基于频域自适应算法的吸油烟机主动降噪

作     者：彭媛 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋若龙

授予年度：2023年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：油烟机 主动噪声控制 次级通路辨识验证 反馈 前馈 频域 

摘      要：在如今越来越讲究生活品质的时代,人们对建立安静舒适的生活空间的需求逐渐增大,而这些空间就包含了生活中不可或缺的厨房。本文研究厨房中常用家电设备之一的吸油烟机,预期将吸油烟机工作时产生的噪音进行降低,以减少用户的的听觉负担。大量研究显示在较低频率时主动噪音控制(Active Noise Control,ANC)比传统被动噪音控制(Passive Noise Control)能有更好的效果,故本文运用主动降噪技术对吸油烟机降噪进行研究。为研究主动噪声控制系统算法对油烟机噪声的控制效果,利用MATLAB软件,结合实验室现有条件搭建单通道吸油烟机噪声主动控制试验平台。本文首先基于试验测试平台完成了次级通路的实际离线辨识,并分析了次级通路辨识精度对降噪性能的影响,由此综合采用了数篇文献中的辨识验证方法,包括模型残差法、幅值均方相干分析法(MMSC)与功率谱对标法(PSDC)、辨识与测试传递函数对比法,对次级通路辨识精度进行检验,从而以更全的视角分析并确定次级路径估计模型的可靠性,检验结果证明了辨识结果准确度较高。针对油烟机谱峰中较高的几处窄带噪声,采用反馈选频算法对该部分噪声进行控制仿真和实验。首先对多频噪声及油烟机录音进行并行选频降噪仿真,结果均显示为各目标频点噪声单独仿真的降噪效果的叠加,验证了并行系统的有效性;然后在单通道反馈结构系统试验平台上进行降噪实验,结果显示所选目标频点处的噪声幅度有所衰减,验证了所采用算法的有效性。针对油烟机整体宽带噪声控制,采用前馈FBFXLMS算法进行仿真和实验研究。首先对单频窄带噪声及录制的油烟机宽带噪声分别进行降噪仿真,仿真结果显示单频噪声几乎完全被抑制,油烟机宽带噪声在延时被补偿情况下取得了17d B左右的降噪量,说明算法理论上对油烟机降噪具可行性;然后在单通道前馈结构系统试验平台上进行降噪实验,最终油烟机宽带噪声实现了3d B左右的降噪量,实验结果表明前馈FBFXLMS算法对油烟机实际噪声控制有一定的效果。综合而言,本文研究结果对于油烟机噪声的主动控制具有一定参考价值。