Colloquium - Details

Bachelor-Vortrag: Adaptive Anpassung an zeitvariante Sekundärpfadänderungen in Active Noise Control Systemen

Lars Kuger
15. Juli 2015
14:00 Uhr
Hörsaal 4G IKS

Lärm und unerwünschte Geräusche stellen heutzutage für viele Menschen eine Beeinträchtigung dar. Vor allem eine dauerhafte Lärmbelastung kann zu Konzentrationsschwierigkeiten, Stress und im schlimmsten Fall zu Schädigungen des Hörorgans führen. Um eine Dämpfung der Geräuschkulisse zu erreichen, werden häufig passive Materialien verwendet. Diese erreichen allerdings vor allem für höhere Frequenzen eine gute Dämpfung. Dahingegen ist eine Dämpfung von tieffrequenten Signalen mit passiven Materialien nur unter Verwendung großer Dämpfer zu erreichen. Eine kostengünstige Alternative sind Active Noise Control (ANC) Systeme, die durch aktive Überlagerung von Störgeräuschen mit gegenphasigen Schallwellen eine gute Dämpfung insbesondere von tieffrequenten Geräuschen erreichen. Dabei ist die Kenntnis des Sekundärpfades, der Übertragungsfunktion vom Ausgang des ANC Algorithmus bis zum zurückgeführten Fehler, von essentieller Bedeutung für eine erfolgreiche Dämpfung. Allerdings unterscheidet sich der Sekundärpfad für verschiedene Ausprägungen von ANC Systemen und hängt von der jeweiligen Situation ab. Außerdem kann der Sekundärpfad zeitvarianten Änderungen z.B. durch Absetzen eines Kopfhörers oder dem Öffnen eines Fensters in einem Fahrzeug unterliegen. Aus diesen Gründen bietet sich eine adaptive Sekundärpfadschätzung an, die im Betrieb des ANC Systems eine Systemidentifikation und Anpassungen an sich ändernde Bedingungen ermöglicht.

In dieser Arbeit werden schwerpunktmäßig Feedforward –Konzepte zur aktiven Störgeräuschkompensation untersucht und der in diesem Zusammenhang übliche Least–Mean–Squares Algorithmus mit möglichen Erweiterungen vorgestellt. Außerdem werden verschiedene Verfahren zur adaptiven Sekundärpfadschätzung, die sich in Added Noise (AN) Verfahren und Overall Modelling Verfahren einteilen lassen, erläutert und getestet. Dabei erfolgt die Kategorisierung anhand des Adaptionssignals: Added Noise Verfahren speisen ein zusätzliches Signal in das ANC System ein, um damit die Sekundärpfadschätzung zu adaptieren, wohingegen Overall Modelling Verfahren das vorhandene Störsignal nutzen. In Simulationen werden diese Verfahren auf ihre Eigenschaften zur Systemidentifikation und Dämpfung bei konstanten und zeitvarianten Bedingungen getestet. Außerdem wird untersucht, welche Auswirkungen die Verwendung von Meeresrauschen statt dem üblichen weißen Rauschen als Added Noise auf die genannten Eigenschaften hat. Dabei wurden die verwendeten Primär- und Sekundärpfad vorab mit einem Echtzeitsystem für einen Kopfhörer bei unterschiedlichen Bedingungen gemessen, um eine realitätsnahe Simulation zu gewährleisten.

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