광대역 잡음의 전역 감쇠를 위한 에너지 밀도 제어

Energy Density Control for the Global Attenuation of Broadband Noise Fields

본 논문에서는 일차원 밀폐함 내의 광대역 소음을 제어하기 위한 에너지 밀도(energy density)제어 알고리듬의 성능을 평가한다. 주파수 영역에서 최적 능동 소음 제어 필터를 설계할 경우 종종 시간 영역에서 물리적으로 실현할 수 없는 결과를 얻게 된다. 이런 문제를 피하기 위해 본 논문에서는 시간 영역에서 문제를 해석한다. 이러한 접근 방법은 항상 물리적으로 실현 가능한 최적 제어기를 얻을 수 있게 해준다. 능동 소음 제어 시스템의 성능을 예측하기 위해 실시간 모의 실험 결과로부터 음압을 최소화 하는 것보다 에너지 밀도를 최소화 하는 것이 광대역 소음의 전역적인 감쇠(global attenuation)에 있어서 향상된 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. 또한 특정 지점에서, 검출된 에너지 밀도를 최소화할 경우 밀폐함 내에 있는 위치 에너지를 최소화하는 방법에서 얻을 수 있는 결과와 유사한 정도의 소음 전역 감쇠를 얻을 수 있었다. 그리고 음압 자승 제어 방법과는 달리 에너지 밀도 제어 방법은 일차원 음장에서 사용하는 경우 오차 센서의 위치에 영향을 받지 않음을 알 수 있다. 본 논문은 또한 에너지 밀도 제어 알고리듬의 실제 구현시에 일반적으로 사용되는 두 개의 센서를 사용하는 구현 기술을 살펴보고, 이 기술이 큰 성능 저하 없이 에너지 밀도 제어 알고리듬을 구현할 수 있음을 보인다.

The performance of the energy density control algorithm for controlling a broadband noise is evaluated in a one-dimensional enclosure. To avoid noncausality problem of a control filter, which often happens in a frequency domain optimization, analyses presented in this paper are undertaken in the time domain. This approach provides the form of the causally constrained optimal controller. Numerical results are presented to predict the performance of the active noise control system, and indicate that imp개ved global attenuation of the broadband noise can be achieved by minimizing the energy density, rather than the squared pressure. It is shown that minimizing the energy density at a single location yields global attenuation results that are comparable to minimizing the potential energy. Furthermore, unlike the squared pressure control, the energy density control does not demonstrate any dependence on the error sensor location for this one-dimensional field. A practical implementation of the energy-based control algorithm is presented. Results show that the energy density control can be implemented using the two sensor technique with a tolerable margin of performance degradation.