Tiến Sĩ Kiểm soát nhiễu theo phương pháp tích cực thích nghi

MỞ ĐẦU

Chúng tôi trình bày các yêu cầu để thiết kế và thực hiện hệ thống ANC, qua đó đưa ra
mục tiêu luận án và giới hạn của luận án.

Chương 2: Các hệ thống ANC trong miền thời gian. Chúng tôi trình bày cơ sở lý thuyết của các phương pháp kiểm soát nhiễu trong miền thời gian bao gồm hệ thống ANC truyền thẳng băng rộng, hệ thống ANC truyền thẳng băng hẹp và hệ thống ANC hồi tiếp.

Chương 3: Xây dựng các hệ thống ANC hồi tiếp. Chương này chúng tôi tiến hành xây dựng giải thuật kiểm soát nhiễu cho các hệ thống ANC hồi tiếp dùng lọc thích nghi, mạng nơron, mạng T1-FNN, mạng T2-FNN và xây dựng giải thuật kiểm soát nhiễu cho hệ thống ANC đa kênh. Điểm trọng tâm của chương này là chúng tôi đã đưa ra giải thuật mới cho các hệ thống ANC hồi tiếp, trong đó có tính đến sự bổ chính (compensation) bão hòa (trường hợp biên độ nhiễu thứ cấp lớn hơn biên độ của bộ khuếch đại công suất tại ngõ ra của hệ thống) cho hệ thống ANC trong trường hợp bộ khuếch đại công suất có công suất bé. Chúng tôi cũng nghiên cứu tính ổn định của các hệ thống ANC, xây dựng các giải thuật huấn luyện (training algorithm) trực tuyến, đưa ra các định lý về điều kiện hội tụ của các hệ thống ANC đề xuất. Đây là điểm mới trong các nghiên cứu về kiểm soát nhiễu mà các tác giả khác trên thế giới chưa đề cập đến.

Chương 4: Kết quả mô phỏng. Chương này trình bày các kết quả mô phỏng hệ thống ANC hồi tiếp trên máy tính dùng phần mềm Matlab/Simulink. Chúng tôi đã khảo sát tính bền vững của các hệ thống ANC đối với sai số của hàm truyền thứ cấp và ảnh hưởng của khâu bổ chính bão hòa (saturation compensation). Các kết quả thu được rất tốt, trong đó hệ thống ANC có bổ chính bão hòa hoạt động hiệu quả. Điều này rất phù hợp với lý thuyết đưa ra.

Chương 5: Kết quả thực nghiệm. Điểm mới của chương này là chúng tôi thực nghiệm được các hệ thống ANC hồi tiếp thời gian thực chạy trên bộ DSPs loại TMS320C6713 của hãng Texas Instruments. Trong hệ ANC thực nghiệm, đa số các tác giả chọn phương pháp truyền thẳng (có đặt cảm biến tham chiếu tại nguồn phát nhiễu để đo nhiễu sơ cấp) vì phương pháp này rất dễ thực hiện với hiệu quả đạt được khá tốt, và hệ ANC thực nghiệm được thực hiện trong không gian giới hạn (đường ống, hộp kín, phòng cách ly, ). Tuy nhiên trong luận án này, chúng tôi nghiên cứu các hệ thống ANC hồi tiếp (không sử dụng cảm biến tham chiếu để đo nhiễu sơ cấp, chỉ sử dụng một cảm biến tại đầu thu, không cần định vị nguồn phát nhiễu), đây cũng là hệ thống rất ít tác giả đề cập đến. Đề tài này nhằm mục đích ứng dụng kiểm soát nhiễu trong xe hơi hoặc trên máy bay, . (nhiễu rung động cơ học của động cơ, cánh quạt, có tính chất gần như tuần hoàn ở tần số thấp). Mặc dù có nhiều điểm hạn chế về thiết bị phần cứng nhưng các kết quả thực nghiệm vẫn cho thấy hệ thống ANC hoạt động rất tốt trong cả hai trường hợp: kiểm soát nhiễu thuần túy và tách tín hiệu (tiếng nói và bài hát) ra khỏi nguồn nhiễu.

Kết luận. Chúng tôi trình bày các kết quả thu được của luận án và phương hướng phát triển.

Mục lục
Trang
Lời cam đoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục . iii
Danh mục các ký hiệu . vi
Danh mục các chữ viết tắt .viii
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ix
Danh mục các bảng xiv
MỞ ĐẦU . 1
Chương 1 TỔNG QUAN 6
1.1 Tính cấp thiết của luận án . 6
1.2 Các ứng dụng của hệ thống ANC . 7
1.3 Các phương pháp kiểm soát nhiễu 8
1.3.1 Phương pháp thụ động 8
1.3.2 Phương pháp tích cực . 9
1.4 Các công trình liên quan 10
1.4.1 Các phương pháp dùng giải thuật lọc thích nghi 10
1.4.2 Các phương pháp dùng mạng nơron và logic mờ . 15
1.4.3 Các phương pháp tiếp cận khác . 17
1.5 Các yêu cầu để thiết kế và thực hiện hệ thống ANC . 18
1.6 Mục tiêu thực hiện luận án 19
1.7 Giới hạn luận án . 19
Chương 2 CÁC HỆ THỐNG ANC TRONG MIỀN THỜI GIAN 21
2.1 Tổng quan về các phương pháp ANC 21
2.1.1 Phương pháp truyền thẳng . 21
2.1.2 Phương pháp truyền thẳng và hồi tiếp . 22
2.1.3 Phương pháp hồi tiếp 23
2.2 Hệ thống ANC truyền thẳng 23
2.2.1 Hệ thống ANC truyền thẳng băng rộng 23
2.2.2 Hệ thống ANC truyền thẳng băng hẹp 28
2.3 Hệ thống ANC hồi tiếp 30
2.3.1 Hệ thống ANC hồi tiếp không thích nghi . 30
2.3.2 Hệ thống ANC hồi tiếp đơn tần số 32
2.3.3 Hệ thống ANC hồi tiếp đa tần số . 36
2.4 Kết luận 38
Chương 3 XÂY DỰNG CÁC HỆ THỐNG ANC HỒI TIẾP . 39
3.1 Hệ thống ANC dùng lọc thích nghi 39
3.2 Hệ thống ANC dùng mạng nơron . 45
3.3 Hệ thống ANC dùng mạng nơron-mờ loại 1 (T1-FNN) . 52
3.4 Hệ thống ANC hồi tiếp dùng mạng nơron-mờ loại 2 (T2-FNN) 61
3.5 Hệ thống ANC đa kênh . 69
3.6 Kết luận 75
Chương 4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 76
4.1 Các thông số mô phỏng . 76
4.2 Mô hình mô phỏng các hệ thống ANC 77
4.3 Kết quả . 79
4.3.1 Nguồn nhiễu đơn tần số 79
4.3.2 Nguồn nhiễu đa tần số 83
4.3.3 Hệ thống ANC đa kênh 88
4.3.4 Kết luận . 89
4.4 So sánh các hệ thống ANC . 90
4.4.1 Hiệu quả kiểm soát nhiễu của các hệ thống ANC 90
4.4.2 Tốc độ hội tụ của các hệ thống ANC 91
4.4.3 Độ phức tạp của các hệ thống ANC 93
4.5 Khảo sát tính bền vững của các hệ thống ANC . 95
4.5.1 Sai số cho phép của mô hình 95
4.5.2 Ảnh hưởng của khâu bổ chính bão hòa . 98
4.6 Kết luận 105
Chương 5 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 106
5.1 Mô hình ANC thời gian thực 106
5.2 Kết quả . 107
5.2.1 Nguồn nhiễu đơn tần số 107
5.2.2 Nguồn nhiễu đa tần số 112
5.2.3 Hệ thống ANC đa kênh 118
5.3 Khảo sát tính bền vững của các hệ thống ANC . 122
5.3.1 Sai số cho phép của mô hình 122
5.3.2 Ảnh hưởng của khâu bổ chính bão hòa . 125
5.3.3 Bán kính kiểm soát nhiễu . 127
5.4 Tách tín hiệu ra khỏi nhiễu . 129
5.4.1 Tách tín hiệu ra khỏi nhiễu đơn tần số 129
5.4.2 Tách tín hiệu ra khỏi nhiễu đa tần số . 136
5.5 Kết luận 145
KẾT LUẬN . 146
A. Kết luận . 146
B. Hướng phát triển . 147
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ . 148
TÀI LIỆU THAM KHẢO 149