【主动噪声控制】基于直观的循环卷积惩罚因子的频域输出约束型主动噪声控制算法附Matlab代码

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🔥 内容介绍

主动噪声控制（Active Noise Control, ANC）通过人为生成与原始噪声幅值相等、相位相反的次级噪声，实现噪声抵消，广泛应用于汽车座舱、航空机舱、工业厂房等场景。传统 ANC 算法以时域滤波（如滤波 - x 最小均方算法，FxLMS）为主，但在处理宽频噪声（如发动机宽带振动噪声、风机气流噪声）时，存在收敛速度慢、计算复杂度高的缺陷；而频域 ANC 算法（如频域 FxLMS，FxFxLMS）通过快速傅里叶变换（FFT）将时域信号转换至频域处理，可并行更新各频率点的滤波系数，显著提升宽频噪声控制效率。

然而，现有频域 ANC 算法面临两大关键问题：一是循环卷积误差—— 频域处理中需将线性卷积近似为循环卷积，易导致时域信号混叠，降低噪声抵消精度；二是次级扬声器输出约束缺失—— 算法迭代过程中可能出现次级噪声幅值过大的情况，超出扬声器额定功率，导致设备损坏或失真。针对上述问题，设计基于直观循环卷积惩罚因子的频域输出约束型 ANC 算法，通过惩罚因子抑制循环卷积误差，同时引入输出约束保护硬件设备，对提升宽频 ANC 系统的精度与可靠性具有重要意义。

二、算法核心原理与设计

该算法以频域 FxLMS 为基础框架，创新引入 “直观循环卷积惩罚因子” 与 “次级输出幅值约束” 两大模块，在保证收敛速度的同时，解决循环卷积误差与硬件保护问题。算法整体流程分为信号频域转换、循环卷积误差抑制、输出约束迭代、时域信号重构四个环节，具体设计如下：

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 陈晓萌,朱宗玖,徐圆圆.基于GTO优化的VMD-CNN-GRU光伏发电功率预测[J].邵阳学院学报（自然科学版）, 2024, 21(4):21-29.

[2] 李嵩.基于改进蜣螂优化算法的工业负荷用电数据预测方法研究[D].沈阳工业大学[2025-10-01].

[3] 谷飞鸿.基于宽窄带混合控制算法的车内主动噪声控制系统研究[D].吉林大学,2020.

📣 部分代码

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