构建了以tms320c30高速dsp芯片为核心带有8通道并行输入、4通道并行输出高速ad/da卡的开发系统，利用该系统，使得快速实现各种有源控制实验成为可能，对封闭空间弹性壁振动声辐射前馈控制系统进行实验，实验取得了在指定频带上较好的降噪效果。
有源噪声控制anc(active noise control)是有别于利用吸收、隔离、阻尼等被动控制的无源消声技术的一种噪声控制技术，它基于声波的原理，利用人为附加的声波(次级声源)与噪声源(初级声源)形成相消来达到消声的目的，所以此技术特别适合于采用无源方法难以控制的低频噪声。从系统结构上来看，有源噪声控制系统有前馈控制和反馈控制两种控制策略，其中前馈控制策略是有源噪声控制中具有代表性的控制方法，反馈控制只适用于周期性的窄带噪声，应用范围受到。考虑到声学系统时变性和易受干扰性，目前，有源控制大部分都采用基于线性自适应滤波理论的自适应控制算法，最常用就是滤波-x最小二乘法、滤波-u递推最小二乘法等。而噪音主动控制的思想早在七十年代就有人提出，但限于当时的科技水平尤其是电子科技水平得的，这个思想一直没能实现。而近年来，随着高速高位数字信号处理 (dsp)为基础的实时数字信号处理技术正在迅速的发展。并广泛的应用在科研、工业、国防的各个行业中。一直到七十年代中后期，随着超大规模集成电技术和微处理机技术的成熟，anc研究才蓬勃展。本文介绍以tmc320c30数字信号处理芯片为控制器的自适应有源噪声前馈控制的设计与实验，在实验中采用了滤波-x最小二乘法为控制算法，以tms320c30汇编语言编写了实时控制控制程序来实现fir数字滤波器的功能，并取得良好的试验结果。
(1) 实验装置示意图见图1。在用厚钢板焊接成的0.875m×1.156m×1m矩形封闭空间中，用螺钉固定一薄钢板0.4m×0.15m×0.0075m。信号发生器产生信号通过功率放大器加载在激振器1上，激励薄铁板振动产生噪声，用于模拟结构受外扰力产生振动噪声。控制部分，采用加速度传感器，其输出接低通滤波器进行抗混滤波，低通滤波器输出接a/d板。控制器采用高速数字信号处理芯片tms320c30。控制器输出通过d/a、低通滤波器平滑处理、功放、激振器
(2) 激励薄铁板振动产生控制声场，以减小声级计处的噪声。信号处理硬件部分采用主-从结构，主机-pc机用于a/d、d/a和tms320c30板的管理。
基于误差梯度估计的lms算法被广泛应用于电噪声干扰对消系统中，但有源噪声控制不同于电噪声对消系统，其控制器输出y(n)不是直接与初级噪声d(n) 相加，而首先要通过电-声装置(扬声器)转换成次级声音信号，经过一定的声延迟，再把初、次级声完成相消后的噪声经声-电装置(传声器)转换成电信号，才得到误差e(n)。h(x)-e(x)/y(x)为次级径。应次级径的存在，误差梯度的瞬时测量值x(n)×e(n)不再是真实的梯度的无偏估计。为lms算法的，可以引入一个模拟次级径的电滤波器c(x)对参考输入信号x(n)进行滤波，把滤波后的参考信号x`(n)与误差 e(n)的乘积x`(n)e(n)作为误差梯度的估计值，所获得经修正的lms算法就称为fxlms算法。在anc中用的最普遍的就是上文介绍的基于自适应滤波的前馈控制fxlms法。
本论文实验所用的控制器是美国ti公司的数字信号处理芯tms320c30。其基本组成如图2所示。图中，tms320c30 dsp开发板atd-c30-b包含有tms320c30 dsp芯片，该开发板以插卡形式插于计算机插槽中。atd-1208k30快速a/d、d/a卡也以插卡形式插于计算机插槽中，同时以连接头和开发板 atd-c30-b相连。图中计算机主要用来给开发板atd-c30-b加载程序，加载完程序后，开发板可以工作完成数字信号处理任务。计算机还可以调试和监测开发板的工作情况，如寄存器的变化情况。这些功能由与开发板配套的程序完成。
自从美国ti公司1982年推出tms32010以来，tms320族处理器因其强大的指令系统、高速数据处理能力以及创新的结构，已成为工业标准及理想的dsp应用器件。tms320c30是ti公司的tms320族中的第三代处理器，它的周期时间为60ns，这使它能以从前要在超级计算机上才能达到的速率工作。通过大量的片内存储器、dma控制器和指令高速缓存器，它的性能得到进一步的增强。tms320c30的一些主要特点列举如下:
60ns单周期指令执行时间，33.3mflops(每秒百万次浮点运算)，16.7mips(每秒执行百万次指令)。
一个4k×32位单周期双存取的片内rom，两个1k×32单周期双存取的片内ram，64×32位指令高速缓存器。
32位指令和数据字，24位地址，40/32位浮点/整数乘及alu，32位桶形移位器，8个扩展精度寄存器(累加器)。
两个地址并发器并带有8个辅助寄存器和两个辅助寄存器运算单元，用于并发i/o和cpu操作的片内直接存储器访问(dma)控制器。
具有1等待64k×32位双口ram区，与pc/at共享。用于tms320c30与主机at间大批量高速数据交换，最适合图像处理。
atd-c30-b型tms320c30开发板同时提供了调试软件，用于完成程序、数据的装载、存储、执行等功能。
高速信号处理系统中的ad转换设备是决定数字处理系统的关键部件。atd1208k30是一种高速数据采集卡，具有高分辨率、高采集率、多通道、无相差和无级变换采样率等许多优点，并采用了先进的fpga、epld技术，使性能更加可靠，结构更加轻巧。这些为系统的实时性能提供了良好的保障。 atd1208k30快速a/d& d/a 卡由a/d 采集、数据缓存、d/a输出、pc机接口和控制逻辑等几部分组成。
按fxlms控制理论设计的前馈控制器本质上是求一个fir滤波器使控制。在本论文的控制实验中，采用了一个十六阶fir滤波器。本文中采用 tms320c30汇编语言编写实时控制程序来实现这个fir数字滤波器。实时控制程序是通过软件传送到tms320c30芯片中。
初始化模块:初始化部分包括tms320c30内部寄存器的初始化、a/d d/a卡初始化、给fir滤波器系数赋值。
信号采集与预处理模块:这部分包括从a/d、d/a卡的缓冲区读出数据和数据换标。数据换标是将a/d、d/a卡采得12位补码形式的数据转换成 tms320c30的标准浮点数格式。
fir滤波器模块:这部分功能是对输入的信号进行滤波，形成控制信号数据输出模块:这部分功能是将控制信号换标后输出。
实验中，用信号发生器产生425hz正弦信号通过激振器1，激励薄钢板振动，产生单频噪声。将c30的a/d采样率设为2000hz，图2中低通滤波器用于平滑滤波，门槛值设为1000hz。控制时取采样频率为2000hz,滤波器阶数为10阶。背景噪声53db。
为考察425hz处的降噪效果，我们用信号发生器产生425hz正弦波。当控制器关闭时，声级计显示为88db，控制器打开时，声级计显示为 82db(a)，降噪效果为6db(a)。控制前后，加速度功率谱图与声级计交流输出的功率谱图见图4-a和图5-a，控制后声功率谱峰值比控制前下降近 75%，振动加速度功率谱峰值比控制前下降70%。时域信号见图4-b和图5-b。
构建了以tms320c30高速dsp芯片为核心带有8通道并行输入、4通道并行输出高速ad/da卡的开发系统，利用该系统，使得快速实现各种有源控制实验成为可能，对封闭空间弹性壁振动声辐射前馈控制系统进行实验，实验取得了在指定频带上较好的降噪效果。
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