Proposição de novo algoritmo de controle ativo de ruído baseado no método da combinação convexa com adição de ganho dinâmico do sinal de erro

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Fernando Basílio Felix
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1843/42285
Resumo: Different applications of ANC (active noise control) systems are found in the literature, one of them being the application of acoustic noise control in rotating machines. Noise coming from rotating machines, such as fans, has the characteristic of having deterministic type components. As it is possible to predict the periodicity of part of the noise generated by these machines, it is possible to generate synthesized signals to be used as a reference signal of an active noise control system. This work aims to study the active noise control methodology, more specifically the application of this methodology in ventilation ducts. The aim is to reduce noise from the passage of fan blades. To reach the object, a modification of the convex combination algorithm is proposed, performing the comparison of the modified algorithm with classic ones through computational simulations and implementation in an experimental plant. The research project is being developed on the premises of the Mechanical Engineering department of the Federal University of Minas Gerais, where an experimental plant equipped with an industrial fan was built. The ANC algorithms were implemented in computer simulations and also in the experimental plant. In the simulations, parameter variations were studied, such as delay in input and output signals, number of coefficients of digital filters, gain of input signals and noise complexity. In the experimental plant, the control algorithms were implemented in an FPGA controller (Field programmable gate array) and tests were performed with and without airflow. The response data evaluated were the steady-state noise attenuation level and the convergence speed of the algorithms. According to the data obtained in different tests, the influence of parameters such as number of coefficients of digital filters, complexity of noise signals and level of input signals was clear. In general, higher levels of the error signal cause higher rates of convergence, but when applied in excess it causes the algorithm to diverge. The MC-FXLMS/F algorithm showed better results when compared to the FXLMS and C-FXLMS/F algorithm for the application of noise control in ventilation ducts. The performance improvement is mainly due to the application of dynamic gain to the error signal.
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To reach the object, a modification of the convex combination algorithm is proposed, performing the comparison of the modified algorithm with classic ones through computational simulations and implementation in an experimental plant. The research project is being developed on the premises of the Mechanical Engineering department of the Federal University of Minas Gerais, where an experimental plant equipped with an industrial fan was built. The ANC algorithms were implemented in computer simulations and also in the experimental plant. In the simulations, parameter variations were studied, such as delay in input and output signals, number of coefficients of digital filters, gain of input signals and noise complexity. In the experimental plant, the control algorithms were implemented in an FPGA controller (Field programmable gate array) and tests were performed with and without airflow. The response data evaluated were the steady-state noise attenuation level and the convergence speed of the algorithms. According to the data obtained in different tests, the influence of parameters such as number of coefficients of digital filters, complexity of noise signals and level of input signals was clear. In general, higher levels of the error signal cause higher rates of convergence, but when applied in excess it causes the algorithm to diverge. The MC-FXLMS/F algorithm showed better results when compared to the FXLMS and C-FXLMS/F algorithm for the application of noise control in ventilation ducts. The performance improvement is mainly due to the application of dynamic gain to the error signal.FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisControle ativo de ruídoAlgoritmos adaptativosMétodo da combinação convexaVentiladorEngenharia de estruturasAlgoritmos adaptativosControle ativo de ruídoVentiladores (Máquinas)Proposição de novo algoritmo de controle ativo de ruído baseado no método da combinação convexa com adição de ganho dinâmico do sinal de erroinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisFernando Basílio Felixinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGhttp://lattes.cnpq.br/1594105559393724Max de Castro Magalhãeshttp://lattes.cnpq.br/0466940378902617Guilherme de Souza PapiniMarcelo GrecoEduardo Bauzer MadeirosJosé Maria Campos dos SantosMarcus Antônio Viana DuarteDiferentes aplicações de sistemas ANC (active noise control) são encontradas na literatura, sendo uma delas a aplicação do controle do ruído acústico de máquinas rotativas. Ruídos provenientes de maquinas rotativas, como ventiladores, tem a característica de terem componentes do tipo determinístico. Como é possível prever a periodicidade de parte do ruído gerado por estas máquinas, é possível gerar sinais sintetizados para serem utilizados como sinal de referência de um sistema de controle ativo de ruído. Este trabalho tem como objetivo estudar a metodologia de controle ativo de ruído mais especificamente a aplicação desta metodologia em dutos de ventilação. É objetivado a redução do ruído proveniente da passagem das pás do ventilador. Para alcançar o objeto é proposto uma modificação do algoritmo de combinação convexa, realizando a comparação do algoritmo modificado com clássicos através de simulações computacionais e implementação em uma planta experimental. O projeto de pesquisa está sendo desenvolvido nas dependências do departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Minas Gerais, onde foi construída uma planta experimental provida de um ventilador industrial. Os algoritmos de ANC foram implementados em simulações computacionais e também na planta experimental. Nas simulações foram estudadas as variações de parâmetros, como o atraso nos sinais de entrada e saída, número de coeficientes dos filtros digitais, ganho dos sinais de entrada e complexidade do ruído. Na planta experimental os algoritmos de controle foram implementados em um controlador FPGA (Field programmable gate array) e foram realizados ensaios com e sem escoamento de ar. Os dados de respostas avaliados foram o nível de atenuação de ruído em regime permanente e a velocidade de convergência dos algoritmos. De acordo com os dados obtidos em diferentes testes, ficou clara, a influência de parâmetros como número de coeficientes dos filtros digitais, complexidade dos sinais de ruído e nível dos sinais de entrada. De modo geral maiores níveis do sinal de erro causam maiores taxas de convergência, porém quando aplicado em excesso leva o algoritmo a divergir. O algoritmo MC-FXLMS/F mostrou melhores resultados quando comparado ao algoritmo FXLMS e C-FXLMS/F para a aplicação de controle do ruído em duto de ventilação. A melhora no desempenho se dá principalmente pela aplicação do ganho dinâmico ao sinal de erro.BrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURASPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de EstruturasUFMGORIGINAL_TESE FERNANDO BASILIO.pdfapplication/pdf8744006https://repositorio.ufmg.br//bitstreams/c8580420-6171-4707-976c-1673c4e862eb/download5a0b038049d1de28f856eb38bdd2659dMD51trueAnonymousREADLICENSElicense.txttext/plain2118https://repositorio.ufmg.br//bitstreams/3a9b7cac-023c-4a65-b644-2ded2bee3cfa/downloadcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD52falseAnonymousREAD1843/422852025-09-08 22:04:09.622open.accessoai:repositorio.ufmg.br:1843/42285https://repositorio.ufmg.br/Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oairepositorio@ufmg.bropendoar:2025-09-09T01:04:09Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)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Fernando Basílio Felix
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