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基于对称非线性函数的变步长lms自适应滤波算法

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火力与指挥控制 2023年第2期48卷 66-72,85页

作者：肖玮刘思蔚唐宇龙李明陆军勤务学院重庆401311 解放军63798部队四川西昌615000

为解决自适应最小均方误差(least mean squares,lms)滤波算法难以平衡稳态误差和收敛速度的问题,提出了基于对称非线性函数的变步长lms自适应滤波算法。通过自变量取绝对值、叠加非线性拉伸量改进Sig-moid函数,构造一个对称非线性函数... 详细信息

为解决自适应最小均方误差(least mean squares,lms)滤波算法难以平衡稳态误差和收敛速度的问题,提出了基于对称非线性函数的变步长lms自适应滤波算法。通过自变量取绝对值、叠加非线性拉伸量改进Sig-moid函数,构造一个对称非线性函数用于刻画步长因子与稳态误差的非线性关系。该对称非线性函数具有能够根据误差动态调整步长、更快达到收敛状态的特点。根据构造的对称非线性函数和输入信号功率生成归一化变步长因子,解决噪声逐级放大的问题,进一步提高算法的滤波效果同时,加速收敛。实验表明:该算法在低信噪比、信噪比变化、信号频率变化、滤波器阶数变化、延迟采样点数变化条件下均具有更好的滤波效果、更优的稳定性和更快的收敛速度。

关键词：对称非线性函数归一化变步长因子变步长LMS算法 Sigmoid函数

引信微弱信号降噪箕舌线最小均方误差变步长算法

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探测与控制学报 2023年第2期45卷 1-10页

作者：张淦王海彬黄媛婷龙腾西安机电信息技术研究所陕西西安710065 机电动态控制重点实验室陕西西安710065

在自适应滤波中,常用的固定步长最小均方误差(lms)算法存在收敛速度与稳态误差之间的矛盾,难以直接应用于需要瞬态探测识别的引信,为此提出一种新的基于箕舌线函数的变步长LMS算法自适应滤波降噪算法,用于无线电引信瞬态探测和微弱回波... 详细信息

在自适应滤波中,常用的固定步长最小均方误差(lms)算法存在收敛速度与稳态误差之间的矛盾,难以直接应用于需要瞬态探测识别的引信,为此提出一种新的基于箕舌线函数的变步长LMS算法自适应滤波降噪算法,用于无线电引信瞬态探测和微弱回波信号提取。仿真实验结果表明,该算法可以有效提取引信微弱回波信号,具有良好的噪声抑制能力,且计算复杂度较低,对硬件要求低,可实现性强。

关键词：引信信号处理微弱信号提取自适应滤波变步长LMS算法箕舌线

一种新的变步长lms自适应滤波算法研究及其应用

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仪器仪表学报 2015年第8期36卷 1822-1830页

作者：张红梅韩万刚武汉大学动力与机械学院自动化系武汉430072

变步长lms自适应滤波算法克服了传统自适应滤波算法的不足,通过构造合适的变步长因子,在提高收敛速度的同时保证了较小的稳态误差,在实际中得到了广泛应用。为进一步改善算法性能,首先对传统的和现有改进的变步长LMS算法机理进行了深入... 详细信息

变步长lms自适应滤波算法克服了传统自适应滤波算法的不足,通过构造合适的变步长因子,在提高收敛速度的同时保证了较小的稳态误差,在实际中得到了广泛应用。为进一步改善算法性能,首先对传统的和现有改进的变步长LMS算法机理进行了深入分析,在此基础上,提出了一种新的变步长lms自适应滤波算法。该算法通过建立一个新的步长因子与误差的非线性函数模型,使得算法在不失精度的情况下,具有较快的收敛速度。论文对新算法的机理进行了较为详尽的阐述,对算法中关键参数的选取对滤波性能的影响进行了深入分析,并给出了算法中关键参数的自适应确定方法。仿真实验表明,相对于其他自适应滤波算法,该算法在收敛速度方面有了很大的提高。将新算法应用于对实际龙口水位监测数据的滤波中,取得了良好效果。

关键词：自适应滤波变步长LMS算法收敛速度龙口水位

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迭代变步长LMS算法及性能分析

电子与信息学报 2015年第7期37卷 1674-1680页

作者：刘建成赵宏志全厚德唐友喜解放军军械工程学院石家庄050003 电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室成都611731

针对固定步长lms(Least Mean Square)算法(FXSSlms)不能同时满足快速收敛和小稳态失调误差的问题,该文提出了迭代变步长LMS算法(IVSSlms)。与已有的变步长LMS算法(VSSlms)不同,该算法的步长因子不再是由输出误差信号控制,而是建立了与... 详细信息

针对固定步长lms(Least Mean Square)算法(FXSSlms)不能同时满足快速收敛和小稳态失调误差的问题,该文提出了迭代变步长LMS算法(IVSSlms)。与已有的变步长LMS算法(VSSlms)不同,该算法的步长因子不再是由输出误差信号控制,而是建立了与迭代时间的改进Logistic函数非线性关系,克服了定步长算法收敛慢及已有变步长算法抗噪声干扰能力差的问题。最后从理论上分析了算法的性能,给出了其参数取值方法。理论分析和仿真均表明,所提算法能够在快速收敛情况下获得小的稳态失调误差,在有色噪声干扰下稳态失调误差比已有算法降低了约7 d B。

关键词：信号处理变步长LMS算法稳态失调误差 Logistic函数

基于变步长LMS算法的谐波电流检测与治理研究

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基于变步长LMS算法的谐波电流检测与治理研究

作者：王亚军东北石油大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术的快速发展,各种非线性负载也逐渐在人们的生产生活中扮演者不可或缺的角色,由此导致的电力系统中的谐波问题也越来越突出,谐波污染问题一直是影响电力系统中电能质量的一个重要因素,始终困扰着电力相关工作者,目前针... 详细信息

随着电力电子技术的快速发展,各种非线性负载也逐渐在人们的生产生活中扮演者不可或缺的角色,由此导致的电力系统中的谐波问题也越来越突出,谐波污染问题一直是影响电力系统中电能质量的一个重要因素,始终困扰着电力相关工作者,目前针对谐波治理最常用的方法为被动谐波治理方案,其中有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)以其谐波电流检测快速精确及补偿及时等优点得到广泛应用。APF中最重要的两个环节是谐波电流的检测和谐波电流的跟踪补偿。而谐波治理的前提是必须快速、准确的检测出谐波电流,然后把检测出来的谐波作为需要补偿的谐波电流信号,通过控制电路驱动主电路中的高频开关器件使其产生一个与谐波电流幅值相等、频率相同、方向相反的电流信号,两个信号经叠加后相互抵消,使得系统中的谐波电流得到补偿,最终达到谐波治理的目的。首先,在谐波电流的检测方面,本文重点研究了自适应算法中最常用的递归最小二乘算法(RLS)和最小均方算法)(lms的数学模型,通过数学模型分析其各自的优缺点,然后运用MATLAB进行编程仿真,根据仿真结果在两种算法的收敛速度、稳态精度以及算法复杂度等方面综合分析对比算法性能。之后本文针对目前应用最为广泛的变步长自适应算法及其定步长算法进行分析研究,最终选择变步长的最小均方算法作为本文的主要研究算法,对其进行数学模型的搭建,并对其性能进行分析,经过对比验证,本文采用的算法在收敛速度、稳态精度、计算复杂度等方面均具有比较不错的性能。其次,在控制策略方面,本文选择滞环比较的跟踪控制策略进行谐波电流的跟踪补偿,同时对主电路的直流侧电压等参数进行研究分析。最后对所研究的算法和所选择的控制策略进行仿真分析,并引入大庆油田某抽油机井现场实际工况对所搭建APF模型进行验证,从仿真结果来看,本文所用方法对谐波电流具有较好的治理效果,从而验证了本文结论的正确性。

关键词：谐波电流检测有源电力滤波器变步长LMS算法滞环比较控制建模与仿真

基于变步长LMS算法的城轨供电系统谐波检测研究

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基于变步长LMS算法的城轨供电系统谐波检测研究

作者：冷全超河南理工大学

学位级别：硕士

近年来,我国城市轨道交通产业发展势头迅猛,城市轨道交通供电系统处于城市电网中的关键环节,为轨道交通系统提供电能,其主要任务是城为市轨道交通车辆及照明设备提供稳定可靠的电力。由于城市轨道交通系统是交直流混合系统,大量的整流... 详细信息

近年来,我国城市轨道交通产业发展势头迅猛,城市轨道交通供电系统处于城市电网中的关键环节,为轨道交通系统提供电能,其主要任务是城为市轨道交通车辆及照明设备提供稳定可靠的电力。由于城市轨道交通系统是交直流混合系统,大量的整流器、逆变器等非线性电力电子设备将产生谐波,给城市配电网带来一定的负面影响。因此,研究城市轨道供电系统及其产生的谐波对城市配电网的影响意义重大。本文首先对城轨供电系统的结构和供电方式等进行了详细的分析,并对主流的几种谐波检测方法做了详细的介绍。然后分析了城轨供电系统的谐波来源,并对电力系统谐波概念以及公用电网谐波的标准进行了简单的介绍;主要对城轨供电系统的主要谐波源整流机组及照明设备系统展开分析,之后从理论上推导和分析了24脉波整流器的工作原理及其特征谐波和非特征谐波。其次,本文在对城轨供电系统谐波特性的研究基础上,基于现有反余切函数变步长LMS算法做出改进,设计了一种新的谐波检测算法。该算法利用误差信号的自相关平均估计获得期望误差估计均值,进而通过反余切作为核心函数来调节步长更新;消除了误差信号对步长更新的干扰,具有较小的稳态误差。并利用推导出来的三阶权值迭代公式来代替传统的权值迭代公式,以获得更快地收敛速度。最后,依托Matlab/Simulink平台建立了地铁供电系统各个组成部分的模型,之后运行仿真模型验证。仿真实验结果表明,改进的变步长LMS算法不仅能有效地提高原算法的精度,而且能很好地保持原算法的收敛性和计算速度,且该算法在城轨供电系统的谐波检测中取得了较好的效果,为后续的谐波治理提供了一种较好地解决办法。图39幅,表10个,参考文献73篇。

关键词：城轨供电系统谐波检测自适应噪声对消变步长LMS算法反余切函数

一种新的变步长LMS算法及其在语音降噪中的应用

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电子制作 2023年第16期31卷 93-96页

作者：张越沈建明王庆祥陶冶博王雷罗必露嘉兴职业技术学院浙江嘉兴314036

作为一种经典的自适应滤波算法,lms算法在语音降噪领域有着广泛的应用。为解决经典的lms算法在步长选取时收敛速度与稳态误差无法兼顾的短板,以对数函数为原型提出了一种新的变步长LMS算法,分析了该算法模型的机理并寻找了最佳参数取值... 详细信息

作为一种经典的自适应滤波算法,lms算法在语音降噪领域有着广泛的应用。为解决经典的lms算法在步长选取时收敛速度与稳态误差无法兼顾的短板,以对数函数为原型提出了一种新的变步长LMS算法,分析了该算法模型的机理并寻找了最佳参数取值。对比测试结果证明,与现有算法相比,该算法在收敛速度与稳态误差方面均有较好的表现,将该算法应用于语音降噪,也取得了良好的降噪效果。

关键词：自适应滤波变步长LMS算法对数函数语音降噪

基于无线传感器网络的变步长分布式lms算法研究

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基于无线传感器网络的变步长分布式LMS算法研究

作者：李林东浙江工业大学

学位级别：硕士

无线传感器网络（wireless sensor network,WSN）作为一种感知和监测物理世界的分布式网络,因其具备规模大、自组织和可靠性高等特点,现在已经成熟地应用在军事、农业、工业和智能交通等领域。分布式参数估计是指在WSN中各节点针对各自... 详细信息

无线传感器网络（wireless sensor network,WSN）作为一种感知和监测物理世界的分布式网络,因其具备规模大、自组织和可靠性高等特点,现在已经成熟地应用在军事、农业、工业和智能交通等领域。分布式参数估计是指在WSN中各节点针对各自所收集到的数据与邻居节点协同地估计出所感兴趣的参数。因无线传感器节点存在一些固有的局限性,如电源能量有限、计算能力有限和存储空间有限等缺点,使只需要存储少量实时数据和自适应信息处理的分布式估计算法得到了广泛的研究。本文的所有研究都是基于变步长分布式最小均方（Least Mean Square,lms）算法,传统的变步长分布式最小均方算法虽然可以权衡稳态误差和收敛速度这两个性能指标,但是在一些特定环境中,如估计参数各分量的量级相差较大、稀疏参数估计问题和背景噪声伴随脉冲噪声等情况,传统的变步长分布式最小均方算法的估计性能会严重地恶化。针对这些问题,本文对变步长扩散式lms算法进行了深入研究,主要的研究工作和成果如下:1.为了提高传统变步长扩散式lms算法的性能,提出了一种新型的分量式变步长扩散式lms算法。通过对分量式变步长扩散式lms算法进行数值仿真并且与非分量式变步长扩散式lms算法进行比较,验证了分量式策略的优势;2.为了抑制脉冲噪声对分布式参数估计的影响,提出了一种鲁棒性的变步长扩散式lms算法。在脉冲噪声环境中对鲁棒性的变步长扩散式lms算法进行数值仿真并且与同类算法比较,验证了该算法抑制脉冲噪声的能力和较于同类算法的优势;3.为了验证算法理论的正确性,分别对所提出的两个算法做了均值稳定性分析,并且对分量式变步长扩散式lms算法做了均方性能分析。为了解决一些特定环境中的分布式估计问题,本文提出了一个分量式的变步长扩散式lms算法和一个鲁棒性的变步长扩散式lms算法,并且通过仿真实验验证了算法的有效性和优越性。在接下来的工作中,我将考虑安全问题,如应对分布式网络中的恶意攻击,还将考虑算法的应用问题,即将算法移植到真实的网络中。

关键词：无线传感器网络分布式估计分量式变步长LMS算法脉冲噪声

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一种改进反正切函数的变步长LMS算法

中国科技论文 2019年第7期14卷 759-764,772页

作者：韩啸陈钟荣南京信息工程大学大气物理学院

针对已有的最小均方误差(least mean square,lms)算法性能方面的缺陷,通过对步长选取问题的研究,提出了一种改进变步长LMS算法。基于原反正切函数引入输入信号反馈因子的二范数项,以实现对输入信号的实时跟踪,提高算法的跟踪能力。用误... 详细信息

针对已有的最小均方误差(least mean square,lms)算法性能方面的缺陷,通过对步长选取问题的研究,提出了一种改进变步长LMS算法。基于原反正切函数引入输入信号反馈因子的二范数项,以实现对输入信号的实时跟踪,提高算法的跟踪能力。用误差相关值代替原算法中的误差平方项,提高其抗干扰能力,并加入补偿项,以补偿算法趋于稳态时的收敛速度。详细讨论了各个参数对算法收敛性、跟踪性、稳定性的影响及算法的抗干扰性。与已有算法进行的仿真结果对比表明,在高低信噪比情况下,改进算法在收敛速度、稳态误差,以及对时变系统跟踪能力等方面均呈现了优异的性能。

关键词：自适应滤波变步长LMS算法反正切函数反馈因子稳态误差