基於FPGA架構之主動式噪音控制

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姓名

黃銘湖(Ming-Hu Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

基於FPGA架構之主動式噪音控制

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摘要(中)

本研究之主旨是基於實驗室在主動式噪音控制的研究基礎，欲發展一單機系統取代必須插在電腦主機上的數位信號處理器，以達到主動消音目的。研究中採取FPGA的模式發展一體積小但功能完備的主動式消音模組，取代原研究中龐大硬體架構的主動式噪音控制系統，此新發展的主動式消音模組在載入噪音控制演算法後即能獨立運作，且達到主動式噪音控制的目的。所採用的ANC演算法乃以『適應性濾波理論』為基礎的—FXLMS及FULMS架構。並以硬體描述語言VHDL撰寫演算法，減低設計的時程。且由一個參考信號、一個控制喇叭及一個誤差麥克風組成一進一出消音系統驗證以FPGA實現ANC控制系統的可行性。

關鍵字(中)

★ 主動式噪音控制

關鍵字(英)

★ FPGA
★ ANC

論文目次

摘要 I
誌謝 II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VII
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 相關文獻回顧 2
1.3 主動式噪音消除之基本原理 3
1.3.1 Young’s principle 3
1.3.2 模態控制原理應用於主動式噪音消除 3
1.3.3 自適應性控制基礎理論 3
1.4 FPGA設計原理 5
1.5 論文架構 6
第二章主動消音控制器設計 7
2.1 空間前饋結構 7
2.2 ANC演算法推導 8
2.2.1 LMS演算法 8
2.2.2 FXLMS演算法 11
2.2.3 FULMS演算法 13
2.3 第二路徑離線鑑別 14
第三章主動消音控制模擬 16
3.1 Xilinx ISE 與 ModelSim應用 16
3.2 以VHDL實現ANC演算法 17
3.2.1 加減法及乘法之實現與模擬 17
3.2.2 FIR濾波器之實現與模擬 18
3.2.3 IIR 濾波器之實現與模擬 19
3.2.4 適應性濾波器控制係數更新方程式之實現與模擬 21
3.3 以VHDL實現第二路徑離線鑑別 24
3.3.1 穩態隨機信號之產生 24
3.3.2 第二路徑鑑別主程式 26
3.3.3 第二路徑鑑別模擬結果 27
3.4 一進一出主動式消音控制模擬結果 28
3.4.1 FXLMS演算法模擬結果 29
3.4.2 FULMS演算法模擬結果 30
3.4.3 討論 32
第四章實驗硬體架構 33
4.1 整體規劃 33
4.2 實驗儀器介紹 33
4.2.1 Virtex-II V2MB1000發展模板 34
4.2.2 P160 Analog 模組 34
4.2.3 駕駛室配置與ANC系統 35
第五章實驗結果及分析 38
5.1 FXLMS演算法設計結果 38
5.2 FULMS演算法設計結果 39
5.3 單頻噪音消音結果 40
5.3.1 FXLMS演算法消音結果 40
5.3.2 FULMS演算法消音結果 42
5.4 複頻噪音消音結果 44
5.5 模態控制原理應用於噪音控制之分析 45
5.5.1 單頻噪音消除 45
5.5.2 複頻噪音消除 47
5.6 結果討論 48
第六章結論與未來發展 49
參考文獻 50

參考文獻

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指導教授

潘敏俊(Min-Chun Pan)

審核日期

2003-7-18

推文