JP6377412B2 - Active noise control system and active noise control method - Google Patents

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Description

本発明は、エラーマイクを用いることなく、フィードフォワード制御による騒音低減制御を精度良く実行することが可能であると共に、処理速度の向上やシステムの簡素化も達成可能なアクティブノイズコントロールシステム及びその方法に関する。   The present invention can accurately perform noise reduction control by feedforward control without using an error microphone, and can also improve the processing speed and simplify the system and its method. About.

工場や建設現場等から発生する騒音により、近隣住民から苦情が寄せられることがある。工場等で使用される機械のうち、ファン、室外機などの設備機器及びバックホウ等の掘削機から発生する音は、低周波数領域(およそ100Hz以下)に、他の周波数よりも突出して音圧の高い周波数特性を持っている。サッシなどの建具は、低周波数領域の遮音性能が良くないため、低周波数帯域にピークを持つ騒音が伝搬すると、居住者に不快な音として影響を与えてしまい、問題となるおそれがある。   Complaints from neighboring residents may be received due to noise generated from factories and construction sites. Of the machines used in factories, etc., sound generated from equipment such as fans and outdoor units and excavators such as backhoes protrudes from the other frequencies in the low frequency range (approximately 100 Hz or less). Has high frequency characteristics. Since fittings such as sashes have poor sound insulation performance in the low frequency region, if noise having a peak in the low frequency band propagates, it may affect residents as an unpleasant sound, which may be a problem.

音の干渉現象を利用したアクティブノイズコントロールについては、例えば特許文献1〜3が知られている。特許文献1の「能動騒音制御装置」は、制御アルゴリズムで修正されたFIR適応型ディジタルフィルタの伝達関数に、特定のディジタルフィルタの伝達関数を畳み込み演算するようにしている。   For active noise control using the sound interference phenomenon, for example, Patent Documents 1 to 3 are known. The “active noise control device” of Patent Document 1 performs a convolution operation of a transfer function of a specific digital filter on a transfer function of an FIR adaptive digital filter modified by a control algorithm.

特許文献2の「建設機械のエンジン騒音消音装置」は、建設機械のエンジンマフラーの近傍にて、スピーカを着脱自在に設け、前記エンジンマフラーの音の出力の先にエンジン音計測用のマイクを設置し、前記スピーカと前記マイクとに電気的に接続した制御装置を前記建設機械に設け、前記エンジンマフラーからの騒音と逆位相の音を前記スピーカから出して、前記建設機械の騒音を低減させる建設機械のエンジン騒音消音装置としている。   Patent Document 2 “Engine Noise Reduction Device for Construction Machinery” is a speaker that is detachably provided in the vicinity of the engine muffler of the construction machine, and a microphone for engine sound measurement is installed at the tip of the engine muffler sound output. A construction in which a control device electrically connected to the speaker and the microphone is provided in the construction machine, and a sound having a phase opposite to that of the noise from the engine muffler is output from the speaker to reduce the noise of the construction machine. It is a machine engine noise silencer.

特許文献3の「レデューサを用いた騒音低減装置」は、原音と逆位相の二次音源の音を前記原音の近接位置から放出して前記原音を消音するもので、前記二次音源用のスピーカにレデューサを取り付けて、前記スピーカを前記原音の位置から後退させると共に、前記レデューサの吐出口を前記原音に近接させて併設させた騒音低減装置としている。   A “noise reduction device using a reducer” in Patent Document 3 emits a sound of a secondary sound source having a phase opposite to that of the original sound from a position close to the original sound to mute the original sound. The speaker for the secondary sound source A reducer is attached, and the speaker is moved backward from the position of the original sound, and the discharge port of the reducer is provided close to the original sound.

特開平7−64567号公報JP-A-7-64567 特開2010−24876号公報JP 2010-24876 A 特開2011−241745号公報JP 2011-241745 A

騒音の周波数等が一定である場合、干渉させる制御音は一定でよい。しかし、建設作業機械の騒音を対象とする場合、エンジンのふかし具合や作業負荷の変動によって、発生する騒音の周波数や音圧が変化する。このため、制御音も、騒音の変化に応じて、その周波数や音圧を変化させる必要がある。   When the noise frequency is constant, the control sound to be interfered may be constant. However, when the noise of construction work machines is targeted, the frequency and sound pressure of the generated noise change depending on the engine softness and the fluctuation of work load. For this reason, the control sound also needs to change its frequency and sound pressure in accordance with the change in noise.

アクティブノイズコントロールであって、フィードフォワード制御を用いる場合、従来にあっては、例えば図5に示すように、制御結果を観測するエラーマイク101を用いていた。図示例のアクティブノイズコントロールシステム100は、騒音源102からの騒音をマイク103で計測し、計測された騒音を適応フィルタ104で逆位相の制御音に変換して、この変換された制御音をスピーカー105から放出するようにしている。   Conventionally, when feedforward control is used for active noise control, an error microphone 101 for observing the control result has been used as shown in FIG. 5, for example. The active noise control system 100 in the illustrated example measures noise from a noise source 102 with a microphone 103, converts the measured noise into an antiphase control sound with an adaptive filter 104, and converts the converted control sound into a speaker. 105 is released.

この制御の際、騒音と制御音の双方を別途エラーマイク101で計測し、エラーマイク101で計測される音に対し、適応アルゴリズム106を用いて、制御音の周波数、音圧、騒音との位相差を算出し、適応フィルタ104の係数を調整して、より適正な制御音を放出できるようにしている。なお、図中、107は、制御用スピーカーからエラーマイクまでの伝達関数、108は、騒音源からエラーマイクまでの伝達関数である。   During this control, both the noise and the control sound are separately measured by the error microphone 101, and the frequency of the control sound, the sound pressure, and the noise are measured using the adaptive algorithm 106 for the sound measured by the error microphone 101. The phase difference is calculated and the coefficient of the adaptive filter 104 is adjusted so that a more appropriate control sound can be emitted. In the figure, 107 is a transfer function from the control speaker to the error microphone, and 108 is a transfer function from the noise source to the error microphone.

ところで、屋外など、複雑かつ多様な外乱がある場所でエラーマイクを用いると、計測されるデータにノイズが多く含まれ、精度良く制御を行うことが難しいという課題があった。当該課題については、誤差信号を把握するためのエラーマイクは、受音点毎に外乱に起因する誤差が異なるものであり、屋外では受音点が無数にあることを考えると、この方法は、屋外における騒音低減に適しているとは言えないからである。   By the way, when an error microphone is used in a place where there are complicated and various disturbances such as outdoors, there is a problem that it is difficult to control with high accuracy because a lot of noise is included in measured data. Regarding this problem, the error microphone for grasping the error signal has different errors due to disturbance for each sound receiving point, and considering that there are innumerable sound receiving points outdoors, this method is It is because it cannot be said that it is suitable for noise reduction outdoors.

また、エラーマイクで計測されたデータの処理に時間がかかり、処理速度が遅いと共に、エラーマイクを用いることでシステムが複雑化するという問題もあった。   In addition, it takes time to process the data measured by the error microphone, the processing speed is slow, and the use of the error microphone complicates the system.

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、エラーマイクを用いることなく、フィードフォワード制御による騒音低減制御を精度良く実行することが可能であると共に、処理速度の向上やシステムの簡素化も達成可能なアクティブノイズコントロールシステム及びその方法を提供することを目的とする。   The present invention was devised in view of the above-described conventional problems, and is capable of accurately performing noise reduction control by feedforward control without using an error microphone, improving processing speed, and system. It is an object of the present invention to provide an active noise control system and method capable of achieving simplification of the above.

本発明にかかるアクティブノイズコントロールシステムは、騒音源から発せられる騒音を計測する計測用マイクと、騒音を低減するための制御音を作成し出力する制御コントローラと、該制御コントローラから出力される制御音を放出する制御用スピーカーとを備え、上記制御コントローラは、上記計測用マイクから入力される騒音中の、制御対象周波数帯域の周波数成分のみを透過させるバンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタを透過した周波数成分から制御対象卓越周波数を推定する適応フィルタと、予め計測された上記制御コントローラの周波数毎の位相遅れに基づき、上記適応フィルタから入力される上記制御対象卓越周波数に対する位相遅れについて時間制御で位相補正を行い、さらにその逆位相の制御音を作成して上記制御用スピーカーへ出力する制御信号演算部とを備えることを特徴とする。   An active noise control system according to the present invention includes a measurement microphone that measures noise emitted from a noise source, a control controller that generates and outputs a control sound for reducing noise, and a control sound output from the control controller. A control speaker that emits noise, and the control controller transmits only a frequency component of a frequency band to be controlled in noise input from the measurement microphone, and transmits the bandpass filter. Based on the adaptive filter for estimating the dominant frequency to be controlled from the frequency components and the phase delay for each frequency of the control controller measured in advance, the phase delay with respect to the dominant frequency to be controlled input from the adaptive filter is phase-controlled in time control. Make a correction, and create a control sound with the opposite phase. Characterized in that it comprises a control signal arithmetic unit for outputting to use the speaker.

前記適応フィルタは、前記バンドパスフィルタを透過した周波数成分から前記制御対象卓越周波数の音圧を推定し、前記制御信号演算部は、予め計測された前記計測用マイク及び前記制御用スピーカーの周波数毎のゲイン特性に基づき、上記適応フィルタから入力される上記制御対象卓越周波数に対する音圧についてゲイン補正を行った制御音を作成することを特徴とする。   The adaptive filter estimates a sound pressure of the dominant frequency to be controlled from a frequency component that has passed through the bandpass filter, and the control signal calculation unit is configured to measure each frequency of the measurement microphone and the control speaker that are measured in advance. On the basis of the gain characteristic, a control sound is generated by performing gain correction on the sound pressure with respect to the control target dominant frequency input from the adaptive filter.

前記制御信号演算部が行う位相遅れに対する位相補正は、前記適応フィルタによって推定された前記制御対象卓越周波数の1波長のデータ数Nを求める工程と、制御時刻から、上記求めた1波長の波形データを記憶する工程と、上記適応フィルタによって推定された上記制御対象卓越周波数に対する前記制御コントローラの位相遅れを求める工程と、上記位相遅れに相当するデータ数Npを求める工程と、上記1波長のデータ数Nから上記位相遅れに相当するデータ数Npを差し引いたデータ数Nxを求める工程と、上記記憶した1波長の波形データから、制御時刻を起点として遡って、差し引いたデータ数Nxを取り去って位相補正することを特徴とする。   The phase correction for the phase lag performed by the control signal calculation unit is a step of obtaining the number N of data of one wavelength of the control object dominant frequency estimated by the adaptive filter, and the obtained waveform data of one wavelength from the control time. , A step of obtaining a phase delay of the controller with respect to the dominant frequency to be controlled estimated by the adaptive filter, a step of obtaining a data number Np corresponding to the phase delay, and a number of data of one wavelength A step of obtaining a data number Nx obtained by subtracting the data number Np corresponding to the phase delay from N, and a phase correction by removing the subtracted data number Nx from the stored waveform data of one wavelength, starting from the control time. It is characterized by doing.

前記制御信号演算部は、予め計測された前記制御コントローラの周波数毎の位相遅れに加えて、予め計測された前記計測用マイク及び前記制御用スピーカーの周波数毎の位相遅れに基づき、前記適応フィルタから入力される前記制御対象卓越周波数に対する位相遅れについて時間制御で位相補正を行うことを特徴とする。   The control signal calculation unit, based on the phase delay for each frequency of the measurement microphone and the control speaker measured in advance in addition to the phase delay for each frequency of the control controller measured in advance, It is characterized in that phase correction is performed by time control for the phase delay with respect to the control target dominant frequency that is input.

前記制御信号演算部は、予め計測された前記計測用マイク及び前記制御用スピーカーの周波数毎のゲイン特性に加えて、予め計測された前記制御コントローラの周波数毎のゲイン特性に基づき、前記適応フィルタから入力される前記制御対象卓越周波数に対する音圧についてゲイン補正を行った制御音を作成することを特徴とする。   The control signal calculation unit is configured to output from the adaptive filter based on a pre-measured gain characteristic for each frequency of the control controller in addition to the pre-measured gain characteristic for each frequency of the measurement microphone and the control speaker. A control sound in which gain correction is performed for a sound pressure corresponding to the input control target dominant frequency is created.

本発明にかかるアクティブノイズコントロール方法は、上記のアクティブノイズコントロールシステムを用い、前記計測用マイクで、前記騒音源から発せられる騒音を計測し、次に、前記バンドパスフィルタで、上記計測用マイクから入力される騒音中の、前記制御対象周波数帯の周波数成分のみを透過させ、次に、前記適応フィルタで、上記バンドパスフィルタを透過した周波数成分から前記制御対象卓越周波数を推定し、次に、前記制御信号演算部で、予め計測された前記制御コントローラの周波数毎の位相遅れに基づき、上記適応フィルタから入力される上記制御対象卓越周波数に対する位相遅れについて時間制御で位相補正を行い、さらにその逆位相の制御音を作成して前記制御用スピーカーへ出力し、最後に、上記制御用スピーカーで、上記制御信号演算部から入力される制御音を放出することを特徴とする。   The active noise control method according to the present invention uses the above active noise control system, measures the noise emitted from the noise source with the measurement microphone, and then uses the bandpass filter to measure the noise from the measurement microphone. In the input noise, only the frequency component of the control target frequency band is transmitted, and then the control target prevailing frequency is estimated from the frequency component transmitted through the band pass filter by the adaptive filter. Based on the phase delay for each frequency of the control controller measured in advance, the control signal calculation unit performs phase correction by time control for the phase delay with respect to the control target dominant frequency input from the adaptive filter, and vice versa. Create a phase control sound and output it to the control speaker. Finally, the control speaker In, wherein the releasing control sound that is input from the control signal calculation unit.

前記適応フィルタは、前記制御対象卓越周波数を推定する際、前記バンドパスフィルタを透過した周波数成分から該制御対象卓越周波数の音圧を推定し、前記制御信号演算部は、上記適応フィルタから入力される上記制御対象卓越周波数に対する位相遅れについて時間制御で位相補正を行う際、予め計測された前記計測用マイク及び前記制御用スピーカーの周波数毎のゲイン特性に基づき、該適応フィルタから入力される該制御対象卓越周波数に対する音圧についてゲイン補正を行って制御音を作成することを特徴とする。   The adaptive filter estimates the control object dominant frequency from the frequency component transmitted through the band pass filter when estimating the control object dominant frequency, and the control signal calculation unit is input from the adaptive filter. The control input from the adaptive filter based on the gain characteristics for each frequency of the measurement microphone and the control speaker measured in advance when performing phase correction with respect to the phase delay with respect to the control target dominant frequency. A control sound is created by performing gain correction on the sound pressure with respect to the target dominant frequency.

前記制御信号演算部が行う位相遅れに対する位相補正は、前記適応フィルタによって推定された前記制御対象卓越周波数の1波長のデータ数Nを求める工程と、制御時刻から、上記求めた1波長の波形データを記憶する工程と、上記適応フィルタによって推定された上記制御対象卓越周波数に対する前記制御コントローラの位相遅れを求める工程と、上記位相遅れに相当するデータ数Npを求める工程と、上記1波長のデータ数Nから上記位相遅れに相当するデータ数Npを差し引いたデータ数Nxを求める工程と、上記記憶した1波長の波形データから、制御時刻を起点として遡って、差し引いたデータ数Nxを取り去って位相補正することを特徴とする。   The phase correction for the phase lag performed by the control signal calculation unit is a step of obtaining the number N of data of one wavelength of the control object dominant frequency estimated by the adaptive filter, and the obtained waveform data of one wavelength from the control time. , A step of obtaining a phase delay of the controller with respect to the dominant frequency to be controlled estimated by the adaptive filter, a step of obtaining a data number Np corresponding to the phase delay, and a number of data of one wavelength A step of obtaining a data number Nx obtained by subtracting the data number Np corresponding to the phase delay from N, and a phase correction by removing the subtracted data number Nx from the stored waveform data of one wavelength, starting from the control time. It is characterized by doing.

本発明にかかるアクティブノイズコントロールシステム及びその方法にあっては、エラーマイクを用いることなく、フィードフォワード制御による騒音低減制御を精度良く実行することができると共に、処理速度の向上やシステムの簡素化を達成することができる。   In the active noise control system and method according to the present invention, noise reduction control by feedforward control can be executed accurately without using an error microphone, and the processing speed can be improved and the system can be simplified. Can be achieved.

本発明に係るアクティブノイズコントロールシステムの好適な一実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows suitable one Embodiment of the active noise control system which concerns on this invention. 図1に適用される制御コントローラ、計測用マイク、並びに制御用スピーカーの各種特性を予め計測する様子を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining a mode that the various characteristics of the control controller applied to FIG. 1, the measurement microphone, and the control speaker are measured beforehand. 本発明に係るアクティブノイズコントロールシステム及びその方法に適用される位相遅れの補正方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the correction method of the phase delay applied to the active noise control system which concerns on this invention, and its method. 図1に示したアクティブノイズコントロールシステムによるアクティブノイズコントロール方法の現場における作動状況を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operating condition in the field of the active noise control method by the active noise control system shown in FIG. 従来技術を説明するためのシステム構成図である。It is a system block diagram for demonstrating a prior art.

以下に、本発明にかかるアクティブノイズコントロールシステム及びアクティブノイズコントロール方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態に係るアクティブノイズコントロールシステムの構成図である。図2は、図1に適用される制御コントローラ、計測用マイク、並びに制御用スピーカーの各種特性を予め計測する様子を説明する説明図である。図3は、位相遅れの補正方法を説明する説明図である。図4は、本実施形態に係るアクティブノイズコントロールシステムによるアクティブノイズコントロール方法の作動状況を説明する説明図である。   Hereinafter, a preferred embodiment of an active noise control system and an active noise control method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an active noise control system according to the present embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a state in which various characteristics of the control controller, the measurement microphone, and the control speaker applied to FIG. 1 are measured in advance. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a method of correcting the phase delay. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operating state of the active noise control method by the active noise control system according to the present embodiment.

図1に示すように、本実施形態に係るアクティブノイズコントロールシステム(以下、「ANCS」という)1は、フィードフォワード制御を実行するものであって、騒音源2から発せられる騒音Qを計測する計測用マイク(レファレンスマイクとも称される)3と、制御用マイク3から入力される入力信号を増幅して出力するマイク用アンプ4と、マイク用アンプ4から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するA/D変換器5と、A/D変換器5から入力されるデジタル信号を処理して、騒音を低減するための制御音を作成し出力する制御コントローラ6と、制御コントローラ6から入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して出力するD/A変換器7と、D/A変換器7から入力される入力信号を増幅して出力するスピーカー用アンプ8と、スピーカー用アンプ8から出力される出力信号、すなわち制御コントローラ6から出力される制御音Sを放出する制御用スピーカー9とから構成される。   As shown in FIG. 1, an active noise control system (hereinafter referred to as “ANSS”) 1 according to the present embodiment performs feedforward control, and measures noise Q emitted from a noise source 2. Microphone 3 (also referred to as a reference microphone), a microphone amplifier 4 that amplifies and outputs an input signal input from the control microphone 3, and an analog signal input from the microphone amplifier 4 is converted into a digital signal. The A / D converter 5 to be output, the control controller 6 that processes the digital signal input from the A / D converter 5 to generate and output the control sound for reducing the noise, and the control controller 6 D / A converter 7 that converts a digital signal input from the analog signal into an analog signal and outputs the signal, and amplifies and outputs the input signal input from the D / A converter 7 That the loudspeaker amplifier 8, an output signal output from the speaker amplifier 8, namely a control speaker 9 for emitting a control sound S output from the controller 6.

そして、騒音Qに対し、制御用スピーカー9から、騒音Qとは逆位相の制御音Sを発生させ、これにより騒音Qを干渉し、低減するようになっている。制御コントローラ6には、バンドパスフィルタ6aと、適応フィルタ6bと、制御信号演算部6cが備えられる。   A control sound S having a phase opposite to that of the noise Q is generated from the control speaker 9 with respect to the noise Q, whereby the noise Q is interfered and reduced. The control controller 6 includes a band pass filter 6a, an adaptive filter 6b, and a control signal calculation unit 6c.

本実施形態に係るANCS1は、種々の周波数成分が含まれる騒音から、低減すべき周波数の騒音を選択し、その周波数の騒音を低下させることを目的とする。本実施形態では、騒音の卓越周波数を対象として、制御コントローラ6は、この卓越周波数の騒音を低減するようになっている。   An object of the ANCS 1 according to the present embodiment is to select a noise having a frequency to be reduced from noises including various frequency components, and to reduce the noise having the frequency. In the present embodiment, the control controller 6 is configured to reduce the noise at the dominant frequency for the dominant frequency of the noise.

本実施形態に係るANCS1の適用に際しては、制御対象である騒音の特性を予め計測等により調査しておき、騒音の特性に合わせて、どのような周波数の騒音に対して消音制御を行うかが予め検討される。   When applying the ANCS 1 according to the present embodiment, the characteristics of the noise to be controlled are previously investigated by measurement or the like, and what frequency noise is to be subjected to mute control according to the noise characteristics. Considered in advance.

例えば、建設機械は、アイドリング状態や低負荷、中負荷、高負荷状態などで、エンジンの運転状態が異なり、それに伴って、発せられる騒音の特性(卓越周波数や音圧)が相違するため、これを予め把握しておき、得られた騒音の特性に基づいてANCS1が設定される。   For example, construction machinery has different engine operating conditions depending on idling, low load, medium load, and high load, and the characteristics of noise generated (excellent frequency and sound pressure) differ accordingly. Is determined in advance, and the ANCS 1 is set based on the obtained noise characteristics.

本実施形態では、消音すべき騒音、すなわち制御対象周波数帯域が低周波帯域である場合について説明する。制御対象周波数帯域が、中・高周波帯域であっても同様である。   In the present embodiment, a case where noise to be silenced, that is, a case where the control target frequency band is a low frequency band will be described. The same applies even if the frequency band to be controlled is the middle / high frequency band.

マイク用アンプ4及びスピーカー用アンプ8については、計測用マイク3からの入力信号及びD/A変換器7からの出力信号それぞれに対する増幅量が常時一定とされる。   For the microphone amplifier 4 and the speaker amplifier 8, the amplification amounts for the input signal from the measurement microphone 3 and the output signal from the D / A converter 7 are always constant.

A/D変換器5は、把握されている騒音の特性に基づいて予め設定されるサンプリング周波数により、計測用マイク3からのアナログ信号(音波)をデジタル信号(音波)に変換する。騒音の周波数のサンプリングについては例えば、音の1波長を64分割以上でモデル化することとし、一例として400Hzまでの騒音対策に適用する場合には、サンプリング周波数は、25.6kHzとされる。A/D変換器5からの出力信号(デジタル信号)は、制御コントローラ6のバンドパスフィルタ6aに入力される。   The A / D converter 5 converts an analog signal (sound wave) from the measurement microphone 3 into a digital signal (sound wave) at a sampling frequency set in advance based on the grasped noise characteristics. As for sampling of the frequency of noise, for example, one wavelength of sound is modeled by 64 divisions or more. As an example, when applied to noise countermeasures up to 400 Hz, the sampling frequency is set to 25.6 kHz. An output signal (digital signal) from the A / D converter 5 is input to the band pass filter 6 a of the controller 6.

バンドパスフィルタ6aは、マイク用アンプ4及びA/D変換器5を介して、計測用マイク3から入力される騒音中の、制御対象周波数帯の音のみを透過させる。すなわち、バンドパスフィルタ6aは、把握されている騒音の特性に基づいて予め設定されているカットオフ周波数で、消音すべき卓越周波数付近の周波数成分を取り出し、その他の不要な周波数成分の信号をカットする。これにより、騒音に含まれる、制御対象周波数帯域よりも高い高周波数成分及び制御対象周波数帯よりも低い低周波数成分が除去され、制御対象周波数帯の周波数成分が取り出される。   The band pass filter 6 a transmits only the sound in the control target frequency band in the noise input from the measurement microphone 3 via the microphone amplifier 4 and the A / D converter 5. That is, the band-pass filter 6a extracts a frequency component near the dominant frequency to be silenced at a preset cutoff frequency based on the grasped noise characteristics, and cuts other unnecessary frequency component signals. To do. Thereby, the high frequency component higher than the control target frequency band and the low frequency component lower than the control target frequency band included in the noise are removed, and the frequency component of the control target frequency band is extracted.

バンドパスフィルタ6aでは、入力信号と出力信号に位相差が発生する。この位相差は、周波数の変化と共に変化する。バンドパスフィルタ6aを透過した信号の逆位相の音を制御用スピーカー9から放出しても、騒音の逆位相の音とはならない。この場合、騒音低減の効果は小さく、位相差が大きくなると騒音を増幅させる場合も考えられる。このことから、効果的な騒音低減には、バンドパスフィルタ6aからの出力信号の位相補正を行うことが必要となる。   In the band pass filter 6a, a phase difference occurs between the input signal and the output signal. This phase difference changes with changes in frequency. Even if the sound having the opposite phase of the signal transmitted through the band-pass filter 6a is emitted from the control speaker 9, it does not become the sound having the opposite phase of the noise. In this case, the noise reduction effect is small, and when the phase difference increases, the noise may be amplified. Therefore, for effective noise reduction, it is necessary to correct the phase of the output signal from the bandpass filter 6a.

バンドパスフィルタ6aは、設計段階において、周波数毎の位相特性が既知である。後述するけれども、バンドパスフィルタ6aについては、この既知の周波数毎の位相特性を利用することにより、適応フィルタ6bで推定される周波数(制御対象卓越周波数)に対し、制御信号演算部6cで位相補正をすることができる。   The band-pass filter 6a has a known phase characteristic for each frequency at the design stage. As will be described later, with respect to the bandpass filter 6a, the phase correction for the frequency (control target dominant frequency) estimated by the adaptive filter 6b is performed by the control signal calculation unit 6c by using the phase characteristics for each known frequency. Can do.

バンドバスフィルタ6aを透過した低周波の周波数成分から、制御コントローラ6の適応フィルタ6bにより、制御対象卓越周波数が推定される。また、適応フィルタ6bは、バンドパスフィルタ6aを透過した周波数成分から制御対象卓越周波数の音圧を推定する。   The dominant frequency to be controlled is estimated by the adaptive filter 6b of the controller 6 from the low-frequency frequency component that has passed through the band-pass filter 6a. The adaptive filter 6b estimates the sound pressure of the control object dominant frequency from the frequency component that has passed through the bandpass filter 6a.

適応フィルタ6bは周知のように、ステップサイズパラメーターを用いた周波数分析を行う。すなわち、適応フィルタ6bは、シミュレーション等の実験によって選定されるステップサイズパラメータに基づき、卓越周波数、すなわち騒音低減時の制御対象となる卓越周波数とその音圧を時間領域で推定する。   As is well known, the adaptive filter 6b performs frequency analysis using a step size parameter. That is, the adaptive filter 6b estimates the dominant frequency, that is, the dominant frequency to be controlled at the time of noise reduction and its sound pressure in the time domain based on the step size parameter selected by an experiment such as simulation.

低周波騒音の周波数の推定に用いられる適応フィルタ6bの実時間における卓越周波数の推定は、重要である。適応フィルタ6bの適用により、周波数変動する騒音の周波数を推定して、このような周波数が変動する騒音に対する騒音低減効果を確保するようになっている。   The estimation of the dominant frequency in real time of the adaptive filter 6b used for the estimation of the frequency of the low frequency noise is important. By applying the adaptive filter 6b, the frequency of noise whose frequency fluctuates is estimated, and a noise reduction effect for such noise whose frequency fluctuates is ensured.

計測用マイク3を通して得られる騒音から、時間経過における騒音の周波数の変化及び最大音圧の変化が取得され、バンドパスフィルタ6aでは、入力音圧がピークの周波数が現れ、そして、バンドパスフィルタ6aの出力から適応フィルタ6bを使って、制御対象となる騒音の周波数及び音圧の推定が行われる。   A change in noise frequency and a change in maximum sound pressure over time are acquired from the noise obtained through the measurement microphone 3, and in the bandpass filter 6a, the frequency at which the input sound pressure is peak appears, and the bandpass filter 6a. The frequency and sound pressure of the noise to be controlled are estimated using the adaptive filter 6b.

適応フィルタ6bで推定された実時間における制御対象卓越周波数及びその音圧が制御信号演算部6cに入力される。制御信号演算部6cは、予め計測された制御コントローラ6の周波数毎の位相遅れに基づき、適応フィルタ6bから入力される制御対象卓越周波数に対する位相遅れについて時間制御で位相補正を行い、さらにその逆位相の制御音を作成する。   The control target dominant frequency and its sound pressure in real time estimated by the adaptive filter 6b are input to the control signal calculation unit 6c. Based on the phase delay of each frequency of the controller 6 measured in advance, the control signal calculation unit 6c corrects the phase delay with respect to the control target dominant frequency input from the adaptive filter 6b by time control and further reverses the phase. Create a control sound.

また、制御信号演算部6cは、予め計測された計測用マイク3及び制御用スピーカー9の周波数毎のゲイン特性に基づき、適応フィルタ6bから入力される制御対象卓越周波数に対する音圧についてゲイン補正を行った制御音を作成する。   Further, the control signal calculation unit 6c performs gain correction on the sound pressure with respect to the control target dominant frequency input from the adaptive filter 6b based on the gain characteristics for each frequency of the measurement microphone 3 and the control speaker 9 measured in advance. Create a control sound.

本実施形態に係るANCS1は、前提として、エラーマイクを使用しないので、ANCS1そのものにおけるシステムの位相誤差や音圧誤差を把握することができない。本実施形態に係るANCS1は、エラーマイク無しでも、システムの位相誤差や音圧誤差を補正する方法を案出することで完成されている。そのポイントは、制御信号演算部6cの機能にある。   Since the ANCS 1 according to the present embodiment does not use an error microphone as a premise, it cannot grasp the system phase error and sound pressure error in the ANCS 1 itself. The ANCS 1 according to the present embodiment is completed by devising a method for correcting a phase error and a sound pressure error of a system without an error microphone. The point lies in the function of the control signal calculation unit 6c.

すなわち、適応フィルタ6bにおいて行われる、騒音の卓越周波数の推定を利用し、制御信号演算部6cは、システムに内在する位相特性やゲイン特性に基づき、特有の位相補正等の処理を行って、バンドパスフィルタ6aによって抽出され、適応フィルタ6bで推定された周波数に対して、作成する制御音の位相差を補正し、その上で、逆位相の制御音を出力する。   That is, using the estimation of the dominant frequency of noise performed in the adaptive filter 6b, the control signal calculation unit 6c performs processing such as specific phase correction based on the phase characteristics and gain characteristics inherent in the system, and The phase difference of the control sound to be created is corrected with respect to the frequency extracted by the pass filter 6a and estimated by the adaptive filter 6b, and then the control sound having the opposite phase is output.

上述したように、バンドパスフィルタ6aでは、入力信号と出力信号に位相差が発生する。従ってまた、バンドパスフィルタ6aを含む制御コントローラ6全体としても、入力信号と出力信号に位相差が発生する。騒音に対して逆位相の制御音を作成するにあたっては、時間制御で位相補正を行って、騒音と制御音の位相を合わせる必要がある。制御用スピーカー9及び計測用マイク3については、これらのゲインが周波数に依存して変化することを考慮する必要がある。   As described above, the band-pass filter 6a generates a phase difference between the input signal and the output signal. Therefore, the entire controller 6 including the bandpass filter 6a also causes a phase difference between the input signal and the output signal. In creating a control sound having an antiphase with respect to noise, it is necessary to perform phase correction by time control to match the phases of the noise and the control sound. For the control speaker 9 and the measurement microphone 3, it is necessary to consider that these gains change depending on the frequency.

位相補正するための準備として、現場に設置されるANCS1と同一のANCS1、あるいは現場に設置するANCS1それ自体について、予め位相特性を計測しておく。図2には、計測している様子が示されている。計測は、室内の反射音等の外乱(ノイズ)を避けるため、無響室10で行われる。騒音として使用される発生音Q0は、純音とされる。   As preparation for phase correction, phase characteristics are measured in advance for the same ANCS 1 installed in the field, or the ANCS 1 installed in the field. FIG. 2 shows the state of measurement. The measurement is performed in the anechoic chamber 10 in order to avoid disturbance (noise) such as reflected sound in the room. The generated sound Q0 used as noise is a pure sound.

計測対象は、上述したように、現場に設置されるANCS1と同一である。発生音(純音)Q0を放出する発生音源11と計測用マイク3との距離D及び制御音Sを放出する制御用スピーカー9と実験室用マイク12との距離Dは等しく設定される。この距離Dは、ANCS1を現場に設置する際の騒音源2と計測用マイク3との距離に合わせることが好ましい。発生音Q0と制御音Sの干渉を少なくするため、放出する音の方向を反転させると共に、発生音源11と制御用スピーカー9とは、十分な距離をとって配置される。   As described above, the measurement target is the same as the ANCS 1 installed at the site. The distance D between the generated sound source 11 that emits the generated sound (pure sound) Q0 and the measurement microphone 3 and the distance D between the control speaker 9 that emits the control sound S and the laboratory microphone 12 are set equal. This distance D is preferably matched to the distance between the noise source 2 and the measurement microphone 3 when the ANCS 1 is installed on the site. In order to reduce the interference between the generated sound Q0 and the control sound S, the direction of the emitted sound is reversed, and the generated sound source 11 and the control speaker 9 are arranged with a sufficient distance.

計測時のシステム構成による位相差について、略述すると、発生音源Q0からの音圧信号(純音)は、計測用マイク3から制御コントローラ6に入力される。制御コントローラ6では、制御演算が行われ、演算結果に基づく制御音Sが、制御用スピーカー9から放出される。   Briefly describing the phase difference due to the system configuration at the time of measurement, the sound pressure signal (pure sound) from the generated sound source Q0 is input from the measurement microphone 3 to the controller 6. In the controller 6, a control calculation is performed, and a control sound S based on the calculation result is emitted from the control speaker 9.

制御コントローラ6の位相差、すなわちシステム上の位相差は、バンドパスフィルタ6aの位相差と、計測用マイク3の位相差と、制御用スピーカー9の位相差を足し合わせたものといっていいい。逆位相の制御音を発生するためには、この制御コントローラ6の位相差を考慮した制御信号が必要となる。位相差は、機器系の位相特性とバンドパスフィルタ6aの位相特性を加算したものであり、制御コントローラ6の調整では、把握された機器系の位相特性に対し、バンドパスフィルタ6aの変更が行われる。   It can be said that the phase difference of the controller 6, that is, the phase difference on the system, is the sum of the phase difference of the bandpass filter 6 a, the phase difference of the measurement microphone 3, and the phase difference of the control speaker 9. In order to generate the control sound having the opposite phase, a control signal in consideration of the phase difference of the controller 6 is required. The phase difference is the sum of the phase characteristics of the device system and the phase characteristics of the bandpass filter 6a. Adjustment of the controller 6 changes the bandpass filter 6a with respect to the grasped phase characteristics of the device system. Is called.

計測時には、バンドパスフィルタ6aを透過する制御対象周波数全域について、制御コントローラ6、ひいては計測用マイク3及び制御用スピーカー9を含めたANCS1全体の周波数毎の位相特性を計測する。   At the time of measurement, the phase characteristics for each frequency of the entire ANCS 1 including the control controller 6 and the measurement microphone 3 and the control speaker 9 are measured for the entire frequency to be controlled that passes through the band pass filter 6a.

また、ANCS1を使用するにあたって、ゲイン補正を行うために、バンドパスフィルタ6aを透過する制御対象周波数全域について、制御コントローラ6、ひいては計測用マイク3及び制御用スピーカー9を含めたANCS1全体の周波数毎のゲイン特性を計測する。   Further, in order to perform gain correction when using the ANCS 1, the entire frequency to be controlled that passes through the band-pass filter 6 a is controlled for each frequency of the entire ANCS 1 including the control controller 6, and the measurement microphone 3 and the control speaker 9. Measure the gain characteristics.

必要に応じて、マイク用アンプ4、A/D変換器5、D/A変換器7、並びにスピーカー用アンプ8の位相特性やゲイン特性を考慮に入れるようにしても良い。   If necessary, the phase characteristics and gain characteristics of the microphone amplifier 4, the A / D converter 5, the D / A converter 7, and the speaker amplifier 8 may be taken into consideration.

これにより、位相補正及びゲイン補正のために実測されたANCS1の位相特性及びゲイン特性の計測データが取得され、制御信号演算部6cの記憶領域に周波数毎に記憶される。   Thereby, the measured data of the phase characteristics and gain characteristics of the ANCS 1 measured for phase correction and gain correction are acquired and stored for each frequency in the storage area of the control signal calculation unit 6c.

本実施形態に係るANCS1の制御コントローラ6は、言ってみれば、バンドパスフィルタ6aやそれ自体に止まらず、計測用マイク3や制御用スピーカー9のゲイン及び周波数特性等、機器全体の特性が組み込まれた制御コントローラ6である。   In other words, the controller 6 of the ANCS 1 according to this embodiment is not limited to the bandpass filter 6a or itself, but incorporates characteristics of the entire device such as gain and frequency characteristics of the measurement microphone 3 and the control speaker 9. Is the control controller 6.

制御信号演算部6cは、ANCS1の位相特性やゲイン特性を記憶領域から読み出し、適応フィルタ6bで推定された制御対象卓越周波数の、実際の騒音に対する位相遅れについて、時間制御で位相補正を実行する。   The control signal calculation unit 6c reads out the phase characteristics and gain characteristics of the ANCS 1 from the storage area, and executes phase correction by time control for the phase delay of the control target dominant frequency estimated by the adaptive filter 6b with respect to the actual noise.

制御信号演算部6cが行う位相遅れに対する位相補正の方法は、次の通りである(図3参照)。図中、実線は、制御コントローラ6の位相特性(音圧変化)、破線は、バンドパスフィルタ6aの出力から、適応フィルタ6bで推定された制御対象卓越周波数の位相特性(音圧変化)、すなわち真の音圧である。Bは制御開始時刻、Mは制御開始時刻Bにおける制御コントローラ6の音圧値、Rは制御開始時刻Bにおける真の音圧値である。
(1)適応フィルタ6bによって推定された制御対象卓越周波数の1波長(1周期分の波;A〜Bの範囲)のデータ数Nを、制御の時間刻みに基づいて求める。
(2)制御開始時刻Bから、上記求めた1波長(1周期分)の波形データ(データ数N個で表現される波形)を記憶する。
(3)適応フィルタ6bによって推定された制御対象卓越周波数に対する、制御コントローラ6の位相遅れφ(rad )を求める。推定された周波数の位相と、上記無響室10での計測で取得されている周波数の位相から求められる。
(4)位相遅れに相当するデータ数Npを求める。(Np=N×(φ/2π))
(5)1波長(1周期分)のデータ数Nから位相遅れに相当するデータ数Npを差し引いたデータ数Nxを求める。
(6)記憶した1波長分の波形データから、制御開始時刻Bを起点として遡って、差し引いたデータ数Nxを取り去り、この位置の位相補正された音圧(位相)Hを本来の音圧(位相)Rと判断する。これは、波の位相が、0〜2πで繰り返されることに基づく。
The method of phase correction for the phase lag performed by the control signal calculation unit 6c is as follows (see FIG. 3). In the figure, the solid line is the phase characteristic (sound pressure change) of the controller 6, and the broken line is the phase characteristic (sound pressure change) of the control object dominant frequency estimated by the adaptive filter 6 b from the output of the bandpass filter 6 a, that is, True sound pressure. B is the control start time, M is the sound pressure value of the controller 6 at the control start time B, and R is the true sound pressure value at the control start time B.
(1) The number of data N of one wavelength (wave for one period; range from A to B) of the control target dominant frequency estimated by the adaptive filter 6b is obtained based on the control time increment.
(2) From the control start time B, the waveform data (waveform expressed by the number of data N) of the obtained one wavelength (one period) is stored.
(3) The phase delay φ (rad) of the controller 6 with respect to the dominant frequency to be controlled estimated by the adaptive filter 6b is obtained. It is obtained from the phase of the estimated frequency and the phase of the frequency acquired by the measurement in the anechoic chamber 10.
(4) The number of data Np corresponding to the phase delay is obtained. (Np = N × (φ / 2π))
(5) The number of data Nx is obtained by subtracting the number of data Np corresponding to the phase delay from the number of data N for one wavelength (for one period).
(6) From the stored waveform data for one wavelength, the control start time B is traced back, and the subtracted data number Nx is removed, and the phase-corrected sound pressure (phase) H at this position is converted to the original sound pressure ( Phase) R is determined. This is based on the wave phase being repeated between 0 and 2π.

制御信号演算部6cはさらに、位相補正された波形を逆位相にする処理を行って制御音を作成する。作成された制御音は、制御コントローラ6の制御信号演算部6cから出力される。出力音圧の作成には、計測によって得られたANCS1のゲイン特性が用いられ、出力音圧は、推定された音圧に応答倍率をかけたものとされる。   The control signal calculation unit 6c further creates a control sound by performing a process of making the phase-corrected waveform in reverse phase. The created control sound is output from the control signal calculation unit 6 c of the control controller 6. For creating the output sound pressure, the gain characteristic of the ANCS 1 obtained by measurement is used, and the output sound pressure is obtained by multiplying the estimated sound pressure by the response magnification.

制御コントローラ6から出力される制御音のデジタル信号は、D/A変換器7でアナログ信号に変換される。D/A変換器7から出力される制御音の出力信号(アナログ信号)は、スピーカー用アンプ8に入力されて増幅される。スピーカー用アンプ8から出力される、増幅された制御音Sは、制御用スピーカー9から放出される。   The digital signal of the control sound output from the controller 6 is converted into an analog signal by the D / A converter 7. The output signal (analog signal) of the control sound output from the D / A converter 7 is input to the speaker amplifier 8 and amplified. The amplified control sound S output from the speaker amplifier 8 is emitted from the control speaker 9.

本実施形態に係るアクティブノイズコントロール方法は、上述したANCS1を動作させることによって達成される。エラーマイクを用いることなく、適応フィルタ6bにおいて行われる、騒音の卓越周波数の推定を利用し、制御信号演算部6cは、システムに内在する位相特性やゲイン特性に基づき、特有の位相補正等の処理を行って、バンドパスフィルタ6aによって抽出された周波数に対して、作成する制御音の位相差と音圧差を補正し、その上で、逆位相の制御音を出力する。   The active noise control method according to the present embodiment is achieved by operating the above-described ANCS1. Using the estimation of the dominant frequency of noise performed in the adaptive filter 6b without using an error microphone, the control signal calculation unit 6c performs processing such as specific phase correction based on the phase characteristics and gain characteristics inherent in the system. The phase difference and the sound pressure difference of the control sound to be created are corrected with respect to the frequency extracted by the band pass filter 6a, and then the control sound having the opposite phase is output.

アクティブノイズコントロール方法の実行手順は、次の通りである。計測用マイク3で、騒音源2から発せられる騒音Qを計測し、次に、バンドパスフィルタ6aで、マイク用アンプ4及びA/D変換器5を通して計測用マイク3から入力される騒音中の、制御対象周波数帯の周波数成分のみを透過させ、次に、適応フィルタ6bで、バンドパスフィルタ6aを透過した周波数成分から制御対象卓越周波数を推定し、次に、制御信号演算部6cで、予め計測された制御コントローラ6の周波数毎の位相遅れに基づき、適応フィルタ6bから入力される制御対象卓越周波数に対する位相遅れについて時間制御で位相補正を行い、さらにその逆位相の制御音を作成してこれより出力し、最後に、制御用スピーカー9で、D/A変換器7及びスピーカー用アンプ8を通して制御信号演算部6cから入力される制御音Sを放出するようになっている。   The execution procedure of the active noise control method is as follows. The noise Q emitted from the noise source 2 is measured by the measurement microphone 3, and then in the noise input from the measurement microphone 3 through the microphone amplifier 4 and the A / D converter 5 by the band pass filter 6 a. , Only the frequency component of the control target frequency band is transmitted, and then the adaptive filter 6b estimates the control target dominant frequency from the frequency component transmitted through the bandpass filter 6a. Next, the control signal calculation unit 6c Based on the measured phase lag for each frequency of the controller 6, the phase lag with respect to the dominant frequency to be controlled input from the adaptive filter 6 b is corrected by time control, and the control sound of the opposite phase is created by this. Finally, the control sound S input from the control signal calculation unit 6c through the D / A converter 7 and the speaker amplifier 8 by the control speaker 9 is output. It is adapted to release.

適応フィルタ6bは、制御対象卓越周波数を推定する際、バンドパスフィルタ6aを透過した周波数成分から制御対象卓越周波数の音圧を推定し、制御信号演算部6cは、適応フィルタ6bから入力される制御対象卓越周波数に対する位相遅れについて時間制御で位相補正を行う際、予め計測された計測用マイク3及び制御用スピーカー9の周波数毎のゲイン特性に基づき、適応フィルタ6bから入力される制御対象卓越周波数に対する音圧についてゲイン補正を行って制御音を作成するようにしてもよい。   The adaptive filter 6b estimates the sound pressure of the control target dominant frequency from the frequency component transmitted through the bandpass filter 6a when estimating the control target dominant frequency, and the control signal calculation unit 6c receives the control input from the adaptive filter 6b. When performing phase correction by time control for the phase delay with respect to the target dominant frequency, based on the gain characteristics for each frequency of the measurement microphone 3 and the control speaker 9 that are measured in advance, the control target dominant frequency input from the adaptive filter 6b A control sound may be created by performing gain correction on the sound pressure.

本実施形態に係るANCS1を、現場Pに設置して消音制御を行う様子が図4に示されている。騒音源2と制御用スピーカー9の配置には、周知のダイポール放射が採用され、これにより放射音響パワーが低減される。受音点13で計測用マイク3で計測を行うと、騒音源2から放出される騒音Qと、制御用スピーカー9から放出される、同じ音圧で逆位相の制御音Sとが干渉し、これにより騒音を低減することができる。   FIG. 4 shows a state in which the ANCS 1 according to the present embodiment is installed at the site P and the mute control is performed. The arrangement of the noise source 2 and the control speaker 9 employs well-known dipole radiation, thereby reducing the radiated acoustic power. When measurement is performed with the measurement microphone 3 at the sound receiving point 13, the noise Q emitted from the noise source 2 interferes with the control sound S having the same sound pressure and opposite phase, which is emitted from the control speaker 9, Thereby, noise can be reduced.

ANCS1の制御コントローラ6では、計測された騒音がバンドパスフィルタ6aに入力され、適応フィルタ6bが、バンドパスフィルタ6aの出力から時間領域で制御対象卓越周波数を推定し、さらに制御信号演算部6cが位相及び音圧を補正し、この補正された波成分の逆位相の音を作成するようにしていて、これにより騒音を低下させることができる。   In the control controller 6 of the ANCS 1, the measured noise is input to the band pass filter 6a, the adaptive filter 6b estimates the control object dominant frequency in the time domain from the output of the band pass filter 6a, and the control signal calculation unit 6c further The phase and sound pressure are corrected, and a sound having a phase opposite to that of the corrected wave component is created, whereby noise can be reduced.

以上説明した本実施形態に係るアクティブノイズコントロールシステム1及びその方法にあっては、予め計測された制御コントローラ6の周波数毎の位相遅れに基づき、適応フィルタ6bから入力される制御対象卓越周波数に対する位相遅れについて時間制御で位相補正を行い、さらにその逆位相の制御音を作成する制御信号演算部6cを備えたので、好ましくは、当該制御信号演算部6cは、予め計測された計測用マイク3及び制御用スピーカー9の周波数毎のゲイン特性に基づき、適応フィルタから入力される制御対象卓越周波数に対する音圧についてゲイン補正を行った制御音を作成するので、更に好ましくは、制御信号演算部6cは、予め計測された制御コントローラ6の周波数毎の位相遅れに加えて、予め計測された計測用マイク3及び制御用スピーカー9の周波数毎の位相遅れに基づき、適応フィルタ6bから入力される制御対象卓越周波数に対する位相遅れについて時間制御で位相補正を行うので、さらに望ましくは、制御信号演算部6cは、予め計測された計測用マイク3及び制御用スピーカー9の周波数毎のゲイン特性に加えて、予め計測された制御コントローラ6の周波数毎のゲイン特性に基づき、適応フィルタ6bから入力される制御対象卓越周波数に対する音圧についてゲイン補正を行った制御音を作成するので、エラーマイクを用いることなく、フィードフォワード制御による騒音低減制御を精度良く実行することができる。   In the active noise control system 1 and the method thereof according to the present embodiment described above, the phase with respect to the control target dominant frequency input from the adaptive filter 6b based on the phase delay of each frequency of the controller 6 measured in advance. Since the control signal calculation unit 6c that corrects the phase of the delay by time control and further generates a control sound of the opposite phase is provided, the control signal calculation unit 6c preferably includes the measurement microphone 3 and the measurement microphone 3 that are measured in advance. Based on the gain characteristics for each frequency of the control speaker 9, a control sound is generated by performing gain correction for the sound pressure with respect to the control target dominant frequency input from the adaptive filter. In addition to the phase delay for each frequency of the controller 6 measured in advance, a measurement microphone measured in advance And, based on the phase delay for each frequency of the control speaker 9, the phase correction for the control target dominant frequency input from the adaptive filter 6 b is performed by time control, and more preferably, the control signal calculation unit 6 c In addition to the measured gain characteristics for each frequency of the measurement microphone 3 and the control speaker 9, based on the previously measured gain characteristics for each frequency of the controller 6, the control target dominant frequency input from the adaptive filter 6 b is determined. Since the control sound with gain correction for the sound pressure is created, noise reduction control by feedforward control can be executed with high accuracy without using an error microphone.

また、エラーマイクを使用すると、エラーマイクで計測されたデータの処理に時間がかかり、処理速度が遅くなるのに対し、本実施形態に係るANCS1及びその方法では、エラーマイクを使用しないので、その分処理データが削減されて、処理速度を向上することができ、音の処理に対して本質的に求められるシステムの作動応答性を格段に高めることができる。さらに、エラーマイクを使用しないので、制御要素として考慮が必要となる機器要素数を削減して、制御内容を簡素化でき、システムが複雑化することを防止することができる。   In addition, when an error microphone is used, it takes time to process data measured by the error microphone, and the processing speed is slow. On the other hand, in the ANCS1 and the method according to the present embodiment, the error microphone is not used. The minute processing data can be reduced, the processing speed can be improved, and the system operation responsiveness essentially required for sound processing can be remarkably improved. Furthermore, since an error microphone is not used, the number of device elements that need to be considered as control elements can be reduced, the control contents can be simplified, and the system can be prevented from becoming complicated.

さらに、制御信号演算部6cが行う位相遅れに対する位相補正の方法として、適応フィルタ6bによって推定された制御対象卓越周波数の1波長のデータ数Nを求める工程と、制御時刻から、上記求めた1波長の波形データを記憶する工程と、適応フィルタ6bによって推定された制御対象卓越周波数に対する制御コントローラ6の位相遅れを求める工程と、位相遅れに相当するデータ数Npを求める工程と、上記の1波長のデータ数Nから上記位相遅れに相当するデータ数Npを差し引いたデータ数Nxを求める工程と、上記記憶した1波長の波形データから、制御時刻を起点として遡って、差し引いたデータ数Nxを取り去ることで位相補正するという、特有の位相補正方法を備えたので、エラーマイクを用いることなく、精度の高いフィードフォワード制御を実行することができ、これにより、消音制御すべき音の周波数が時々刻々変化する騒音に対し、これに適合する制御音を時間領域で適切に放出できる効率の良いANCS1を構成することができる。   Further, as a method of phase correction for the phase lag performed by the control signal calculation unit 6c, a step of obtaining the number N of data of one wavelength of the control target dominant frequency estimated by the adaptive filter 6b, and the obtained one wavelength from the control time A step of storing the waveform data, a step of obtaining the phase delay of the controller 6 with respect to the dominant frequency to be controlled estimated by the adaptive filter 6b, a step of obtaining the number Np of data corresponding to the phase delay, A step of obtaining a data number Nx obtained by subtracting the data number Np corresponding to the phase delay from the data number N, and removing the subtracted data number Nx from the stored waveform data of one wavelength, starting from the control time. The phase correction method is used to correct the phase with a high-precision filter without using an error microphone. Therefore, it is possible to execute a forward-forward control, and thereby to construct an efficient ANCS 1 capable of appropriately emitting a control sound conforming to the noise in which the frequency of the sound to be muffled is changed every moment in the time domain. Can do.

1 アクティブノイズコントロールシステム
2 騒音源
3 計測用マイク
6 制御コントローラ
6a バンドパスフィルタ
6b 適応フィルタ
6c 制御信号演算部
9 制御用スピーカー
Q 騒音
S 制御音
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Active noise control system 2 Noise source 3 Measurement microphone 6 Control controller 6a Band pass filter 6b Adaptive filter 6c Control signal calculation part 9 Control speaker Q Noise S Control sound

Claims (8)

騒音源から発せられる騒音を計測する計測用マイクと、騒音を低減するための制御音を作成し出力する制御コントローラと、該制御コントローラから出力される制御音を放出する制御用スピーカーとを備え、
上記制御コントローラは、上記計測用マイクから入力される騒音中の、制御対象周波数帯域の周波数成分のみを透過させるバンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタを透過した周波数成分から制御対象卓越周波数を推定する適応フィルタと、予め計測された上記制御コントローラの周波数毎の位相遅れに基づき、上記適応フィルタから入力される上記制御対象卓越周波数に対する位相遅れについて時間制御で位相補正を行い、さらにその逆位相の制御音を作成して上記制御用スピーカーへ出力する制御信号演算部とを備えることを特徴とするアクティブノイズコントロールシステム。
A measurement microphone that measures noise emitted from a noise source, a control controller that generates and outputs control sound for reducing noise, and a control speaker that emits control sound output from the control controller,
The control controller estimates a control target dominant frequency from a band pass filter that transmits only a frequency component of a control target frequency band in noise input from the measurement microphone, and a frequency component transmitted through the band pass filter. Based on the phase delay for each frequency of the adaptive filter and the control controller measured in advance, the phase delay for the control target dominant frequency input from the adaptive filter is corrected by time control, and the opposite phase is controlled. An active noise control system comprising: a control signal calculation unit that generates sound and outputs the sound to the control speaker.
前記適応フィルタは、前記バンドパスフィルタを透過した周波数成分から前記制御対象卓越周波数の音圧を推定し、
前記制御信号演算部は、予め計測された前記計測用マイク及び前記制御用スピーカーの周波数毎のゲイン特性に基づき、上記適応フィルタから入力される上記制御対象卓越周波数に対する音圧についてゲイン補正を行った制御音を作成することを特徴とする請求項1に記載のアクティブノイズコントロールシステム。
The adaptive filter estimates the sound pressure of the dominant frequency to be controlled from the frequency component transmitted through the bandpass filter,
The control signal calculation unit performs gain correction on sound pressure with respect to the control target dominant frequency input from the adaptive filter, based on gain characteristics for each frequency of the measurement microphone and the control speaker measured in advance. 2. The active noise control system according to claim 1, wherein a control sound is created.
前記制御信号演算部が行う位相遅れに対する位相補正は、
前記適応フィルタによって推定された前記制御対象卓越周波数の1波長のデータ数Nを求める工程と、
制御時刻から、上記求めた1波長の波形データを記憶する工程と、
上記適応フィルタによって推定された上記制御対象卓越周波数に対する前記制御コントローラの位相遅れを求める工程と、
上記位相遅れに相当するデータ数Npを求める工程と、
上記1波長のデータ数Nから上記位相遅れに相当するデータ数Npを差し引いたデータ数Nxを求める工程と、
上記記憶した1波長の波形データから、制御時刻を起点として遡って、差し引いたデータ数Nxを取り去って位相補正することを特徴とする請求項1または2に記載のアクティブノイズコントロールシステム。
The phase correction for the phase lag performed by the control signal calculation unit is:
Obtaining the number of data N of one wavelength of the controlled dominant frequency estimated by the adaptive filter;
Storing the waveform data of one wavelength obtained from the control time;
Obtaining a phase delay of the control controller with respect to the dominant frequency to be controlled estimated by the adaptive filter;
Obtaining a data number Np corresponding to the phase delay;
Obtaining a data number Nx by subtracting a data number Np corresponding to the phase delay from the data number N of the one wavelength;
3. The active noise control system according to claim 1, wherein the phase correction is performed by removing the number of subtracted data Nx from the stored waveform data of one wavelength retrospectively starting from the control time.
前記制御信号演算部は、予め計測された前記制御コントローラの周波数毎の位相遅れに加えて、予め計測された前記計測用マイク及び前記制御用スピーカーの周波数毎の位相遅れに基づき、前記適応フィルタから入力される前記制御対象卓越周波数に対する位相遅れについて時間制御で位相補正を行うことを特徴とする請求項1〜3いずれかの項に記載のアクティブノイズコントロールシステム。   The control signal calculation unit, based on the phase delay for each frequency of the measurement microphone and the control speaker measured in advance in addition to the phase delay for each frequency of the control controller measured in advance, The active noise control system according to any one of claims 1 to 3, wherein phase correction is performed by time control for a phase delay with respect to the input control target dominant frequency. 前記制御信号演算部は、予め計測された前記計測用マイク及び前記制御用スピーカーの周波数毎のゲイン特性に加えて、予め計測された前記制御コントローラの周波数毎のゲイン特性に基づき、前記適応フィルタから入力される前記制御対象卓越周波数に対する音圧についてゲイン補正を行った制御音を作成することを特徴とする請求項1〜4いずれかの項に記載のアクティブノイズコントロールシステム。   The control signal calculation unit is configured to output from the adaptive filter based on a pre-measured gain characteristic for each frequency of the control controller in addition to the pre-measured gain characteristic for each frequency of the measurement microphone and the control speaker. The active noise control system according to any one of claims 1 to 4, wherein a control sound is generated by performing gain correction on a sound pressure with respect to the input control target dominant frequency. 請求項1に記載のアクティブノイズコントロールシステムを用い、前記計測用マイクで、前記騒音源から発せられる騒音を計測し、次に、前記バンドパスフィルタで、上記計測用マイクから入力される騒音中の、前記制御対象周波数帯の周波数成分のみを透過させ、次に、前記適応フィルタで、上記バンドパスフィルタを透過した周波数成分から前記制御対象卓越周波数を推定し、次に、前記制御信号演算部で、予め計測された前記制御コントローラの周波数毎の位相遅れに基づき、上記適応フィルタから入力される上記制御対象卓越周波数に対する位相遅れについて時間制御で位相補正を行い、さらにその逆位相の制御音を作成して前記制御用スピーカーへ出力し、最後に、上記制御用スピーカーで、上記制御信号演算部から入力される制御音を放出することを特徴とするアクティブノイズコントロール方法。   The active noise control system according to claim 1, the noise emitted from the noise source is measured by the measurement microphone, and then the noise in the noise input from the measurement microphone is measured by the bandpass filter. , Only the frequency component of the frequency band to be controlled is transmitted, and then the dominant frequency is estimated from the frequency component that has passed through the bandpass filter by the adaptive filter, and then the control signal calculation unit Based on the phase delay of each frequency of the control controller measured in advance, the phase delay with respect to the dominant frequency to be controlled inputted from the adaptive filter is corrected by time control, and the control sound of the opposite phase is created. To the control speaker, and finally, the control speaker inputs the control signal from the control signal calculation unit. Active Noise Control method characterized by outputting a sound. 前記適応フィルタは、前記制御対象卓越周波数を推定する際、前記バンドパスフィルタを透過した周波数成分から該制御対象卓越周波数の音圧を推定し、
前記制御信号演算部は、上記適応フィルタから入力される上記制御対象卓越周波数に対する位相遅れについて時間制御で位相補正を行う際、予め計測された前記計測用マイク及び前記制御用スピーカーの周波数毎のゲイン特性に基づき、該適応フィルタから入力される該制御対象卓越周波数に対する音圧についてゲイン補正を行って制御音を作成することを特徴とする請求項6に記載のアクティブノイズコントロール方法。
The adaptive filter, when estimating the control object dominant frequency, estimates the sound pressure of the control object dominant frequency from the frequency component transmitted through the bandpass filter,
The control signal calculation unit performs gain correction for each frequency of the measurement microphone and the control speaker measured in advance when performing phase correction by time control for a phase delay with respect to the control target dominant frequency input from the adaptive filter. The active noise control method according to claim 6, wherein a control sound is generated by performing gain correction on the sound pressure with respect to the control target dominant frequency input from the adaptive filter based on characteristics.
前記制御信号演算部が行う位相遅れに対する位相補正は、
前記適応フィルタによって推定された前記制御対象卓越周波数の1波長のデータ数Nを求める工程と、
制御時刻から、上記求めた1波長の波形データを記憶する工程と、
上記適応フィルタによって推定された上記制御対象卓越周波数に対する前記制御コントローラの位相遅れを求める工程と、
上記位相遅れに相当するデータ数Npを求める工程と、
上記1波長のデータ数Nから上記位相遅れに相当するデータ数Npを差し引いたデータ数Nxを求める工程と、
上記記憶した1波長の波形データから、制御時刻を起点として遡って、差し引いたデータ数Nxを取り去って位相補正することを特徴とする請求項6または7に記載のアクティブノイズコントロール方法。
The phase correction for the phase lag performed by the control signal calculation unit is:
Obtaining the number of data N of one wavelength of the controlled dominant frequency estimated by the adaptive filter;
Storing the waveform data of one wavelength obtained from the control time;
Obtaining a phase delay of the control controller with respect to the dominant frequency to be controlled estimated by the adaptive filter;
Obtaining a data number Np corresponding to the phase delay;
Obtaining a data number Nx by subtracting a data number Np corresponding to the phase delay from the data number N of the one wavelength;
8. The active noise control method according to claim 6 or 7, wherein the phase correction is performed by removing the number of data Nx subtracted from the stored one-wavelength waveform data retrospectively starting from the control time.
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