조화신호의 실시간 기본 주파수 추종 방법과 능동소음제어에의 응용

On-line Fundamental Frequency Tracking Method for Harmonic Signal and Application to ANC

본 논문에서는 고조파 소음을 내는 시스템의기본 주파수 추정을 통한 새로운 피드백 능동소음제어 방법을 제안한다. 기존신호를 측정하기 어려운 상황에서 종래의 다중 정현파 소음의 능동제어 방법은 기준신호를 측정하는 대신 추정된 주파수를 이용하여 기준신호를 만들어낸다. 그러나 비팅현상(beating phenomenon)이 존재할 때는 순간적으로 특정 주파수 성분이 사라지게 되므로 적응 주파수 추정이 어렵게 되어 비팅현상에 의한 주파수 추정에서의 혼돈을 만들어진 기준신호를 쓸모없게 만든다. 제안된 알고리즘은 두 가지 부분으로 구성된다. 첫째는 기본주파수 추정을 이용한 기준신호 발생기이고 둘째는 기존의 피드포워드 제어부분이다. 제안된 결정 규칙을 이용한 기본주파수 추정알고리즘은 비팅현상에 둔감할 뿐 아니라 기존의 직렬형 적응노치필터 방법에 비해 좋은 추종성능과 적은 주파수 추정 오차의 분산을 갖는다. 더욱이 신호대잡음비가 좋지 않아 기존의 주파수 검증하기 위해서 실측한 선박의 객실 소음과 자동차의 시변하는 엔진부밍소음에 대해서 모의 실험을 수해한다.

In this paper, a new indirect feedback active noise control (ANC) scheme based on the fundamental frequency estimation is proposed for systems with a harmonic noise. When reference signals necessary for feedforward ANC configuration is difficult to obtain, the conventional ANC algorithms for multi-tonal noise do not measure the reference signals but generate them with the estimated frequencies. However, the beating phenomena, in which certain frequency components of the noise vanish intermittently, may make the adaptive frequency estimation difficult. The confusion in the estimated frequencies due to the beating phenomena makes the generated reference signals worthless. The proposed algorithm consists of two parts. The first part is a reference generator using the fundamental frequency estimation and the second one is the conventional feedforward control. We propose the fundamental frequency estimation algorithm using decision rules, which is insensitive to the beating phenomena. In addition, the proposed fundamental frequency estimation algorithm has good tracking capability and lower variance of frequency estimation error than that of the conventional cascade ANF method. We are also able to control all interested modes of the noise, even which cannot be estimated by the conventional frequency estimation method because of the poor SIN ratio. We verify the performance of the proposed ANC method through simulations for the measured cabin noise of a passenger ship and the measured time-varying engine booming noise of a passenger vehicle.