new5

pdf پایان نامه الگوريتم حداقل ميانگين مربعات چند مرحله اي و كاربرد آن در كنترل فعال نويز

39.000تومان

توضیحات

فهرست مطالب
عنوان صفحه
مقدمه 1
فصل 1: آشنايي با كنترل فعال نويز 8
1-1 كنترل فعال نويز 8
1-2 نويزهاي باند پهن و باند باريك 11
1-3 راهكارهاي كنترل فعال نويز 11
1-4 كنترل فعال نويزهاي باند باريك 15
1-5 كنترل فعال نويز چند كاناله 16
فصل 2: فيلترهاي وفقي و الگوريتم LMS 18
2-1 فيلتر هاي وفقي 18
2-2 معيار عملكرد MSE 22
2-3 روش تندترين شيب 26
2-4 الگوريتم LMS 28
2-5 پايداري الگوريتم LMS 29
2-5-1 اثبات پايداري الگوريتم LMS 30
2-5-2 محاسبه محدوده پايداري 31
2-5-3 تحليل پايداري الگوريتم LMS به روش لياپانف 32
فصل 3: الگوريتم MSLMS 35
3-1 اصول حاكم بر الگوريتم پيشنهادي 35
3-2 الگوريتم حداقل ميانگين مربعات چند مرحله اي 39
3-3 پايداري الگوريتم MSLMS 44
3-4 مقايسه سرعت همگرايي در الگوريتمهاي LMS و MSLMS 50
فصل 4: الگوريتم هاي FXLMS و MSFXLMS 54
4-1 مسير ثانويه 54
4-2 الگوريتم FXLMS در ANC با راهكار پيشرو 56
4-3 انتخاب اندازه پله µ 58
4-4 شناسايي مسير ثانويه 59
4-5 تركي ب الگوريتم هاي FXLMS و MSLMS 61
4-5-1 الگوريتم MSFXLMS نوع اول 63
4-5-2 الگوريتم MSFXLMS نوع دوم 65
4-5-3 الگوريتم MSFXLMS نوع سوم 66
4-5-4 الگوريتم MSFXLMS نوع چهارم 68
فصل 5: شبيه سازي كامپيوتري 70
5- 1 مشخصات مدل فرايند 70
5- 2 شبيه سازي سيستم هاي ANC مبتني بر LMS و MSLMS 71
5- 3 شبيه سازي سيستم هاي ANC مبتني بر FXLMS و MSFXLMS 80
فصل 6: نتيجه گيري و پيشنهادها 92
6-1 نتيجه گيري پژوهش 92
6-2 پيشنهادها 94
پيوست 96
الف- فاز پاسخ فركانس ي فيلترها ي وفقي 96
‌ب- تأثير درجه فيلترها ي وفقي 97
‌ج- تأثير اندازه پله 102
فهرست منابع

چكيده
كنترل فعال نويز از جمله شيوه هاي رايج در كاهش نويزهاي صوتي است. در اين پايان نامه پس از بررسي روشهاي رايج كنترل فعال نويز، الگوريتم جديدي با عنوان الگوريتم حداقل ميانگين مربعات چند مرحلهاي براي استفاده در كنترل كننده هاي فعال نويز پيشنهاد گرديد كه نوع توسعه يافتهاي از الگوريتم شناخته شده حداقل ميانگين مربعات است. پس از بررسي اصول و مباني الگوريتم پيشنهادي، روابط رياضي حاكم بر عملكرد اين الگوريتم مورد تحليل و استنتاج قرار گرفت. سپس با توجه به اهميت اساسي مبحث پايداري اين الگوريتم ها، موضوع پايداري الگوريتم پيشنهادي بررسي شد و پايداري آن بر اساس روش لياپانف به اثبات رسيد. در مرحله بعد سرعت همگرايي الگوريتم پيشنهادي و الگوريتم حداقل ميانگين مربعات مقايسه شد و به صورت تحليلي شرايط لازم براي سرعت همگرايي بيشتر الگوريتم پيشنهادي استخراج گرديد. تعميم الگوريتم پيشنهادي براي سيستمهاي كنترل فعال نويز داراي مسير ثانويه قابل توجه، موضوع بعدي مورد بررسي در اين تحقيق بود كه ساختارهاي متفاوتي براي آن ارائه شد. در مرحله نهايي با استفاده از شبيهسازي كامپيوتري عملكرد انواع سيستمهاي مورد بررسي در شرايط متفاوت تحت ارزيابي قرار گرفت.
نتايج شبيه سازي كامپيوتري مبين عملكرد بهتر الگوريتم پيشنهادي نسبت به الگوريتم حداقل ميانگين مربعات براي استفاده در سيستم هاي كنترل فعال نويز است، اما در مورد نوع تعميم يافته الگوريتم پيشنهادي براي سيستم هاي كنترل فعال نويز داراي مسير ثانويه قابل توجه، چنين نتيجهاي حاصل نگرديد.

مقدمه
وجود سر و صداي ناخواسته در جوامع شهري و صنعتي جلوه ديگري از آلودگيهاي زيست محيطي است كه تاثير آزار دهنده در محيط كار و زندگي افراد دارد.
از اين نوع آلاينده ها كه با بسياري از صنايع مرتبط است با عنوان نويزهاي صوتي ياد مي شود. اين آلايش ها اگر به شكل مناسب كنترل نشوند مي توانند عوارض متعددي را براي افراد حاضر در محيط پديد آورند. دو عارضه مستقيم براي نويز صوتي ذكر شده است، عارضه اول آن است كه نويز صوتي در كوتاه مدت موجب خستگي ذهني شنونده مي شود و تمركز او را كاهش ميدهد كه اين امر اغلب موجب تاثير گذاري بر عملكرد افراد، پريشاني و حواس پرتي ايشان مي گردد. عارضه دوم كه تنها در اثر قرار گرفتن دراز مدت در محيط داراي نويز صوتي با دامنه بالا بوجود مي آيد كاهش قدرت شنوايي افراد را بدنبال خواهد داشت. براي كنترل نويز صوتي دو روش كلي مورد استفاده قرار مي گيرد كه از آنها با عناوين كنترل غير فعال و كنترل فعال نويز (ANC) ياد مي شود.
ايده كنترل غير فعال، روش سنتي براي كنترل و كاهش نويز صوتي مي باشد. در اين روش محفظه، مانع و مواد جاذب صوت براي كاهش نويز ناخواسته بكار گرفته مي شود. مواد جاذب صوت غير فعال معمولا در اگزوزهاي موتورهاي احتراق داخلي كاربرد دارد. در حاليكه عايقهاي صوتي مقاومتي بيشتر در فن داخل لوله استفاده مي شود. مواد جاذب صوت، تضعيف صوت قابل توجهي در محدوده فركانسي بالاي 500 هرتز ايجاد مينمايند و در فركانس هاي پائين قابليت خود را از دست مي دهد. در عمل ثابت شده است كه ضخامت عايق صوتي كه بايد استفاده شود با طول موج صوت حذف شونده داراي نسبت مستقيم است.
فركانس هاي پائين بدليل بلند بودن طول موج هاي صوتي، استفاده از محفظه هاي سنگين، مواد جاذبصوت ضخيم و حجيم و خفه كننده هاي بزرگ جهت كنترل نويز ضروري مي باشد. در نتيجه كاربرد كنترلكننده هاي غير فعال نويز پرهزينه، حجيم ، مشكل و غير موثر است.
در روش كنترل فعال نويز برخلاف روش كنترل غير فعال سعي نمي شود كه با استفاده از مواد جاذب، نويز تضعيف گردد بلكه هدف آن است كه نويز صوتي ديگري با همان دامنه و فركانس نويز اصلي اما با فاز مخالف ايجاد شود تا در اثر تركيب آن با نويز اوليه، نويز صوتي حذف شده و يا حداقل تا حد قابل ملاحظه اي تضعيف گردد.
روش كنترل فعال نويز توسط Paul Leug در سال 1936 ميلادي اختراع شد و به ثبت رسيد [LEU36].
اولين بار سيستم كنترل فعال نويز بر روي يك لوله كه از نظر صوتي داراي ساده ترين مدل م يباشد پياده شد. اين پياده سازي اولين گام در جهت رسيدن به سيستمهاي عملي امروز بود. در اين آزمايش با فرستادن يك سيگنال مزاحم يا نويز از ابتداي لوله و پخش سيگنالي ديگر با همان دامنه و فركانس نويز اصلي با فاز مخالف از طريق يك بلندگو كه باز هم در ابتداي لوله نصب شده است سعي بركاهش نويز و حداقل نمودن خطا با استفاده از سيگنال دريافتي از ميكروفن خطا در انتهاي لوله مي باشد. اين سيستم يكي از سيستم هاي عملي و ساده در آزمايشگاهها براي آزمون روش كنترل فعال نويز است.
بسياري از فرآيندهاي تجاري و صنعتي كه از نزديك با افراد ارتباط دارند آلودگي بالايي از لحاظ شنيداري ايجاد م يكنند و اين موضوع از جمله نكاتي مي باشد كه موجب گستردگي توجه به كاربرد سيستم هاي كنترل فعال نويز صوتي (ANC) شده است. بسياري از صنايع، كارخانجات، سيستمهاي حمل و نقل و… در عمل با آلودگي بسياري همراه هستند و به همين دليل تامين سلامتي افرادي كه با اين سيستم ها سروكار دارند يكي از اهداف كنترل فعال نويز است.

سيستم هاي كنترل فعال نويز (ANC) كاربردهاي زيادي در صنعت دارند كه از آن جمله به كاربرد آن در صنايع حمل و نقل و وسايل نقليه شامل اتومبيل، وانت، كاميون، صنايع خودروهاي زميني، خودروهاي نظامي، هواپيما (بخصوص نوع ملخي آن)، هليكوپتر اشاره كرد. همچنين در ساير كاربردهاي صنعتي نظيركانال ها و دستگاههاي تهويه هوا، فن ها، كانالهاي هواي صنعتي، دودكش ها، ترانسفورماتورها، كمپرسورها، پمپها، تونل هاي باد، يخچال، ماشين لباسشويي، جاروبرقي، كوره ها، رطوبت گيرها، كابين هاي اداري، ناحيه هاي آرام (ايزوله) بلحاظ صدا، گوشيهاي محافظ و گوشي تلفن مي توان اشاره كرد [KUO96b].
توضيحات بيشتر در مورد كاربردهاي سيستم هاي ANC و محدوديتهاي موجود براي كاربرد آنها در حال و آينده در [HAN04] ارائه گرديده است.
معمولاً سيستم هاي ANC تك كاناله در صنايع مورد نظر، به عنوان خفه كنندههاي الكترونيكي براي سيستم هاي اگزوز، سيستمهاي موتورهاي القايي و غيره استفاده مي شود. در مقابل سيستمهاي ANC چند كاناله در صنايع مورد نظر، درون بخشي از وسيله نقليه يا هواپيما و… كه سرنشينان قرار دارند، كابين خلبان هليكوپتر، هواپيما، كابين اپراتور تجهيزات سنگين يا مكان هايي كه موتورهاي سنگين قرار دارد نصب مي گردند.
از آنجائيكه مشخصه هاي نويز صوتي متغير با زمان است، دامنه، فاز نويز نامطلوب غير ايستان مي باشد، بنابراين بايد نويز صوتي توليد شده با فاز مخالف با نويز صوتي اصلي تطبيق يابد. به تعبير ديگر بمنظور تضعيف نويز صوتي و كاهش خطا به ميزان زياد در عين حفظ پايداري زماني م يبايستي سيستم حذف كننده نويز صوتي تطبيقي و در نتيجه ديجيتال باشد. نوين بودن كنترل فعال نويز در صنعت نيز نه بدليل جديد بودن روش آن، بلكه به لحاظ جديد بودن نحوه پياده سازي آن در صنعت مي باشد. زيرا با پيشرفت صنعت الكترونيك و توسعه سيستم هاي ديجيتال، راه براي پياده سازي اين قبيل سيستم ها بوجود آمد. البته در ابتدا كه سيستم هاي ديجيتال داراي سرعت پردازش قابل توجهي نبودند، پردازش سيگنالهاي صوتي با نرخ نمونه برداري پائين چندان قابل انجام نبود ولي امروزه با عرضه ريز پردازندههاي ديجيتال قدرتمند و ارزان قيمت، نمونه برداري با نرخ بالا امكانپذير شده است. همچنين بمنظور پياده سازي روش هاي رايج كنترل فعال نويز مجموعه اي از فيلترهاي تطبيقي ديجيتال به عنوان كنترل كننده مورد استفاده قرار ميگيرد.
فرآيند تطبيق، تغيير ضرايب فيلتر بمنظور بهينه سازي پارامترهاي كنترل كننده و كاهش تابع هزينهصورت مي پذيرد. بدين ترتيب كه پس از هر بار تغيير در ضرايب به ازاي هر نمونه ورودي، عملكرد كنترلكننده براي كاهش نويز ورودي با استفاده از سيگنال دريافتي از ميكروفن خطا كه تاثير نويز در خروجي فرآيند و سيگنال پخش شده توسط بلند گوي ضد نويز را حس مي كند، ارزيابي شده و تصميم لازم در مورد نحوه تغيير ضرايب اتخاذ مي شود. بر اين اساس، روش هاي مورد نظر قابليت بكارگيري مجموعه اي از مدل هاي كنترلي (كه هر يك بردار پارامترهاي مربوط به خود را دارند) بصورت موازي و ارزيابي عملكرد آنها بمنظور انتخاب بهترين مدل كنترلي (با توجه به بردار پارامترهاي آن) در هر بار تغيير ضرايب را ندارند. براي رفع اين نقيصه و فراهم آوردن چنين امكاني كه شرايط لازم براي ارزيابي دو مدل مختلف را در محيط پردازنده ديجيتال در حد فاصل ميان دو نمونه يا دو بلاك نمونه سيگنال ورودي را ايجاد كند نياز به تغييراتي در شيوه رايج كنترل فعال نويز داريم.
پيشنهاد روش چند مرحله اي كنترل فعال نويز كه در اجراي اين پروژه، ارائه طرح اصلي، بررسي مباني نظري، ارزيابي همگرايي، پايداري اين شيوه و شبيه سازي آن مورد نظر مي باشد، به عنوان راهكاري اصولي و راه حلي براي مشكل مطرح گرديده در نظر گرفته شده است. در اين پايان نامه صرفاً ارزيابي دو مدل براساس استفاده از فيلترهاي وفقي انجام مي شود هر چند كه با تعميم آن مي توان براي مدل دوم از ساير كنترل كننده ها سود برد.

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “pdf پایان نامه الگوريتم حداقل ميانگين مربعات چند مرحله اي و كاربرد آن در كنترل فعال نويز”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

9 + = 10

شناسه محصول: d492 دسته: