主动噪声控制中防止输出饱和：一种输出受限卡尔曼滤波方法
系统与控制
2024-12-30 v1 系统与控制
音频与语音处理
信号处理
摘要
卡尔曼滤波（Kalman filter, KF）基于的主动噪声控制（active noise control, ANC）系统在动态噪声消除场景中表现出优异的跟踪性能和更快的收敛速度，尤其相较于最小均方（LMS）方法。然而，在噪声水平极高的环境中，由于硬件限制，控制信号的功率可能超过系统额定输出功率，导致输出饱和及随之引发的非线性现象。为缓解此问题，本文提出一种带输出约束的改进 KF 方法。在该方法中，将视为测量值的扰动经由一个约束因子进行重新缩放，该因子由系统的额定功率、次级通道增益和扰动功率决定。结果显示，系统的输出功率，即控制信号，将在系统最大输出功率范围内被间接地约束，从而确保系统稳定性。仿真结果表明，所提出的算法不仅实现了对动态噪声的快速抑制，还有效地防止了因输出饱和导致的非线性，凸显了其实际意义。
引用
@article{arxiv.2412.18887,
title = {Preventing output saturation in active noise control: An output-constrained Kalman filter approach},
author = {Junwei Ji and Dongyuan Shi and Boxiang Wang and Xiaoyi Shen and Zhengding Luo and Woon-Seng Gan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.18887},
year = {2024}
}