.В. Исследование адаптивной системы активного гашения двухмодового акустического поля в замкнутом воздушном объеме // Изв. вузов. Радиофизика. 1988. Т. 31. № 9. С. 1141–1143.
  17. Арзамасов С.Н., Мальцев А.А. Адаптивный алгоритм активной компенсации широкополосного случайного поля // Изв. вузов. Радиофизика. 1985. Т. 28. № 8. С. 1008
  18. Ross C.E An algorithm for designing a broadband active sound control system // J. Sound Vibration. 1982. V. 80. P. 373–380.
  19. Elliott S.J. and Nelson EA. Algorithm for multichannel LMS adaptive filtering // Electronics Letters. 1985. V. 21. P. 979–981.
  20. Фикс И.Ш., Фикс Г.Е. Предельные возможности активного гашения звуковых гармонических сигналов // Изв. РАН. Сер. физич. 2018. Т. 82. № 5. 601–606. https://doi.org/10.7868/S0367676518050162
  21. Tang X.L., Lee C.M. Time–frequency-domain filtered-x LMS algorithm for active noise control // J. Sound Vibration. 2012. V. 331. № 23. P. 5002–5011. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2012.07.009
  22. Kuo S.M., Yenduri R.K., Gupta A. Frequency-domain delayless active sound quality control algorithm // J. Sound Vibration. 2008. V. 318. № 4-5. P. 715–724. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2008.04.029
  23. Petersen K.B., Pedersen M.S. The Matrix Cookbook. Version: November 15, 2012. https://math.uwaterloo.ca/~hwolkowi/matrixcookbook.pdf
  24. Karaseva V.A., Lvov A.V., Rodionov A.A. Frequency-Domain Wideband Acoustic Noise Cancellation System // J. Applied Mathematics and Physics. 2023. V. 11. № 8. P. 2523–2532. https://doi.org/10.4236/jamp.2023.118163
  25. Львов А.В., Карасева В.А., Потапов О.А., Соков А.М. Адаптивная система активного гашения акустического широкополосного излучения с динамической калибровкой // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 3. С. 357–366. https://doi.org/10.31857/S0320791922100148

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Structural diagram of the active damping system.

Baixar (105KB)
Metadados
3. Fig. 2. Mutual arrangement of the elements of the active quenching system.

Baixar (137KB)
Metadados
4. Fig. 3. Suppression levels at the control receivers of the simulation model.

Baixar (82KB)
Metadados
5. Fig. 4. Comparison of convergence rate and suppression level for the FxLMS algorithm and the block adaptation algorithm in the frequency domain.

Baixar (133KB)
Metadados
6. Fig. 5. Layout of the active noise reduction system.

Baixar (307KB)
Metadados
7. Fig. 6. Power spectral density of the original and residual signals.

Baixar (79KB)
Metadados
8. Fig. 7. Suppression level at the control receivers.

Baixar (77KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © The Russian Academy of Sciences, 2025