Development of a low-cost experimental platform for implementing active noise control in acoustic ducts

Abstract

Atualmente o desenvolvimento de sistemas de controle ativo de ruído tem recebido considerável interesse da área científica, pois a poluição sonora tem influência direta sobre o meio ambiente e sobre a qualidade de vida dos seres humanos. Neste contexto, o desenvolvimento de plataformas experimentais que permitam a rápida implementação e avaliação de algoritmos de controle ativo de ruído é fundamental. Desta forma, este artigo irá apresentar todas as etapas envolvidas no projeto e construção de uma plataforma experimental de baixo custo, desde a sua ideia conceitual, passando pelas etapas de construção da estrutura física, instrumentação e desenvolvimento do sistema de aquisição de dados. A ideia principal é que esta bancada permita a implementação, avaliação e comparação de diferentes algoritmos de controle, verificando o desempenho e características de cada um deles no que diz respeito ao nível de atenuação alcançado na saída do sistema. Adicionalmente, a bancada pode permitir o estudo de diversos temas específicos, tais como análise modal, identificação de sistemas, isolamento acústico entre outros. Este artigo aborda ainda o problema de identificação experimental do modelo matemático que descreve o comportamento dinâmico do sistema. A validação experimental da plataforma é realizada através da implementação de duas técnicas de controle muito comuns na literatura conhecidas como algoritmo Least Mean Square (LMS) e o algoritmo Filtered x LMS (FxLMS).Currently, the development of active noise control systems has received considerable interest from the scientific area since noise pollution directly influences the environment and human life quality. In this context, the development of experimental platforms that allow the rapid implementation and evaluation of active noise control algorithms is essential. Thus, this paper will present all the stages involved in designing and constructing a low-cost experimental platform, from its conceptual idea, through the construction of the physical structure, instrumentation, and development of the data acquisition system. The main idea is that this bench allows the implementation, evaluation, and comparison of different control algorithms, verifying each one's performance and characteristics about the level of attenuation achieved at the exit of the system. The bench can also allow the study of several specific topics, such as modal analysis, systems identification, and sound insulation, among others. This article also addresses the problem of experimental identification of the mathematical model that describes the system's dynamic behavior. The platform's experimental validation is performed through the implementation of two control techniques widespread in the literature known as the Least Mean Square algorithm (LMS) and the Filtered x LMS algorithm (FxLMS)

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