Control and identification algorithms for acoustic noise reduction

• Autorzy: Figwer J. , Czyż K. , Główka T. , Kasprzyk J. , Michalczyk M. I. , Pawełczyk M.

Warianty tytułu

PL

Algorytmy sterowania i identyfikacji w aktywnej redukcji hałasu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the paper is to present main aspects of a research project on active noise reduction being performed at the Computer Control System Group, which is a part of the Institute of Automatic Control, Silesian University of Technology, Gliwice, Poland. In particular, the following problems are dealt with: higher order spectra in off-line and on-line identification of electro-acoustic plants for active noise reduction systems; creating distributed local zones of quiet in a reverberant enclosure using two structures: based on spatially distributed transducers controlled by a central unit or implemented as decentralized systems; development and analysis of optimal and adaptive feedback systems for generating zones of quiet at desired locations; enhancement of active noise reduction efficiency using nonuniform signal sampling and oversampling techniques; design and implementation of a portable multi-channel active noise control platform.

PL

W pracy zaprezentowano tematykę projektu badawczego poświęconego aktywnej redukcji hałasu, prowadzonego w Zakładzie Komputerowych Systemów Sterowania, w Instytucie Automatyki Politechniki Śląskiej w Gliwicach. W szczególności omówiono następujące zagadnienia: wykorzystanie widm wyższych rzędów do identyfikacji w trybie off-line i on-line obiektów elektroakustycznych w układach aktywnej redukcji hałasu; tworzenie rozproszonych lokalnych stref ciszy w pomieszczeniach z pogłosem przy wykorzystaniu układów sterowania opartych na przestrzennie rozłożonych elementach wykonawczych sterowanych przez jednostkę centralną lub sterowanych w sposób zdecentralizowany; rozwój i analiza optymalnych i adaptacyjnych układów sterowania dla tworzenia stref ciszy w zadanych położeniach; zwiększenie efektywności układów aktywnej redukcji hałasu poprzez wykorzystanie technik nierównomiernego próbkowania oraz nadpróbkowania sygnałów, zaprojektowanie i wykonanie przenośnego wielokanałowego urządzenia PANC przeznaczonego do tworzenia lokalnych przestrzennych stref ciszy.

Słowa kluczowe

EN

adaptive control; identification; active noise reduction; higher order statistics; signal sampling and recontruction

PL

sterowanie adaptacyjne; identyfikacja; aktywna redukcja hałasu; statystyki wyższych rzędów; próbkowanie i rekonstrukcja sygnałów

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics / AGH University of Science and Technology
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 26, no. 2
• Strony: 78--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Figwer J.

autor

Czyż K.

autor

Główka T.

autor

Kasprzyk J.

autor

Michalczyk M. I.

autor

Pawełczyk M.

• Institute of Automatic Control, Silesian University of Technology, Gliwice, Poland,

Bibliografia

• [1] Astrom K.J., Wittenmark B.: Computer Controlled Systems. Prentice Hall, 1990
• [2] Bilinskis I, Mikelsons A.: Randomized Signal Processing. Prentice Hall International, 1992
• [3] Bilinskis I., Mednieks I.: Introduction to digital alias free signal processing. Riga, Institute of Electronics and Computer Science 2001
• [4] Czyż K.: Nonuniformly sampled active noise control system. Preprints of IFAC Workshop on Programmable Devices and Systems, Kraków, 2004, 351-355
• [5] Czyż K.: A new active noise control system with nonuniform sampling. Proceedings of the 11th IEEE International Conference MMAR, 2005, 737-742
• [6] Efron A., Han L.C.: Wide-area adaptive active noise cancellation. IEEE Transactions on Circuits and Systems, 41(6), 1994,405-409
• [7] Elliott S.J.: Down with Noise, Practical control systems for combating audible noise show up in aerospace, general aviation, and military roles. IEEE Spectrum, 1999, 54-61
• [8] Elliott S.J., Boucher C.C.: Interaction Between Multiple Feed forward Active Control Systems. IEEE Transactions on Speech and Audio Processing, 2(4), 1994, 521-530
• [9] Główka T, Figwer J.: Higher-order spectra for on-line Identification of ANC plants. Proceedings of the 13th International Congress on Sound and Vibration, Vienna, Austria, July 2-6, 2006 (CD)
• [10] Główka T.: Model identification using higher-order spectra in the presence of non- Gaussian disturbances. Proceedings of the 12th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics, Międzyzdroje, Poland, August 28-31, 2006
• [11] Główka T.: Mixed-order estimator. Proceedings of the 5th International PhD Students' Workshop Control & Information Technology IWCIT 2006, Gliwice, Poland, September 21-22, 2006
• [12] Hansen C.H., Snyder S.D.: Active Control of Noise and Vibration. Cambridge University Press, 1997
• [13] Kasprzyk J.: Komputerowe wspomaganie identyfikacji procesów. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Zeszyt Nr 1720, Gliwice, 2006 (in Polish)
• [14] Kasprzyk J.: Linear Time-Invariant Model Identification Using Frequency-Domain Methods. Proceedings of the 12th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics, Międzyzdroje, Poland, August 28-31, 2006, 945-950
• [15] Kestell C, Hansen C, Cazzolato B.: Active noise control with virtual sensors in a long narrow duet. International Journal of Acoustics and Vibration, vol. 5, no. 2, 2000, 63-76
• [16] Kestell C, Cazzolato B., Hansen C: Active noise control in a free field with virtual sensors. Journal of the Acoustical Society of America, vol. 109, no. 1, 2001, 232-243
• [17] Kuo S.M., Morgan D.R.: Active Noise Control Systems. Algorithms and DSP Implementations. N. York, J. Wiley & Sons 1996
• [18] Leboucher E., Micheau P., Berry A., L'esperance A.: A stability analysis of a decentralized adaptive feedback active control system of sinusoidal sound in free space. Journal of Acoustical Society of America, 111(1), 2002, 189-199
• [19] Lueg P: Process of silencing sound oscillation. U.S. Patent No. 2 043 416, 1936
• [20] Michalczyk M.I.: Electro-Acoustic Plant Modeling for Active Noise Control Systems, Proc. of the 10th IEEE Int. Conf. on Methods and Models in Automation and Robotics, Międzyzdroje, 2004, 1075-1081
• [21] Michalczyk M.I.: Multichannel active noise control. Proceedings of IFAC Workshop on Programmable Devices and Systems PDS'04 Kraków, 2004, 366-371
• [22] Michalczyk M.I.: Adaptive control algorithms for three-dimensional zones of quiet. Archives of Control Sciences, vol. 15, No 1, 2005, 53-82
• [23] Michalczyk M.I.: Active noise control system creating distributed zones of quiet. Proceedings of the 12th IEEE Int. Conf. on Methods and Models in Automation and Robotics, Międzyzdroje, 2006
• [24] Michalczyk M.I, Czyż K.: Active Noise Control with Moving Error Microphone: Preliminary Results. Proceedings of the 13th International Congress on Sound and Vibration, Vien, 2006 (CD)
• [25] Niederliński A.: Układy wielowymiarowe automatyki. Podstawy teoretyczne. Warszawa, Wydawnictwa Naukowo Techniczne 1974 (in Polish)
• [26] Nikias C.L., Petropulu A.P.: Higher-Order Spectra Analysis - A Nonlinear Signal Processing Framework. New Jersey, PTR Prentice Hall Inc., Englewood Cliffs, 1993
• [27] Pawełczyk M.: Adaptive noise control algorithms for active headrest system. Control Engineering Practice, vol. 12, no. 9, 2004, 1101-1112
• [28] Pawełczyk M.: Feedback Control of Acoustic Noise at Desired Locations. Gliwice, Silesian University of Technology Press, vol. 141, no. 1684, 2005
• [29] Pawełczyk M.: Design and analysis of a virtual-microphone active noise control system. Proc. of the I2th Int. Congress on Sound and Vibration, Lisbon, 2005 (CD)
• [30] Pawełczyk M.: Polynomial approach to design of feedback virtual-microphone active noise control system. Proceedings of the 13th International Congress on Sound and Vibration (ICSV2006), Vienna, 2006 (CD)
• [31] Pawełczyk M.: An Adaptive Feedback Control System with the Filtered-Reference LMS Algorithm. Proceedings of the 12th IEEE Conference on Methods and Models and Automation and Robotics (MMAR2006), Międzyzdroje, 2006, 327-330
• [32] Pawełczyk M.: A Factorization Approach to Design of a Feedback System for Reducing the Output Disturbance. Proceedings of the 12th IEEE Conference on Methods and Models and Automation and Robotics (MMAR2006), Międzyzdroje, 2006, 429-433
• [33] Pawełczyk M.: On convergence and stability of adaptive active noise control systems. Archives of Acoustics, vol. 31, no. 4, 2006, 529-535
• [34] Rafaely B.: Zones of quiet in a broadband diffuse sound field. J. Acoust. Soc. Am., vol. 110, no. 1, 2001, 296-302
• [35] Renesas SuperH RISC engine SH7750 Series Hardware Manual Renesas, Ltd., 2004
• [36] Serfling R.J.: Approximation Theorems for Mathematical Statistics. New York, John Wiley & Sons, Inc. 1980
• [37] Syed M., Vedula M.: DSP Capabilities of the SH4. Hitachi Semiconductor America, 2001
• [38] Tseng W.K., Rafaely B., Elliott S.J.: Performance limits and real-time implementation of a virtual microphone active headrest. Proc. ACTIVE'02, Southampton, UK, 2002, 1231-1242
• [39] Tugnait J.K., Zhou Y.: On Closed-Loop System Identification Using Polyspectral Analysis Given Noisy Input-Output Time-Domain Data. Automatica, 36, 2000, 1795-1808
• [40] Vaudrey M.A., Baumann W.T., Saunders R.: Stability and operating constraints of adaptive LMS-feedback control. Automatica, vol. 39, 2003, 595-605
• [41] Xilinx: Spartan-IIE 1.8VFPGA Family. Xilinx, Inc, 2004