JPH07133842A - Active vibration control device - Google Patents

Active vibration control device

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JPH07133842A
JPH07133842A JP5278263A JP27826393A JPH07133842A JP H07133842 A JPH07133842 A JP H07133842A JP 5278263 A JP5278263 A JP 5278263A JP 27826393 A JP27826393 A JP 27826393A JP H07133842 A JPH07133842 A JP H07133842A
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JP
Japan
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vibration
coefficient
idft
transfer characteristic
system transfer
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Application number
JP5278263A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Okada
毅 岡田
Norihiro Fujioka
典広 藤岡
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce memory quantity and computation time by carrying out DFT in accordance with an oscillation cycle desired to erase, finding a system transfer constant at its frequency and correcting an IDFT coefficient to compute a control output. CONSTITUTION:Oscillation of an engine O is transmitted to a point of evaluation as d(n), and a reference signal X(n) which is high in correlation to periodic oscillation is provided by a reference signal generation means 9. A reference sine wave generation means 10 outputs sine and cosine waves with a reference signal as a trigger, and a cycle is made to correspond to a frequency of oscillation desired to erase. A coefficient value of the sine wave corresponding with a frequency is in an IDFT coefficient memory 1, and a sum of products of the reference sine wave and its coefficient is output to an actuator 3 by way of computing it by an IDFT computation means 2. This device is made to actuate to eliminate residual oscillation e(n) as a controller, but in consideration of a transmission delay from an output point of the computation means 2 to the point of evaluation, the coefficient of the coefficient memory 1 is corrected by a coefficient correction means 8. Consequently, it is possible to control oscillation by way of reducing computation time and memory quantity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車の車室内
の振動(あるいは騒音)のように特にエンジンに同期し
たノイズが顕著な場合に、左記ノイズを制御用振動源あ
るいは制御用音源を積極的に駆動して消去するのに用い
る能動型振動制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention positively controls the noise on the left by a vibration source for control or a sound source for control when noise synchronized with the engine is remarkable, such as vibration (or noise) in the passenger compartment of an automobile. The present invention relates to an active vibration control device used for mechanically driving and erasing.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、能動型振動制御装置は、周辺環境
に適応しながら機械あるいは騒音等の振動を低減する制
御装置として、自動車、航空機分野等で注目されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, active vibration control devices have attracted attention in the fields of automobiles, aircrafts, etc. as control devices for reducing vibrations such as mechanical noise and noise while adapting to the surrounding environment.

【0003】以下、図面を参照しながら、上述した従来
の能動型振動制御装置の一例について説明する。
An example of the above-described conventional active vibration control device will be described below with reference to the drawings.

【0004】図3は、従来の能動型振動制御装置の概略
図を示すものである。図3において、30は自動車のエ
ンジン、31はFIRフィルタ係数メモリ、32はFI
Rフィルタ積和手段、33はアクチュエータ、34はシ
ステム遅延、35はシステム伝達特性メモリ、36はシ
ステム伝達特性積和手段、37は残留振動検出手段、3
8は係数修正手段、39は参照信号発生手段である。
FIG. 3 is a schematic view of a conventional active vibration control device. In FIG. 3, reference numeral 30 is an automobile engine, 31 is an FIR filter coefficient memory, and 32 is FI.
R filter product-sum means, 33 is an actuator, 34 is a system delay, 35 is a system transfer characteristic memory, 36 is a system transfer characteristic product-sum means, 37 is residual vibration detection means, 3
Reference numeral 8 is a coefficient correcting means, and 39 is a reference signal generating means.

【0005】以上のように構成された能動型振動制御装
置について、以下その動作を説明する。
The operation of the active vibration control device configured as described above will be described below.

【0006】自動車のエンジン30は、燃料燃焼の際の
エネルギーを回転運動に変える回転機器と考えられる
が、燃焼からエネルギーを取り出す際の時間的不連続
性、回転対象のアンバランスにより、周期性の強い振
動、騒音が発生する。今、その振動が評価点にd(n)
として伝達されるとする。
[0006] The engine 30 of an automobile is considered to be a rotary device that converts energy during fuel combustion into rotary motion. However, due to temporal discontinuity when extracting energy from combustion and imbalance of a rotating object, it has periodicity. Strong vibration and noise are generated. Now, the vibration is d (n) at the evaluation point.
Will be transmitted as.

【0007】一方、エンジン30からは参照信号発生手
段39により、上記周期性振動に相関の高い参照信号
(インパルス信号列)X(n)を得ることができる。例
えば、エンジンシャフトにN個の歯を切っておき、シャ
フト外に設けたホール素子によって歯の挙動を検知する
ことによって、エンジンシャフト1回転につきN個のイ
ンパルス列を生成できる。
On the other hand, a reference signal (impulse signal sequence) X (n) having a high correlation with the periodic vibration can be obtained from the engine 30 by the reference signal generating means 39. For example, by cutting N teeth on the engine shaft and detecting the behavior of the teeth by a Hall element provided outside the shaft, N impulse trains can be generated for one rotation of the engine shaft.

【0008】次にFIRフィルタ係数メモリ31を遅延
時間とするFIRフィルタを構成し、FIRフィルタ積
和手段32によって、参照信号発生手段39で得られた
参照信号X(n)との積和を計算する。その積和の出力
を制御出力としてアクチュエータ33に出力する。
Next, an FIR filter having a delay time of the FIR filter coefficient memory 31 is constructed, and the product sum of the FIR filter product sum means 32 and the reference signal X (n) obtained by the reference signal generation means 39 is calculated. To do. The output of the sum of products is output to the actuator 33 as a control output.

【0009】さて、能動型振動制御装置は評価点でのエ
ンジン振動d(n)を小さくするように、制御としては
d(n)と評価点での制御出力y(n)での差、残留振
動e(n)を無くすように動作させるが、FIRフィル
タ積和手段32の出力点から評価点までには、例えば、
アクチュエータ33、システム遅延34による時間的な
遅延や位相遅れが存在する。(例えばばねとダンパで構
成されたアクチュエータは2次のローパスフィルタに近
似できる)。そこで、上記システム伝達遅延を考慮しつ
つ、残留振動検出手段37で検出された誤差を最小とす
るように、係数修正手段38によりFIRフィルタ係数
メモリ31の各係数の修正を行う。この修正アルゴリズ
ムには例えば、Filterd-X LMS アルゴリズムがある。Fi
lterd-XLMS アルゴリズムとは、離散的時刻nでのフィ
ルタ係数をWk(n)(フィルタタップ数をmとし
て)、残留振動(誤差)をe(n)、FIRで表したシ
ステム伝達特性をC(n)、過去m個の要素からなる時
刻nでの参照信号ベクトルをX(n)、ステップサイズ
パラメータ(定数)をμとしたとき、数1でフィルタ係
数を修正するアルゴリズムである。
Now, the active vibration control device controls the difference between d (n) and the control output y (n) at the evaluation point so as to reduce the engine vibration d (n) at the evaluation point, and the residual. The operation is performed so as to eliminate the vibration e (n), but from the output point of the FIR filter sum-of-products means 32 to the evaluation point, for example,
There is a time delay and a phase delay due to the actuator 33 and the system delay 34. (For example, an actuator composed of a spring and a damper can be approximated to a second-order low-pass filter). Therefore, the coefficient correction means 38 corrects each coefficient of the FIR filter coefficient memory 31 so as to minimize the error detected by the residual vibration detection means 37 while considering the system transmission delay. An example of this modified algorithm is the Filtered-X LMS algorithm. Fi
The lterd-XLMS algorithm is the filter coefficient at discrete time n Wk (n) (the number of filter taps is m), the residual vibration (error) e (n), and the system transfer characteristic expressed by FIR as C ( n), where X (n) is the reference signal vector at time n consisting of the past m elements, and μ is the step size parameter (constant), this is an algorithm that corrects the filter coefficient by Equation 1.

【0010】[0010]

【数1】 [Equation 1]

【0011】(例えば、信学会応用音響研究会資料EA
90−2 アクティブ・ノイズコントロール・チェアの
実現 浜田晴夫他を参照のこと) 上記数1を実現するために、あらかじめシステム同定に
よりFIRフィルタ積和手段32の出力点から評価点ま
での伝達特性を知っておく必要があるが、その特性を十
分含むことができるタップ数PのFIRフィルタを生成
し、システム伝達特性メモリ35に蓄える。次にシステ
ム伝達特性積和手段36により、上記システム伝達特性
と参照信号X(n)との調和を計算する。
(For example, EA, Acoustical Society of Japan Material EA
90-2 Realization of active noise control chair (see Haruo Hamada et al.) In order to realize the above expression 1, the transfer characteristic from the output point of the FIR filter product-sum means 32 to the evaluation point is known in advance by system identification. The FIR filter having the number of taps P that can sufficiently include the characteristic is generated and stored in the system transfer characteristic memory 35. Next, the system transfer characteristic sum of products means 36 calculates the harmony between the system transfer characteristic and the reference signal X (n).

【0012】以上の方法によって、システム伝達遅延が
あっても評価点においてエンジン振動を低減できる能動
型振動制御装置を構成できる。
By the above method, it is possible to construct an active vibration control device capable of reducing engine vibration at an evaluation point even if there is a system transmission delay.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、自動車エンジン回転数の変動に制御系
が追従する柔軟な制御を実現するために、参照信号を誤
差なく取り込んで制御計算するようFIRフィルタの1
遅延時間を小さくとらなければならず、そのためにFI
Rフィルタのタップ数が増加してしまう。特にシステム
伝達特性メモリに構成されるシステム伝達特性は低い周
波数にまで対応しようとするとタップ数が増加してしま
う。(例えば、0.1secのインパルス応答をfs=
1000HzでFIRフィルタに実現しようとすると、
100tapのタップが必要となる)。
However, in the above-mentioned configuration, in order to realize flexible control in which the control system follows fluctuations in the engine speed of the automobile, the reference signal is fetched without error for control calculation. FIR filter 1
The delay time must be small and therefore the FI
The number of taps of the R filter increases. In particular, the system transfer characteristic configured in the system transfer characteristic memory increases the number of taps when trying to cope with a low frequency. (For example, if the impulse response of 0.1 sec is fs =
If you try to realize a FIR filter at 1000Hz,
Requires 100 taps).

【0014】すると、積和計算に時間がかかり、制御帯
域を広げにくい、計算負荷が大きい、そしてメモリ量も
多くなるという問題点があった。
Then, there are problems that it takes time to calculate the sum of products, it is difficult to expand the control band, the calculation load is large, and the memory amount increases.

【0015】あるいは、フィルタの遅延時間を参照信号
のインパルス周期に合わせて周期性信号のみを効率よく
落とす構成も考えられるが、この場合、あらかじめとっ
ておいたシステム伝達特性を表すFIRフィルタ(1遅
延時間はシステム同定時のサンプリングで決まる)から
サンプリング変換して現在のエンジン振動の周波数に対
応したシステム伝達特性フィルタを計算しなければなら
ないが、この間引き処理に時間がかかり、やはり計算時
間の増大につながる。
Alternatively, a configuration may be considered in which only the periodic signal is efficiently dropped by matching the delay time of the filter with the impulse period of the reference signal. In this case, an FIR filter (1 delay representing the system transfer characteristic that has been set in advance is used. (Time is determined by sampling during system identification), but the system transfer characteristic filter corresponding to the current engine vibration frequency must be calculated by sampling conversion, but this decimation process takes time, which also increases the calculation time. Connect

【0016】本発明は上記課題を鑑み、計算負荷が小さ
く、かつ効率良くエンジン振動を低減できる能動型振動
制御装置を提供するものである。
In view of the above problems, the present invention provides an active vibration control system which has a small calculation load and can efficiently reduce engine vibration.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の能動型振動制御装置は、エンジン振動が周
期性が高いことに着目し、対象とする振動の周波数成
分、及びその高調波成分だけについてFFTによりシス
テム伝達特性を取り出し、そのまま周波数領域でフィル
タの誤差修正して、最後にIDFTして出力計算して制
御出力を得る構成とする。
In order to solve the above problems, the active vibration control system of the present invention focuses on the fact that the engine vibration has a high periodicity. The system transfer characteristic is extracted by FFT only for the harmonic component, the filter error is corrected as it is in the frequency domain, and finally IDFT is performed to calculate the output to obtain the control output.

【0018】[0018]

【作用】本発明は上記の構成によって、制御系の構成を
簡単にし、かつ、計算時間も少なく、能動的に評価点で
の振動を低減できる。
According to the present invention, with the above configuration, the configuration of the control system is simplified, the calculation time is short, and the vibration at the evaluation point can be actively reduced.

【0019】[0019]

【実施例】以下本発明請求項1の一実施例の能動型振動
制御装置について、図面を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An active vibration control system according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】図1は、本発明の請求項1の発明の実施例
における能動型振動制御装置の概略図を示すものであ
る。図1において、0は自動車のエンジン、1はIDF
T(逆離散的フーリエ変換)係数メモリ、2はIDFT
計算手段、3はアクチュエータ、4はシステム遅延、5
はシステム伝達特性メモリ、6はDFT(離散的フーリ
エ変換)計算手段、7は残留振動検出手段、8は係数修
正手段、9は参照信号発生手段、10は参照正弦波生成
手段、11は測定窓計算手段である。
FIG. 1 is a schematic view of an active vibration control system in an embodiment of the invention of claim 1 of the present invention. In FIG. 1, 0 is an automobile engine and 1 is an IDF.
T (inverse discrete Fourier transform) coefficient memory, 2 is IDFT
Calculation means, 3 is an actuator, 4 is a system delay, 5
Is a system transfer characteristic memory, 6 is a DFT (discrete Fourier transform) calculation means, 7 is residual vibration detection means, 8 is coefficient correction means, 9 is reference signal generation means, 10 is reference sine wave generation means, and 11 is a measurement window. It is a calculation means.

【0021】次に、能動型振動制御装置の動作につい
て、以下図1を用いて説明する。自動車のエンジン0
は、燃料燃焼の際のエネルギーを回転運動に変える回転
機器と考えられるが、燃焼からエネルギーを取り出す際
の時間的不連続性、回転対象のアンバランスにより、周
期性の強い振動、騒音が発生する。今、その振動が評価
点にd(n)として伝達されたとする。
Next, the operation of the active vibration control device will be described below with reference to FIG. Car engine 0
Is considered to be a rotating device that converts energy during fuel combustion into rotary motion. However, due to temporal discontinuity when extracting energy from combustion and unbalance of rotating objects, strong periodic vibration and noise are generated. . Now, it is assumed that the vibration is transmitted to the evaluation point as d (n).

【0022】一方、エンジン0からは参照信号発生手段
9により、上記周期性振動に相関の高い参照信号(イン
パルス信号列)Xnを得ることができる。例えば、エン
ジンシャフトにN個の歯を切っておき、シャフト外に設
けたホール素子によって歯の挙動を検知することによっ
て、エンジンシャフト1回転につきN個のインパルス列
を生成できる。
On the other hand, the reference signal (impulse signal train) Xn having a high correlation with the periodic vibration can be obtained from the engine 0 by the reference signal generating means 9. For example, by cutting N teeth on the engine shaft and detecting the behavior of the teeth by a Hall element provided outside the shaft, N impulse trains can be generated for one rotation of the engine shaft.

【0023】参照正弦波生成手段10は上記参照信号の
インパルス列をトリガとして、正弦波、余弦波を出力す
る。周期は消したい振動の周波数に対応させる。今、エ
ンジン振動に同期した振動を消したいのであるから、そ
の周期は上記インパルス列の個数として、N,N/2,
N/3,…,N/k(kは整数)となる。尚、説明のた
めに以下、上記消したい振動を順に1次、2次、3次、
k次とする。
The reference sine wave generating means 10 outputs a sine wave and a cosine wave by using the impulse train of the reference signal as a trigger. The cycle corresponds to the frequency of the vibration you want to erase. Now, since it is desired to eliminate the vibration synchronized with the engine vibration, its cycle is N, N / 2, as the number of the impulse trains.
N / 3, ..., N / k (k is an integer). For the sake of explanation, the vibrations to be eliminated will be described below in the order of primary, secondary, tertiary,
Let k order.

【0024】IDFT係数メモリ1には、上記次数の振
動数に対応する正弦波sin、cosの係数値が入って
いる。そこで、IDFT計算手段2によって、数2のよ
うに参照正弦波とその係数の積和を計算して、制御出力
を得る。ちょうどこれはIDFT(Invert Discrete Fo
urier Transform すなわち逆離散的フーリエ変換)に相
当するので、上記IDFT計算手段2を使うことができ
る。上記積和の出力を制御出力としてアクチュエータ4
3に出力する。数2を見て明らかなように本発明の能動
型振動制御装置では1つの周波数の振動あたりタップは
2個でよい。
The IDFT coefficient memory 1 stores coefficient values of sinusoidal waves sin and cos corresponding to the frequencies of the above orders. Therefore, the IDFT calculation means 2 calculates the sum of products of the reference sine wave and its coefficient as shown in Equation 2 to obtain the control output. Just this is IDFT (Invert Discrete Fo
The IDFT calculation means 2 can be used because it corresponds to a urier transform (ie, an inverse discrete Fourier transform). Actuator 4 with the output of the product sum as the control output
Output to 3. As is clear from the expression (2), in the active vibration control device of the present invention, only two taps are required per vibration of one frequency.

【0025】[0025]

【数2】 [Equation 2]

【0026】ただしSはi=1,…kの和を示し、jは
n mod Niでサイクリックに繰り返す。また、N
iはi次の振動の1周期に相当するタップ数である。
However, S represents the sum of i = 1, ... K, and j is n mod Ni and is cyclically repeated. Also, N
i is the number of taps corresponding to one cycle of the i-th vibration.

【0027】さて、能動型振動制御装置は評価点でのエ
ンジン振動d(n)を小さくするように、制御としては
d(n)と評価点での制御出力y(n)での差、残留振
動e(n)を無くすように動作させるが、IDFT計算
手段2の出力点から評価点までには、例えば、アクチュ
エータ3、システム遅延4による時間的な遅延や位相遅
れが存在する。(例えばばねとダンパで構成されたアク
チュエータは2次のローパスフィルタに近似できる)。
そこで、上記システム伝達遅延を考慮しつつ、残留振動
検出手段7で検出された誤差を最小とするように、係数
修正手段8によりIDFT係数メモリ1の各係数の修正
を行う。この修正アルゴリズムには例えば、請求項3の
係数修正手段を使うことができるが、このアルゴリズム
については後で述べる。
Now, the active vibration control device controls the difference between d (n) and the control output y (n) at the evaluation point and the residual so as to reduce the engine vibration d (n) at the evaluation point. Although the operation is performed so as to eliminate the vibration e (n), there is a time delay or a phase delay due to the actuator 3 and the system delay 4, for example, from the output point of the IDFT calculation means 2 to the evaluation point. (For example, an actuator composed of a spring and a damper can be approximated to a second-order low-pass filter).
Therefore, the coefficient correction means 8 corrects each coefficient of the IDFT coefficient memory 1 so as to minimize the error detected by the residual vibration detection means 7 while considering the system transmission delay. For example, the coefficient correction means of claim 3 can be used for this correction algorithm, which will be described later.

【0028】上記係数修正を実現するためには、あらか
じめシステム同定によりIDFT計算手段2の出力点か
ら評価点までの伝達特性を知っておく必要があるが、そ
の特性を十分含められるタップ数PのFIRフィルタを
生成し、システム伝達特性メモリ5に蓄えておく。次に
上記時間軸でのシステム伝達特性(インパルス応答)を
DFT計算手段6によりDFTして、ωiの周波数での
システム伝達特性を求め、そのシステム伝達特性を用い
て係数修正手段8によって係数修正が行われることにな
る。
In order to realize the above-mentioned coefficient correction, it is necessary to know beforehand the transfer characteristic from the output point of the IDFT calculation means 2 to the evaluation point by system identification. An FIR filter is generated and stored in the system transfer characteristic memory 5. Next, the system transfer characteristic (impulse response) on the time axis is subjected to DFT by the DFT calculation means 6 to obtain the system transfer characteristic at the frequency of ωi, and the coefficient correction means 8 uses the system transfer characteristic to correct the coefficient. Will be done.

【0029】尚、具体的構成法は請求項2の発明の実施
例で詳説するが、測定窓計算手段11では消したい振動
の最低次数、例えば1次振動とすると1次振動周期を窓
(時間幅)として出力する。DFT計算手段6では、上
記時間窓で、消したい最大次数をkとして2k+1タッ
プ以上のDFTを行うことによって、1、2、…k次に
相当するシステム伝達特性を得ることができる。時間窓
で時間軸上でのインパルス応答を切って残りの特性を省
略することが制御誤差の要因となり得るが、通常システ
ムの伝達特性を得るには1周期ないし2周期のデータで
現実的には十分であることが多いので上記方法をとるこ
とができる。さて、上記DFTのタップ数は消したい振
動の個数、システム伝達特性にもよるが一般に3次程度
までで良いのなら、8から16タップで十分であること
が多い。そこでDFTとしてFFT(Fast Fourier Tra
nsform すなわち離散的フーリエ変換)を用い、以上の
方法を例えばDSP(Digital Signal Processor)を用
いて処理するならば、ほばリアルタイムで上記計算を実
施できる。
The concrete construction method will be described in detail in the embodiment of the invention of claim 2. In the measurement window calculation means 11, the lowest order of the vibration to be eliminated, for example, the first order vibration, is set to the window (time). Width). The DFT calculation means 6 can obtain the system transfer characteristics corresponding to the 1st, 2nd, ... kth order by performing the DFT of 2k + 1 taps or more with k as the maximum order to be erased in the time window. It is possible to cause a control error by cutting off the impulse response on the time axis in the time window and omitting the remaining characteristics. However, in order to obtain the transfer characteristics of the system, one cycle or two cycles of data are realistically used. The above method can be used because it is often sufficient. The number of taps of the DFT depends on the number of vibrations to be erased and the system transfer characteristic, but if the third order is generally sufficient, 8 to 16 taps are often sufficient. Therefore, FFT (Fast Fourier Tra
If the above method is processed using, for example, a DSP (Digital Signal Processor), the above calculation can be performed almost in real time.

【0030】以上の方法によって、エンジン回転数に応
じて対象とする振動成分のシステム伝達遅延を簡単に求
められて、かつ比較的少ない制御タップ数(制御したい
振動の数*2)の制御系が実現できるため、評価点にお
けるエンジン振動を高回転数にいたるまで低減できる能
動型振動制御装置を構成できる。
By the above method, the system transmission delay of the target vibration component can be easily obtained according to the engine speed, and a control system having a relatively small number of control taps (the number of vibrations to be controlled * 2) can be obtained. Since it can be realized, it is possible to configure an active vibration control device capable of reducing engine vibration at an evaluation point to a high rotation speed.

【0031】次に、本発明請求項2の発明の実施例の測
定窓計算手段について、図面を参照しながら説明する。
Next, the measurement window calculating means of the embodiment of the invention of claim 2 will be described with reference to the drawings.

【0032】図2は、本発明の請求項2の発明の実施例
における測定窓計算手段の説明図を示すものである。図
2において、(a)はシステム伝達特性を求めた測定窓
でFFTのためにサンプリングした様子を示した図、
(b)は(a)のDFT結果、(c)はあらかじめメモ
リに蓄えられているシステム伝達特性、(d)は1次振
動、(e)は2次振動、(f)はk次振動の例を図にし
たものである。
FIG. 2 is an explanatory view of the measuring window calculating means in the embodiment of the invention of claim 2 of the present invention. In FIG. 2, (a) is a diagram showing a state of sampling for FFT in the measurement window for obtaining the system transfer characteristic,
(B) is the DFT result of (a), (c) is the system transfer characteristic stored in advance in the memory, (d) is the primary vibration, (e) is the secondary vibration, and (f) is the k-order vibration. An example is shown in the figure.

【0033】本発明の測定窓計算手段は、消去したい振
動の振動周期、あるいは複数の次数成分を消したい場合
には最も低い次数の振動周期の整数倍をDFTの測定窓
とする。今、消したい振動がエンジン振動に相関のある
周期的な振動で、図2の(d)から(f)で表される1
次からk次までのk個の振動とする。このとき、一番低
い次数、すなわち、一番周期が長いのは(d)の1次の
振動である。そこで(c)のあらかじめメモリに蓄えら
れているシステム伝達特性(インパルス応答)を、例え
ば、(a)のように1次振動の周期を窓として切り出
し、DFTのタップ数で分割(サンプリング)する。こ
れをDFTしたものが(b)であるが、この第2タップ
目の成分が1次振動のシステム伝達特性を、第3タップ
目の成分が2次振動のシステム伝達特性を、第k+1タ
ップ目の成分がk次振動のシステム伝達特性をそれぞれ
示すこととなり、既に説明した請求項1の発明の能動型
振動制御装置の係数修正に使われることとなる。このよ
うに、本発明の測定窓計算手段は、最も低い次元の振動
周期の整数倍をDFTの測定窓として出力するもので、
DFTした後にうまく対象としている振動、1次からk
次までのすべてのシステム伝達特性が効率よく得られる
ものである。尚、一般にインパルス応答は高周波数の特
性ほど応答の前段階に含まれているので、対象としてい
る振動の1周期から2周期分の時間内にその伝達特性に
関する情報が入っていると考えてよい。つまり、出力と
しては最も低い次数の振動周期の整数倍の時間幅として
いるが、その整数は1〜2で普通は十分である。
The measurement window calculating means of the present invention uses the vibration period of the vibration to be eliminated, or the integral multiple of the vibration period of the lowest order in the case of eliminating a plurality of order components, as the measurement window of the DFT. Now, the vibration to be eliminated is a periodic vibration having a correlation with the engine vibration, and is represented by (d) to (f) in FIG.
Let k vibrations from the next to the k-th order. At this time, the lowest order, that is, the longest cycle is the (d) first order vibration. Therefore, the system transfer characteristic (impulse response) stored in advance in the memory of (c) is cut out using the cycle of the primary vibration as a window as shown in (a) and divided (sampled) by the number of taps of the DFT. The result of DFT of this is (b). The component of the second tap is the system transfer characteristic of the primary vibration, the component of the third tap is the system transfer characteristic of the secondary vibration, and the k + 1 tap component. Of the k-th order vibrations show the system transfer characteristics of the k-th order vibration, and are used for the coefficient correction of the active vibration control device according to the first aspect of the invention described above. Thus, the measurement window calculation means of the present invention outputs an integral multiple of the vibration cycle of the lowest dimension as the measurement window of the DFT,
Target vibration after DFT, first to k
All the system transfer characteristics up to the following are efficiently obtained. In general, the higher the frequency of the impulse response is, the more it is included in the previous stage of the response. Therefore, it can be considered that the information about the transfer characteristic is included within one to two cycles of the target vibration. . In other words, the output has a time width that is an integral multiple of the vibration cycle of the lowest order, but the integer of 1 to 2 is usually sufficient.

【0034】次に、本発明請求項3の発明の実施例の係
数修正手段について説明する。消したい振動の周波数を
fi(ただし、fi=i/Ns/Ts,i=1,…,
k,NsはIDFTのサンプル数、TsはIDFTする
入力のサンプリング周期)、fiに相当する角振動の数
をωiとし、fiの時刻tのCOS成分の係数をWi1
(t)、SIN成分の係数をWi2(t)とする。ま
た、前記周波数fjでのシステム伝達特性のCOS成分
をCi1、SIN成分をCi2と、さらに評価点での残
留誤差(振動あるいは騒音)をe(t)とするとき、I
DFT後の出力z(t)は、
Next, the coefficient correcting means of the third embodiment of the present invention will be described. The frequency of the vibration to be erased is fi (where fi = i / Ns / Ts, i = 1, ...,
Let k and Ns be the number of IDFT samples, Ts be the IDFT sampling period), the number of angular vibrations corresponding to fi be ωi, and the coefficient of the COS component at time t of fi is Wi1.
(T), the coefficient of the SIN component is Wi2 (t). When the COS component of the system transfer characteristic at the frequency fj is Ci1, the SIN component is Ci2, and the residual error (vibration or noise) at the evaluation point is e (t), I
The output z (t) after DFT is

【0035】[0035]

【数3】 [Equation 3]

【0036】上記z(t)は、システムCの特性を通過
して評価点での出力y(t)となるから
The above z (t) passes through the characteristics of the system C and becomes the output y (t) at the evaluation point.

【0037】[0037]

【数4】 [Equation 4]

【0038】残留誤差e(t)は、外乱d(t)と上記
y(t)との差であるから
The residual error e (t) is the difference between the disturbance d (t) and the above y (t).

【0039】[0039]

【数5】 [Equation 5]

【0040】誤差の自乗をεとするとLet ε be the square of the error

【0041】[0041]

【数6】 [Equation 6]

【0042】数6より、ε(t)は各タップの2次形式
となっているので、フィルタ係数に関してある極小かつ
最小の点が存在する。最急降下法により各タップをε
(t)を最小とする解へ収束させることを考える。勾配
ベクトルは、
From Equation 6, since ε (t) is in the quadratic form of each tap, there is a certain minimum and minimum point regarding the filter coefficient. Ε for each tap by the steepest descent method
Consider converging to a solution that minimizes (t). The gradient vector is

【0043】[0043]

【数7】 [Equation 7]

【0044】数7より各タップを勾配ベクトルで更新す
る式を求める。離散的な時刻nで表して、
From equation 7, an equation for updating each tap with a gradient vector is obtained. Expressed by discrete time n,

【0045】[0045]

【数8】 [Equation 8]

【0046】よって、数8により、離散的時刻の更新と
共にに各タップを更新していくことにより、各fiの振
動成分を低減するタップ値に収束させることができる。
これをi=1,…,kまで、すなわち2*K個のタップ
更新を行えば、請求項1の係数更新手段として使うこと
ができる。
Therefore, according to the equation (8), by updating each tap together with the update of the discrete time, it is possible to converge the tap value to reduce the vibration component of each fi.
This can be used as the coefficient updating means of claim 1 by updating up to i = 1, ..., K, that is, updating 2 * K taps.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上のように本発明は、消したい振動に
ついて制御系の係数更新に用いるシステム伝達特性をD
FTを用いて簡単に求め、かつ、上記係数からIDFT
により制御出力を得るため、従来の適応フィルタを用い
た制御より、計算時間短縮、タップ減少によるメモリ量
削減の効果がある。
As described above, according to the present invention, the system transfer characteristic used for updating the coefficient of the control system for the vibration to be eliminated is D
It can be easily calculated using FT, and IDFT can be calculated from the above coefficients.
Since the control output is obtained by the method, the calculation time is shortened and the amount of memory is reduced by reducing the taps as compared with the conventional control using the adaptive filter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の請求項1の発明の実施例における能動
型振動制御装置の概略図
FIG. 1 is a schematic diagram of an active vibration control device according to an embodiment of the invention of claim 1 of the present invention.

【図2】本発明の請求項2の発明の実施例における測定
窓計算手段の説明図
FIG. 2 is an explanatory view of a measurement window calculating means in the embodiment of the invention of claim 2 of the present invention.

【図3】従来の能動型振動制御装置の概略図FIG. 3 is a schematic diagram of a conventional active vibration control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

0 自動車のエンジン 1 IDFT係数メモリ 2 IDFT計算手段 3 アクチュエータ 4 システム遅延 5 システム伝達特性メモリ 6 DFT計算手段 7 残留振動検出手段 8 係数修正手段 9 参照信号発生手段 10 参照正弦波生成手段 11 測定窓計算手段 30 自動車のエンジン 31 FIRフィルタ係数メモリ 32 FIRフィルタ積和手段 33 アクチュエータ 34 システム遅延 35 システム伝達特性メモリ 36 システム伝達特性積和手段 37 残留振動検出手段 38 係数修正手段 39 参照信号発生手段 40 参照正弦波生成手段 41 測定窓計算手段 0 car engine 1 IDFT coefficient memory 2 IDFT calculation means 3 actuator 4 system delay 5 system transfer characteristic memory 6 DFT calculation means 7 residual vibration detection means 8 coefficient correction means 9 reference signal generation means 10 reference sine wave generation means 11 measurement window calculation Means 30 Automotive engine 31 FIR filter coefficient memory 32 FIR filter product sum means 33 Actuator 34 System delay 35 System transfer characteristic memory 36 System transfer characteristic product sum means 37 Residual vibration detection means 38 Coefficient correction means 39 Reference signal generation means 40 Reference sine Wave generation means 41 Measurement window calculation means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G10K 11/178 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G10K 11/178

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 評価点において振動あるいは騒音を消去
するためのアクチュエータ(制御用振動源あるいは制御
用音源)と、前記評価点での残留振動を検出する手段
と、前記アクチュエータの駆動出力を計算するIDFT
(逆離散的フーリエ変換)計算手段と、前記IDFTの
入力係数からなる係数メモリと、後に示すDFTの結果
からアクチュエータ駆動出力から評価点までのシステム
伝達特性を鑑みながら評価点での残留振動を無くすよう
に前記係数メモリを修正する係数修正手段と、前記シス
テム伝達特性をあらかじめ時間軸上の応答(インパルス
応答)として記憶しておくシステム伝達特性メモリと、
前記システム伝達特性メモリのデータをDFT(離散的
フーリエ変換)して周波数軸上での応答を計算するDF
T計算手段と、前記DFTの測定窓を消去目標の主要振
動の振動数から決定する測定窓決定手段とを備えたこと
を特徴とする能動型振動制御装置。
1. An actuator (control vibration source or control sound source) for eliminating vibration or noise at an evaluation point, a means for detecting residual vibration at the evaluation point, and a drive output of the actuator are calculated. IDFT
(Inverse Discrete Fourier Transform) calculating means, a coefficient memory consisting of the input coefficients of the IDFT, and a residual vibration at the evaluation point while considering the system transfer characteristic from the actuator drive output to the evaluation point from the DFT result described later. Coefficient correction means for correcting the coefficient memory, and a system transfer characteristic memory for storing the system transfer characteristic in advance as a response (impulse response) on the time axis,
DF for calculating the response on the frequency axis by DFT (Discrete Fourier Transform) of the data of the system transfer characteristic memory
An active vibration control device comprising: T calculation means; and measurement window determination means for determining the measurement window of the DFT from the frequency of the main vibration to be erased.
【請求項2】 消去目標の振動の振動周期、あるいは複
数の次数成分を消する場合には最も低い次数の振動周期
の整数倍をDFTの測定窓とする測定窓決定手段を備え
たことを特徴とする請求項1記載の能動型振動制御装
置。
2. A measurement window determining means for setting a vibration window of a vibration to be erased or a measurement window of DFT to be an integral multiple of the vibration cycle of the lowest order when eliminating a plurality of order components. The active vibration control device according to claim 1.
【請求項3】 消去目標の振動は1次からk次までと
し、IDFT計算手段の入力となる周波数をfi(ただ
し、fi=i/Ns/Ts、i=1,…,k,NsはI
DFTのサンプル数、TsはIDFTする入力のサンプ
リング周期)、fiの時刻nのCOS成分の係数をWi
1(n)、SIN成分の係数をWi2(n)、前記周波
数fiでのシステム伝達特性のCOS成分をCil、S
IN成分をCi2、評価点での残留誤差(振動あるいは
騒音)をe(n)とするとき、係数Wi1(n)、Wi
2(n)を(数8)とする係数修正手段を備えたことを
特徴とする請求項1記載の能動型振動制御装置。
3. The vibration of the erasing target is from the 1st to the kth, and the frequency to be input to the IDFT calculation means is fi (where fi = i / Ns / Ts, i = 1, ..., K, Ns is I
The number of DFT samples, Ts is the sampling period of the input for IDFT), and the coefficient of the COS component at time n of fi is Wi.
1 (n), the coefficient of the SIN component is Wi2 (n), and the COS component of the system transfer characteristic at the frequency fi is Cil, S
When the IN component is Ci2 and the residual error (vibration or noise) at the evaluation point is e (n), the coefficients Wi1 (n), Wi
2. The active vibration control device according to claim 1, further comprising coefficient correction means for setting 2 (n) to (Equation 8).
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