DE112012005713B4

DE112012005713B4 - Vorrichtung zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung

Info

Publication number: DE112012005713B4
Application number: DE112012005713.9T
Authority: DE
Inventors: c/o MITSUBISHI ELECTRIC CORP. Yano Atsuyoshi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2022-06-02
Anticipated expiration: 2032-01-21
Also published as: DE112012005713T5; CN103650030B; US20140126739A1; JPWO2013108294A1; US9230535B2; CN103650030A; JP5757346B2; WO2013108294A1

Abstract

Vorrichtung (100, 150) zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung, welche aufweist:ein Steuersignalfilter (103), das aus einem Signal mit einer Frequenz von von einer Vibrationsstörungsquelle (901) erzeugten Vibrationsstörungen ein Steuersignal erzeugt, das in sekundäre Vibrationsstörungen zur Herabsetzung der Vibrationsstörungen umzuwandeln ist;eine Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit (106, 202), die eine Aktualisierungsschrittgröße zum Bestimmen eines Aktualisierungsbetrags eines Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters (103) umgekehrt proportional zu einer Größe einer Verstärkung in einer Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz der Vibrationsstörungen berechnet, wobei die Übertragungscharakteristik auf einem Fortpflanzungspfad der sekundären Vibrationsstörungen ist; undeine Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit (107), die den Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters (103) auf der Grundlage der in der Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit (106, 202) berechneten Aktualisierungsschrittgröße aktualisiert.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung, die Vibrationsstörungen durch Erzeugen von sekundären Vibrationsstörungen, die ein Störungslöschungston gegen Vibrationsstörungen sind, reduziert.
Stand der Technik
Als eine Vorrichtung zum Reduzieren von Vibrationsstörungen durch Interferenz zwischen von einer Vibrationsstörungsquelle erzeugten Vibrationsstörungen und sekundären Vibrationsstörungen ist eine Vorrichtung zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung unter Verwendung eines adaptiven Sperrfilters (oder eines adaptiven Dämpfungsmaximums für eine einzelne Frequenz) bekannt. Bei einer derartigen Vorrichtung zur aktiven Vibrationsstörungsteuerung können die Amplitude und die Phase der sekundären Vibrationsstörungen eingestellt werden durch Aktualisieren eines Filterkoeffizienten des adaptiven Sperrfilters. Obgleich eine Aktualisierungsschrittgröße als ein Parameter zum Steuern eines Aktualisierungsbetrags des Filterkoeffizienten existiert, gibt es einen Fall, in welchem einer plötzlichen Änderung der Vibrationsstörungsquelle nicht gefolgt werden kann, wenn die Aktualisierungsschrittgröße ein konstanter Wert ist.
Um einem derartigen Problem zu begegnen, ist beispielsweise im Patentdokument 1 ein Verfahren offenbart, in welchem die Aktualisierungsschrittgröße in Abhängigkeit von der Änderungsrate der Frequenz der Vibrationsstörungen geändert wird. Weiterhin wird im Patentdokument 2 ein Verfahren offenbart, bei dem der Filterkoeffizient des adaptiven Sperrfilters auf der Grundlage einer Amplitude des Ausgangssignals des adaptiven Sperrfilters direkt vor einer Aktualisierung geändert wird.
Dokument des Standes der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nummer JP H08-261 277 A (Absatz 0033)
Patentdokument 2: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nummer JP 2000-99037 A (Absatz 0020)

US 2004/0 247 137 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum aktiven Kontrollieren von Vibrationsgeräuschen. Es werden dabei Filterkoeffizienten einer adaptiven Bandsperre sequenziell aktualisiert, um ein Fehlersignal basierend auf dem Fehlersignal und einem Referenzsignal zu minimieren, das durch Abziehen eines Signals, das ein Produkt eines Sinuskorrekturwertes und eines Referenzsinussignals darstellt, von einem Signal, das ein Produkt eines Cosinuskorrektivsignals und eines Referenzcosinussignals darstellt, erhalten wird.
Die DE 198 51 273 A1 beschreibt ein adaptives Regelungsverfahren für ein periodisches Signal. Es wird dabei ein Erzeugungsalgorithmus für ein adaptives Signal zur Erzeugung eines adaptiven Signals, das ein periodisches Signal bei einem Messpunkt beseitigt, und ein Erzeugungsalgorithmus für einen adaptiven Koeffizientenvektor zur Erneuerung der Amplituden und Phasen des adaptiven Signals eingesetzt.
Die US 5 386 372 A beschreibt ein Verfahren zur Kontrolle von Geräuschen in einem Fahrzeug. Eine Vielzahl von Pulssignalen, die auf den Antrieb einer Energieeinheit reagieren, werden direkt an entsprechende adaptive Steuerungskreise gegeben, die jeweils einen adaptiven digitalen Filter zum Kontrollieren von Komponenten periodischer oder semi-periodischer Schwingungen und Geräusche haben.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Jedoch tritt im vorgenannten Patentdokument 1, da eine Wirkung einer Übertragungscharakteristik auf einem sekundären Pfad für die Fortpflanzung der sekundären Vibrationsstörungen nicht berücksichtigt wird, ein Problem dahingehend auf, dass eine Wirkung des stabilen Herabsetzens der Vibrationsstörungen nicht erhalten werden kann. Beispielsweise wird in einem Fall, in welchem die Änderungsrate der Vibrationsstörungsfrequenz klein ist, aber die Verstärkung der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad groß wird, eine Aktualisierungsgröße des Filterkoeffizienten groß, so dass eine Divergenz auftreten kann. Umgekehrt wird in einem Fall, in welchem die Änderungsrate der Vibrationsstörungsfrequenz groß ist, aber die Verstärkung der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad klein ist, die Aktualisierungsgröße des Filterkoeffizienten übermäßig klein, so dass die Konvergenz langsam sein kann.
Zusätzlich wird auch im Patentdokument 2 eine Wirkung der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad nicht berücksichtigt, und es besteht das Problem, dass eine Wirkung des stabilen Herabsetzens der Vibrationsstörungen nicht erhalten werden kann. Weiterhin kann, wenn eine plötzliche Frequenzänderung der Vibrationsstörungen auftritt, eine angemessene Aktualisierungsschrittgröße für die Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad entsprechend der Frequenz nach der Änderung nicht unmittelbar bestimmt werden, so dass eine Verzögerung in der Konvergenz des Filterkoeffizienten ein Problem wird. Insbesondere tritt in einem Fall, in welchem die Frequenz der Vibrationsstörungen sich häufig ändert, ein bestimmter Verzögerungspegel immer auf, so dass eine Wirkung des Herabsetzens der Vibrationsstörungen nicht erhalten werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorgenannten Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe von dieser, eine Vorrichtung für eine aktive Vibrationsstörungssteuerung zu schaffen, die Vibrationsstörungen stabil herabsetzen kann.
Eine aktive Vorrichtung zur Vibrationsstörungssteuerung gemäß der Erfindung enthält: Ein Steuersignalfilter, das aus einem Signal mit einer Frequenz der von einer Vibrationsstörungsquelle erzeugten Vibrationsstörungen ein Steuersignal erzeugt, das in sekundäre Vibrationsstörungen zum Reduzieren der Vibrationsstörungen umzuwandeln ist; eine Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit, die eine Aktualisierungsschrittgröße zum Bestimmen eines Aktualisierungsbetrags eines Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters gemäß einer Größe einer Verstärkung in einer Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz der Vibrationsstörungen berechnet, wobei die Übertragungscharakteristik auf einem Fortpflanzungspfad der sekundären Vibrationsstörungen besteht; und eine Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit, die den Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters auf der Grundlage der in der Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit berechneten Aktualisierungsschrittgröße aktualisiert.
Zusätzlich enthält eine Vorrichtung zur aktiven Vibrationsstörungsteuerung gemäß der Erfindung: Ein Steuersignalfilter, das ein Steuersignal aus einem Signal mit einer Frequenz von Vibrationsstörungen, die von einer Vibrationsstörungsquelle erzeugt werden, erzeugt; eine Ausgabeeinheit für sekundäre Vibrationsstörungen, die aus dem Steuersignal umgewandelte, sekundäre Vibrationsstörungen erzeugt und ausgibt, um die Vibrationsstörungen herabzusetzen; eine Fehlererfassungseinheit, die einen Fehler zwischen den Vibrationsstörungen und den sekundären Vibrationsstörungen erfasst und den erfassten Fehler als ein Fehlersignal ausgibt; ein Bezugssignalfilter, das ein Bezugssignal aus dem Signal mit der Frequenz der Vibrationsstörungen erzeugt auf der Grundlage der Übertragungscharakteristik auf einem Pfad von den sekundären Vibrationsstörungen zu der Fehlererfassungseinheit; eine Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit, die eine Aktualisierungsschrittgröße zum Bestimmen des Aktualisierungsbetrags des Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters gemäß der Größe der Verstärkung der Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz der Vibrationsstörungen berechnet; und eine Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit, die den Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters auf der Grundlage der Aktualisierungsschrittgröße, des Bezugssignals und des Fehlersignals aktualisiert.
Wirkung der Erfindung
Bei einer Vorrichtung zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung nach der Erfindung wird der Filterkoeffizient aktualisiert auf der Grundlage der Aktualisierungsschrittgröße, die auf der Grundlage einer Größe einer Verstärkung einer Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz der Vibrationsstörungen berechnet wird, wobei die Übertragungscharakteristik auf dem Fortpflanzungspfad der sekundären Vibrationsstörungen besteht. Somit können eine Divergenz des Filterkoeffizienten oder eine Verzögerung der Konvergenz, die durch einen Einfluss der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad bewirkt werden, vermieden werden, so dass die Vibrationsstörungen stabil und wirksam herabgesetzt werden können.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung gemäß Ausführungsbeispiel 1.
2 ist ein Flussdiagramm, das eine Arbeitsweise gemäß Ausführungsbeispiel 1 zeigt.
3 illustriert ein Beispiel einer Frequenz/Verstärkungs-Charakteristik von sekundären Vibrationsstörungen gemäß Ausführungsbeispiel 1.
4 illustriert ein Beispiel, das einen Fehlerkonvergenzprozess gemäß Ausführungsbeispiel 1 zeigt.
5 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Verfahrens zur Bestimmung einer Aktualisierungsschrittgröße gemäß einer Frequenzänderung nach Ausführungsbeispiel 1.
6 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung gemäß Ausführungsbeispiel 2.
7 ist ein Flussdiagramm, das eine Arbeitsweise gemäß Ausführungsbeispiel 2 zeigt.
8 ist ein Blockschaltbild eines anderen Beispiels für eine Vorrichtung zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung gemäß Ausführungsbeispiel 2.

Ausführungsbeispiel zur Durchführung der Erfindung
Ausführungsbeispiel 1
Nachfolgend wird das Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung unter Verwendung von Figuren beschrieben. 1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung gemäß Ausführungsbeispiel 1. 2 ist ein Flussdiagramm, das eine Arbeitsweise gemäß Ausführungsbeispiel 1 zeigt. 3 illustriert ein Beispiel einer Frequenz/Verstärkungs-Charakteristik von sekundären Vibrationsstörungen gemäß Ausführungsbeispiel 1. 4 illustriert ein Beispiel, das einen Fehlerkonvergenzprozess gemäß Ausführungsbeispiel 1 zeigt. 5 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Verfahrens für die Bestimmung einer Aktualisierungsschrittgröße gemäß einer Frequenzänderung nach Ausführungsbeispiel 1.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Vorrichtung 100 zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung mit einer Ausgangsvorrichtung 200 für sekundäre Vibrationsstörungen (Ausgabeeinheit für sekundäre Vibrationsstörungen) und einem Vibrationsstörungssensor (Fehlererfassungseinheit) 300, die extern installiert sind, verbunden.
Die Vorrichtung 100 zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung, in die Frequenzinformationen über Vibrationsstörungen von einer Vibrationsstörungsquelle 901, die ein gesteuertes Objekt ist, eingegeben werden, gibt ein auf der Grundlage der eingegebenen Frequenzinformationen erzeugtes Steuersignal aus. Die Frequenzinformationen können beispielsweise in dem Fall, in welchem die Vibrationsstörungsquelle eine Automobilmaschine ist, durch ein solches Verfahren erhalten werden, bei dem eine Drehfrequenz einer Maschine auf der Grundlage der Periode von Zündungsimpulsen gemessen wird, und dann wird eine Konstantenmultiplikation der Drehfrequenz gemäß der Drehfolge der die betroffenen Vibrationsstörungen erzeugenden Maschine durchgeführt. Und in dem Fall eines von einem elektrischen Motor angetriebenen Ventilators kann die Frequenz von betroffenen NZ-Störungen auf der Grundlage der Anzahl von Motorpolen, der Frequenz einer Energieversorgung und der Anzahl von Ventilatorschaufeln usw. erhalten werden. Zum Erhalten der vorbeschriebenen Frequenzinformationen können Mittel, die für die betroffenen Vibrationsstörungen geeignet sind, verwendet werden.
Eine Ausgangsvorrichtung 200 für sekundäre Vibrationsstörungen wandelt das von der aktiven Vibrationsvorrichtung 100 eingegebene Steuersignal in sekundäre Vibrationsstörungen zum Auslöschen der von der Vibrationsstörungsquelle 901 erzeugten Vibrationsstörungen um und gibt die sekundären Vibrationsstörungen aus. Die Vorrichtung wird beispielsweise durch einen Lautsprecher oder einen Aktuator usw. realisiert. Die von der Ausgangsvorrichtung 200 für sekundäre Vibrationsstörungen ausgegebenen sekundären Vibrationsstörungen pflanzen sich durch einen sekundären Pfad 902 fort und treten in Interferenz mit den von der Vibrationsstörungsquelle erzeugten Vibrationsstörungen, so dass die betroffenen Vibrationsstörungen herabgesetzt werden. Hier ist der sekundäre Pfad 902 definiert als ein Pfad, durch den sich die von der Ausgangsvorrichtung 200 für sekundäre Vibrationsstörungen ausgegebenen sekundären Vibrationsstörungen zu dem Vibrationsstörungssensor 300 hin fortpflanzen.
Der Vibrationsstörungssensor 300 erfasst einen Fehler, der eine durch die Interferenz zwischen den sekundären Vibrationsstörungen und den Vibrationsstörungen erzeugte Restvibrationsstörung ist, gibt den erfassten Fehler als ein Fehlersignal e(n) zu der Vorrichtung 100 für aktive Vibrationsstörungsteuerung aus, und wird beispielsweise unter Verwendung eines Mikrofons, eines Vibrationssensors oder eines Beschleunigungsmessers usw. realisiert.
Als nächstes wird eine detaillierte Konfiguration einer Vorrichtung 100 für aktive Vibrationsstörungssteuerung beschrieben. Die Vorrichtung 100 für aktive Vibrationsstörungssteuerung enthält einen Cosinuswellengenerator 101, einen Sinuswellengenerator 102, ein Steuersignalfilter 103, einen Speicher 104 für einen charakteristischen Parameter des sekundären Pfads, ein Bezugssignalfilter 105, eine Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 106 und eine Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 107.
Der Cosinuswellengenerator 101 ist ein Signalgenerator, der ein Cosinuswellensignal entsprechend von außen eingegebenen Frequenzinformationen erzeugt. Der Cosinuswellengenerator 101 gibt das erzeugte Cosinuswellensignal zu dem Steuersignalfilter 103 aus.
Der Sinuswellengenerator 102 ist ein Signalgenerator, der ein Sinuswellensignal entsprechend von außen eingegebenen Frequenzinformationen erzeugt. Der Sinuswellengenerator 102 gibt das erzeugte Sinuswellensignal zu dem Steuersignalfilter 103 aus. Das Sinuswellensignal und das Cosinuswellensignal sind die Signale, die Frequenzen der Vibrationsstörungen haben.
Das Steuersignalfilter 103 ist ein Filter, das das Steuersignal durch Filtern des Cosinuswellensignals von dem Cosinuswellensignalgenerator 101 und das Sinuswellensignal von dem Sinuswellensignalgenerator 102 zusammensetzt. Das Steuersignal, das später im Einzelnen beschrieben wird, ist ein in die sekundären Vibrationsstörungen zum Herabsetzen der Vibrationsstörungen umzuwandelndes Signal.
Der Speicher 104 für den charakteristischen Parameter des sekundären Pfades (Speichereinheit) speichert die Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad entsprechend der Frequenz der Vibrationsstörungen als einen charakteristischen Parameter des sekundären Pfads. Die Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik entsprechend jeder Frequenz kann vorher gemessen werden durch Durchführen eines Experiments usw.. Der Speicher 104 für einen charakteristischen Parameter des sekundären Pfads speichert beispielsweise Frequenzinformationen und charakteristische Parameter des sekundären Pfads in einem Tabellenformat. Wenn Frequenzinformationen über die Vibrationsstörungen eingegeben werden, gibt der Speicher 104 für charakteristische Parameter des sekundären Pfads einen charakteristischen Parameter des sekundären Pfads entsprechend einer eingegebenen Frequenz zu dem Bezugssignalfilter 105 und der Aktualisierungsschrittgrößen-Steuereinheit 106 aus. Eine Konfiguration ist möglich, bei der die Frequenzinformationen in das Bezugssignalfilter 105 und die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 106 eingegeben werden. In diesem Fall erhalten das Bezugssignalfilter 105 und die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 106, in die die Frequenzinformationen eingegeben werden, den charakteristischen Parameter des sekundären Pfads entsprechend den eingegebenen Frequenzinformationen von dem Speicher 104 für charakteristische Parameter des sekundären Pfads.
Das Bezugssignalfilter 105 ist ein Filter, in welchem Bezugssignale, die auf die Vibrationsstörungen bezogenen Signale sind, auf der Grundlage eines Cosinuswellensignals von dem Cosinuswellensignalgenerator, eines Sinuswellensignals von dem Sinuswellensignalgenerator und eines Parameters der Übertragungscharakteristik von dem Speicher 104 für Charakteristikparameter des sekundären Pfads zusammengesetzt werden. Das Bezugssignalfilter 105 gibt die zusammengesetzten Bezugssignale zu der Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 107 aus.
Die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 106 berechnet eine Aktualisierungsschrittgröße, die ein Parameter zum Steuern eines Aktualisierungsbetrags von Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters 103 ist, auf der Grundlage eines Wertes des charakteristischen Parameters des sekundären Pfads, der von dem Speicher 104 für den charakteristischen Parameter des sekundären Pfads ausgegeben wurde, und gibt das Ergebnis zu der Koeffizientenaktualisierungseinheit 107 aus. Das heißt, die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 106 berechnet die Aktualisierungsschrittgröße gemäß der Größe einer Verstärkung der Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz der Vibrationsstörungen, wobei die Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad ist, durch den sich die sekundären Vibrationsstörungen fortpflanzen. Die Aktualisierungsschrittgröße kann als ein Schrittgrößenparameter bezeichnet werden.
Die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 107 aktualisiert die Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters 103 auf der Grundlage der in der Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 106 berechneten Aktualisierungsschrittgröße. Genauer gesagt, die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 107 aktualisiert unter Verwendung eines adaptiven Algorithmus wie des LMS (kleinste mittlere Quadrate)-Algorithmus die Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters 103 auf der Grundlage des Fehlersignals von dem Vibrationssensor 300, der Bezugssignale von dem Bezugssignalfilter 105 und der Aktualisierungsschrittgröße von der Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 106.
Als nächstes wird die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels 1 der Erfindung unter Verwendung von 1 und 2 beschrieben.
Zuerst werden Informationen, die eine Frequenz f(n) der Vibrationsstörungen darstellen, in den Cosinuswellengenerator 101, den Sinuswellengenerator 102 und den Speicher 104 für charakteristische Parameter des sekundären Pfads eingegeben, die in der aktiven Vibrationsvorrichtung 100 vorgesehen sind (Schritt S1). Dann geben der Cosinuswellengenerator 101 und der Sinuswellengenerator 102 eine Cosinuswelle xo(n) der Frequenz entsprechend den eingegebenen Frequenzinformationen und eine Sinuswelle x₁(n) der Frequenz entsprechend den eingegebenen Frequenzinformationen zu dem Steuersignalfilter 103 und dem Bezugssignalfilter 105 aus (Schritt S2). Hier ist n eine positive ganze Zahl. Es kann festgestellt werden, dass die Cosinuswelle xo(n) und die Sinuswelle x1(n) Signale mit Frequenzen der von der Vibrationsstörungsquelle erzeugten Vibrationsstörungen sind.
Das Steuersignalfilter 103 führt, wenn die Cosinuswelle xo(n) und die Sinuswelle x₁(n) eingegeben werden, einen Prozess durch, bei dem die Cosinuswelle xo(n) und die Sinuswelle x₁(n) mit einem Steuersignalfilterkoeffizienten wo(n) bzw. einem Steuersignalfilterkoeffizienten w₁(n) multipliziert werden. Dann führt das Steuersignalfilter 103 eine Additionsverarbeitung der Cosinuswelle xo(n) und der Sinuswelle x₁(n) nach der Multiplikation durch, um ein Steuersignal d(n) zu erzeugen, und gibt es zu der Ausgangsvorrichtung 200 für sekundäre Vibrationsstörungen aus (Schritt S3). Das Steuersignal d(n) wird in der folgenden Gleichung (1) ausgedrückt. $d (n) = w_{0} (n) x_{0} (n) + w_{1} (n) x_{1} (n)$
Die Ausgangsvorrichtung 200 für sekundäre Vibrationsstörungen wandelt das Steuersignal d(n), das von dem Steuersignalfilter 103 ausgegeben wird, in die sekundären Vibrationsstörungen um und gibt sie aus (Schritt S4).
Die von der Ausgangsvorrichtung 200 für sekundäre Vibrationsstörungen ausgegebenen sekundären Vibrationsstörungen pflanzen sich durch den sekundären Pfad 902 fort. Die durch die Übertragungscharakteristik des sekundären Pfads 902 beeinflussten sekundären Vibrationsstörungen treten in Interferenz mit den von der Vibrationsstörungsquelle 901 erzeugten Vibrationsstörungen und setzen dann die Vibrationsstörungen herab. Der Vibrationsstörungssensor 300 erfasst die verringerten Vibrationsstörungen, das heißt, das Additionsergebnis der sekundären Vibrationsstörungen und der Vibrationsstörungen, was einen Fehler aus einer Restvibrationsstörung bedeutet, und erzeugt ein Fehlersignal e(n), das den Fehler darstellt (Schritt S5). Der Vibrationsstörungssensor 300 gibt das erzeugte Fehlersignal e(n) zu der Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 107 in der Vorrichtung 100 für aktive Vibrationsstörungsteuerungssteuerung aus.
Die Speichereinheit 104 für charakteristische Parameter des sekundären Pfads gibt, wenn die Frequenz f(n) der Vibrationsstörungen darstellende Informationen eingegeben werden, die Informationen über die Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz f(n) als Übertragungscharakteristikparameter Co(f(n)) und C₁(f(n)) zu dem Bezugssignalfilter 105 und der Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 106 aus (Schritt S6), wobei die Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad 902 ist, durch den sich die sekundären Vibrationsstörungen fortpflanzen. Hier werden die Übertragungscharakteristikparameter Co(f(n)) und C₁(f(n)) in der folgenden Gleichung (2) unter Verwendung einer Amplitudenantwort A(f(n)) und einer Phasenantwort θ(f(n)) für jede Frequenz dargestellt. $\begin{array}{l} C_{0} (f (n)) = A (f (n)) cos θ (f (n)) \\ C_{1} (f (n)) = A (f (n)) sin θ (f (n)) \end{array}$
Die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 106 berechnet die Aktualisierungsschrittgröße µ1(n) auf der Grundlage der Übertragungscharakteristikparameter Co(f(n)) und C₁(f(n)), die von der Speichereinheit 104 für charakteristische Parameter des sekundären Pfads ausgegeben wurden, und das Ergebnis wird zu der Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 107 ausgegeben (Schritt S7). Die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 106 berechnet beispielsweise, wie in der folgenden Gleichung (3) gezeigt ist, die Aktualisierungsschrittgröße µ₁(n) in Abhängigkeit von den Größen der Übertragungscharakteristikparameter Co(f(n)) und C₁(f(n)). Hier sind µ(n) und a Konstanten, die in den Bereichen µ(n) > 0 und a ≥ 0 beliebig definiert werden können. $μ_{1} (n) = \frac{μ (n)}{{| C_{0}^{2} (f (n)) + C_{1}^{2} (f (n)) |}^{a}}$
Der Nenner auf der rechten Seite der Gleichung (3) stellt die Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad 902 entsprechend der Frequenz f(n) der Vibrationsstörungen dar. Das heißt, die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 106 berechnet eine Aktualisierungsschrittgröße µ₁, die umgekehrt proportional zu der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz f(n) der Vibrationsstörungen ist, wobei die Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad 902 ist, auf dem sich die sekundären Vibrationsstörungen fortpflanzen.
Hier stellt, wenn a = 1 ist, der Nenner auf der rechten Seite der Gleichung (3) die Verstärkung der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad 902 dar, und die Aktualisierungsschrittgröße µ₁(n) ist umgekehrt proportional zu der Verstärkung der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad 902. Daher wird, wenn die Verstärkung der Übertragungscharakteristik groß ist, die Aktualisierungsschrittgröße µ₁ jedes Mal herabgesetzt, wenn die Filterkoeffizienten aktualisiert werden, so dass verhindert wird, dass die Filterkoeffizienten divergieren, und wenn die Verstärkung der Übertragungscharakteristik klein ist, wird die Aktualisierungsschrittgröße µ₁ jedes Mal vergrößert, wenn die Filterkoeffizienten aktualisiert werden, so dass verhindert wird, dass die Konvergenz langsamer wird. Indem die Aktualisierungsschrittgröße auf diese Weise berechnet wird, wird der Einfluss der Verstärkung der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad 902 eliminiert, so dass die Vibrationsstörungen effektiv herabgesetzt werden können.
Wenn das Bezugssignalfilter 105 die von dem Cosinuswellengenerator 101 eingegebene Cosinuswelle Xo(n) und die von dem Sinuswellengenerator 102 eingegebene Sinuswelle X₁(n) empfängt und die Übertragungscharakteristikparameter Co(f(n)) und C₁(f(n)) von der Speichereinheit 104 für Übertragungscharakteristikparameter des sekundären Pfads erhält, erzeugt sie Bezugssignale ro(n) und r₁(n) wie in der nachfolgenden Gleichung (4) gezeigt, die sich auf die von der Vibrationsstörungsquelle erzeugten Vibrationsstörungen beziehen, und gibt sie zu der Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 107 aus (Schritt S8). Das heißt, das Bezugssignalfilter 105 erzeugt die Bezugssignale r₀(n) und r₁(n) aus den Signalen x₀(n) und x₁(n), die Frequenzen der Vibrationsstörungen haben, auf der Grundlage der Übertragungscharakteristik des sekundären Pfads von der Ausgangsvorrichtung 200 für sekundäre Vibrationsstörungen zu dem Vibrationsstörungssensor 300. $\begin{array}{l} r_{0} (n) = C_{0} (ƒ (n)) x_{0} (n) - C_{1} (ƒ (n)) x_{1} (n) \\ r_{1} (n) = C_{1} (ƒ (n)) x_{0} (n) - C_{0} (ƒ (n)) x_{1} (n) \end{array}$
Die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 107 aktualisiert aufeinanderfolgend Filterkoeffizienten w₀(n) und w₁(n) des Steuersignalfilters 103, wie in der nachfolgenden Gleichung (5) gezeigt ist, auf der Grundlage des von dem Vibrationsstörungssensor 300 ausgegebenen Fehlersignals e(n), der von der Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 106 ausgegebenen Aktualisierungsschrittgrößen µ₁(n) und der von dem Bezugssignalfilter 105 ausgegebenen Bezugssignale r₀(n) und r₁(n) (Schritt S9). $\begin{array}{l} w_{0} (n + 1) = w_{0} (n) + μ_{1} (n) r_{0} (n) e (n) \\ w_{1} (n + 1) = w_{1} (n) + μ_{1} (n) r_{1} (n) e (n) \end{array}$
Hier wird unter Verwendung von 3 und 4 der Grund erläutert, weshalb die Vibrationsstörungen stabil und effektiv herabgesetzt werden können durch Aktualisieren der Filterkoeffizienten w₀(n) und w₁(n) des Steuersignalfilters 103 unter Verwendung der Aktualisierungsschrittgröße µ₁(η) gemäß der Verstärkung der Übertragungscharakteristik des sekundären Pfads 902 entsprechend der Frequenz f(n) der Vibrationsstörungen.
3 zeigt ein Diagramm einer Frequenz/Verstärkungs-Charakteristik von sekundären Vibrationsstörungen, und die horizontale Achse zeigt die Frequenz f(n), und die vertikale Achse zeigt die Verstärkung in der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad. A, B und C sind die Übertragungscharakteristiken auf sekundären Pfaden, die verschieden voneinander sind, und die Übertragungscharakteristiken sind jeweils unterschiedlich in der Verstärkung abhängig von der Frequenz f(n). Beispielsweise ist in dem Fall der Frequenz f₁ die Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik in abnehmender Reihenfolge der sekundären Pfade A, B und C. Weiterhin zeigt 4 ein Diagramm hinsichtlich eines Konvergenzvorgangs von Fehlern zwischen den sekundären Vibrationsstörungen, die sich in jedem in 3 gezeigten, sekundären Pfad A, B und C fortpflanzen, und den Vibrationsstörungen, die von der Vibrationsstörungsquelle erzeugt wurden, wenn eine selbe Aktualisierungsschrittgröße verwendet wird. Und die horizontale Achse zeigt die Zeit, und die vertikale Achse zeigt die Fehleramplitude. In dem Beispiel von 4 ist die Konvergenzgeschwindigkeit in abnehmender Reihenfolge der sekundären Pfade A, B und C, das heißt, in abnehmender Reihenfolge der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik, und somit ist ersichtlich, dass die Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik die Konvergenz des Fehlers beeinflusst.
Daher sollten, um die Konvergenzgeschwindigkeit unabhängig von der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad konstant zu machen, die Filterkoeffizienten unter Verwendung der Aktualisierungsschrittgröße gemäß der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad aktualisiert werden. Das heißt, durch Verwendung der Aktualisierungsschrittgröße gemäß der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik auf jedem der sekundären Pfade A, B und C kann die Konvergenzgeschwindigkeit in jedem sekundären Pfad vergleichbar gemacht werden. Zusätzlich kann, wie bereits beschrieben wurde, da die Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad sich in Abhängigkeit von der Frequenz ändert, um die Vibrationsstörungen unabhängig von der Frequenz stabil und effektiv herabzusetzen, die Aktualisierungsschrittgröße gemäß der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz, jedes Mal wenn sie sich ändert, wieder berechnet werden. Die Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik entsprechend jeder Frequenz kann vorher durch ein Experiment usw. erhalten werden.
Weiterhin wird die Arbeitsweise auch in einem Fall beschrieben, in welchem die Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik sich plötzlich ändert aufgrund einer plötzlichen Änderung der Frequenz. Beispielsweise wird in dem Fall, des in 3 gezeigten sekundären Pfads C angenommen, dass die Frequenz der Vibrationsstörungen sich plötzlich von f2 in f3 ändert. Hier wird angenommen, dass eine optimale Aktualisierungsschrittgröße vor der Frequenzänderung (Frequenz f2) gleich µa ist, und eine optimale Aktualisierungsschrittgröße nach der Frequenzänderung (Frequenz f3) gleich µb ist. Bei dem vorbeschriebenen herkömmlichen Verfahren, bei dem die Aktualisierungsschrittgröße durch Beobachten der Amplitude des Ausgangssignals des adaptiven Sperrfilters bestimmt wird, ändert sich die Amplitude des Ausgangssignals allmählich von der auf die Frequenz f2 eingestellten Amplitude zu der durch die Frequenz f3 eingestellten Amplitude, so dass die Aktualisierungsschrittgröße sich langsam von µa in µb ändert, wie durch L1 in 5 gezeigt ist. Daher wird eine Verzögerung in einem gewissen Ausmaß erzeugt, bis eine optimale Aktualisierungsschrittgröße als Antwort auf die Änderung der Frequenz gegeben ist.
Demgegenüber erhält die Aktualisierungsgrößen-Berechnungseinheit 106 nach dem Ausführungsbeispiel die Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz f3 nach einer Änderung als Übertragungscharakteristikparameter C₀(f3) und C₁(f3) von dem Speicher 104 für Übertragungscharakteristikparameter, verwendet die vorgenannte Gleichung (3) und berechnet unmittelbar die Aktualisierungsschrittgröße µb, wie durch L2 in 5 angezeigt ist, direkt nach der Änderung der Frequenz von f2 in f3, so dass eine optimale Aktualisierungsschrittgröße direkt nach der Änderung der Frequenz verwendet werden kann.
Somit können in einem Fall der Änderung der Frequenz der Vibrationsstörungen, da die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 106 die Aktualisierungsschrittgröße sofort gemäß der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz nach einer Änderung berechnen kann, die Vibrationsstörungen mit der Frequenz nach der Änderung schnell und stabil herabgesetzt werden.
Zusätzlich ändert sich in dem in 3 gezeigten sekundären Pfad A in einem Fall, in welchem sich die Frequenz der Vibrationsstörungen plötzlich von f2 in f3 ändert, die Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik vor und nach der Frequenzänderung nicht sehr, so dass der Wert der Aktualisierungsschrittgröße sich nicht stark ändert. Somit können die Vibrationsstörungen stabil herabgesetzt werden, und die Divergenz der Filterkoeffizienten, die durch große Änderung der Aktualisierungsschrittgröße bewirkt wird, kann vermieden werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, werden gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung die Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters auf der Grundlage der Aktualisierungsschrittgröße, die gemäß der Änderung der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz der Vibrationsstörungen bestimmt wird, aktualisiert, so dass die Divergenz der Filterkoeffizienten und die Verzögerung der Konvergenz, die in Abhängigkeit von der Übertragungscharakteristik des sekundären Pfads bewirkt wird, vermieden werden können, und die Vibrationsstörungen können stabil und effektiv herabgesetzt werden.
Weiterhin wird selbst in einem Fall, in welchem die Frequenz der Vibrationsstörungen sich plötzlich ändert, die Aktualisierungsschrittgröße gemäß der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz nach der Änderung unmittelbar berechnet, so dass die Vibrationsstörungen mit der Frequenz nach der Änderung schnell und stabil herabgesetzt werden können.
Die vorstehende Erläuterung wurde unter der Annahme gegeben, dass die Ausgangsvorrichtung für sekundäre Vibrationsstörungen und der Vibrationsstörungssensor 300 außerhalb der Vorrichtung 100 für aktive Vibrationsstörungssteuerung verbunden sind. Jedoch kann eine Konfiguration, bei der sie innerhalb der Vorrichtung 100 für aktive Vibrationsstörungssteuerung vorgesehen sind, möglich sein.
Ausführungsbeispiel 2
Nachfolgend wird das Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung unter Verwendung von Figuren erläutert. 6 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung für aktive Vibrationsstörungssteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel 2. 7 ist ein Flussdiagramm, das eine Arbeitsweise gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 zeigt. 8 ist ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung für aktive Vibrationsstörungssteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel 2.
Wie in 6 gezeigt ist, enthält eine Vorrichtung 150 für aktive Vibrationsstörungssteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 einen Cosinuswellengenerator 101, einen Sinuswellengenerator 102, ein Steuersignalfilter 103, einen Speicher 104 für charakteristische Parameter eines sekundären Pfads, ein Bezugssignalfilter 105, eine Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 107, eine Übertragungscharakteristik-Änderungsraten-Berechnungseinheit 201 und eine Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 202. Es ist festzustellen, dass Teile entsprechend den Komponenten der Vorrichtung für aktive Vibrationsstörungsteuerung nach dem Ausführungsbeispiel 1 mit denselben Bezugszeichen wie den in 1 verwendeten bezeichnet sind, und die Beschreibung von diesen wird weggelassen.
Die Übertragungscharakteristik-Änderungsraten-Berechnungseinheit 201 berechnet die Änderungsrate der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik gemäß der Frequenzänderung der Vibrationsstörungen (nachfolgend einfach als Übertragungscharakteristik-Änderungsrate bezeichnet) auf der Grundlage des von dem Speicher 104 für Charakteristikparameter des sekundären Pfads erhaltenen Übertragungscharakteristikparameters, und gibt die Rate zu der Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 202 aus.
Die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 202 berechnet eine Aktualisierungsschrittgröße auf der Grundlage eines Werts eines Übertragungscharakteristikparameters des sekundären Pfads, der von dem Speicher 104 für Übertragungsparameter des sekundären Pfads ausgegeben wurde, und einer Übertragungscharakteristik-Änderungsrate, die von der Übertragungscharakteristik-Änderungsraten-Berechnungseinheit 201 ausgegeben wurde, und gibt die Aktualisierungsschrittgröße zu der Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 107 aus.
Als Nächstes wird eine Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels 2 der Erfindung unter Verwendung von 6 und 7 erläutert. Da die Schritte S01 bis S05, S08 und S09 in 7 jeweils den Schritten S1 bis S5, S8 und S9 in 2, die für das Ausführungsbeispiel 1 erläutert wurden, entsprechen, wird die Erläuterung weggelassen.
Der Speicher 104 für Übertragungsparameter des sekundären Pfads gibt, wenn die Frequenz f(n) der Vibrationsstörungen darstellende Informationen eingegeben werden, Übertragungscharakteristikparameter Co(f(n)) und C₁(f(n)) zu dem Bezugssignalfilter 105, der Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 107 und der Übertragungscharakteristik-Änderungsraten-Berechnungseinheit 201 aus (Schritt S06).
Die Übertragungscharakteristik-Änderungsraten-Berechnungseinheit 201 berechnet eine Übertragungscharakteristik-Änderungsrate C_r(n) auf der Grundlage der Übertragungscharakteristikparameter C₀(f(n)) und C₁(f(n)), die von dem Speicher 104 für Übertragungsparameter des sekundären Pfads ausgegeben wurden, und gibt sie zu der Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 202 aus Schritt (S07A).
Wenn die Frequenz der Vibrationsstörungen sich von f(n-T) in f(n) ändert, wird die Übertragungscharakteristik-Änderungsrate C_r(n) in der nachfolgenden Gleichung (6) ausgedrückt. Hier sind b und T vorbestimmte Konstanten, die b ≥ 0 bzw. T > 0 genügen. $C r (n) = {| C_{0} (ƒ (n)) - C_{0} (ƒ (n - T)) |}^{b} + {| C_{1} (ƒ (n)) - C_{1} (ƒ (n - T)) |}^{b}$
Die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 202 berechnet eine Aktualisierungsschrittgröße µ₂(n), die ein Parameter zum Steuern einer Aktualisierungsgröße der Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters 103 ist, auf der Grundlage der Übertragungscharakteristikparameter Co(f(n)) und C₁(f(n)) des sekundären Pfads, die von dem Speicher 104 für Übertragungsparameter des sekundären Pfads ausgegeben wurden, und der Übertragungscharakteristik-Änderungsrate C_r(n), die in der Übertragungscharakteristik-Änderungsraten-Berechnungseinheit 201 berechnet wurde, und gibt die Aktualisierungsschrittgröße µ₂(n) zu der Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 107 aus (Schritt S07B). Genauer gesagt, die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 202 berechnet µ₁(n) anhand der vorgenannten Gleichung (3) unter Verwendung der Übertragungscharakteristikparameter Co(f(n)) und C₁(f(n)) des sekundären Pfads, und berechnet die Aktualisierungsschrittgröße µ₂(n) beispielsweise anhand der folgenden Gleichung (7). Hier ist g(n) ein Korrekturwert, der auf der Grundlage der Übertragungscharakteristik-Änderungsrate C_r(n) bestimmt wird, und q ist eine vorbestimmte Konstante, die q ≥ 0 genügt. Das heißt, die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 202 berechnet die Aktualisierungsschrittgröße µ₂(n) auf der Grundlage der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad und der Änderungsrate der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik. $μ_{2} (n) = μ_{1} (n) {g (n) + q}$
Mit anderen Worten, die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 202 berechnet eine korrigierte Aktualisierungsschrittgröße µ₂(n) durch Korrigieren der Aktualisierungsschrittgröße µ₁(n), die auf der Grundlage der Übertragungscharakteristikparameter Co(f(n)) und C₁(f(n)) berechnet wurde, unter Verwendung eines Korrekturwerts g(n), der auf der Grundlage der Übertragungscharakteristik-Änderungsrate C_r(n) berechnet wurde. Hier kann der Korrekturwert g(n) wie beispielsweise in der folgenden Gleichung (8) gezeigt ist, eine lineare Funktion der Übertragungscharakteristik-Änderungsrate C_r(n) sein, wobei h eine vorbestimmte Konstante ist, die h > 0 genügt. $g (n) = h \cdot C r (n)$
Weiterhin kann der Korrekturwert g(n) beispielsweise eine Stufenfunktion sein, die in der folgenden Gleichung (9) ausgedrückt ist, und m und der Schwellenwert TH sind vorbestimmte Konstanten, die m > 0 bzw. TH > 0 genügen. In diesem Fall weist die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 202 m dem Korrekturwert g(n) in dem Fall zu, wenn die Übertragungscharakteristikverstärkungs-Änderungsrate C_r(n) gleich dem oder größer als der in Gleichung (9) gezeigte Schwellenwert TH wird, und berechnet die Aktualisierungsschrittgröße µ2(n) anhand der Gleichung (7). Das heißt, in dem Fall, in welchem die Übertragungscharakteristik-Änderungsrate C_r(n) größer als der Schwellenwert TH wird, berechnet die Aktualisierungsschrittgrößenberechnungseinheit 202 die Aktualisierungsschrittgröße µ₂(n) auf der Grundlage der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik und der Änderungsrate der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik.
Somit vergrößert, wie aus den Gleichungen (7) bis (9) ersichtlich ist, die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 202 die Aktualisierungsschrittgröße µ₂(n), wenn die Übertragungscharakteristik-Änderungsrate C_r(n) zunimmt, und verkleinert die Aktualisierungsschrittgröße µ₂(n), wenn die Übertragungscharakteristik-Änderungsrate C_r(n) abnimmt. $g (n) = {\begin{matrix} 0 & C r (n) < T H \\ m & C r (n) \geq T H \end{matrix}$
Wie vorstehend beschrieben ist, wird gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung die Aktualisierungsschrittgröße, die gemäß der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik auf dem sekundären Pfad entsprechend der Frequenz der Vibrationsstörungen berechnet wird, durch den Korrekturwert, der auf der Grundlage der Änderungsrate der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik gemäß der Frequenzänderung der Vibrationsstörungen berechnet wird, so eingestellt, dass die Konvergenzgeschwindigkeit der Filterkoeffizienten stärker beschleunigt werden kann als in dem Fall des Ausführungsbeispiels 1.
Weiterhin verringert, direkt nachdem die Frequenzänderung der Vibrationsstörungen sich eingependelt hat, beispielsweise in dem Fall, in welchem die Übertragungscharakteristik-Änderungsrate sich von C_r(n) ≥ 0 in C_r(n) < 0 in der vorstehenden Gleichung (9) geändert hat, die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 202 die Aktualisierungsschrittgröße µ₂ nicht unmittelbar, sondern kann sie allmählich verringern. Beispielsweise kann durch eine Modifikation des Korrekturwerts, wie in der folgenden Gleichung (10) gezeigt, die Aktualisierungsschrittgröße µ₂(n) allmählich verringert werden. Hier ist g'(n) ein modifizierter Korrekturwert, und α ist eine vorbestimmte Konstante, die 0 < α < 1 genügt. $g' (n) = g' (n - 1) * α + g (n)$
Das heißt, wenn die Änderungsrate C_r(n) kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert wird, bestimmt die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 202, dass es ein Moment direkt nach dem Einpendeln der Frequenzänderung ist, und berechnet einen Korrekturwert anhand der vorstehenden Gleichung (10), und berechnet dann die Aktualisierungsschrittgröße µ₂(n) aus der vorstehenden Gleichung (7) unter Verwendung des berechneten Korrekturwerts g'(n). Dies ermöglicht, dass die Aktualisierungsschrittgröße µ₂(n) allmählich abnimmt, so dass die Filterkoeffizienten schnell konvergieren, und eine Wirkung des Herabsetzens der Vibrationsstörungen kann selbst in dem Fall erhöht werden, in welchem die Filterkoeffizienten direkt nach dem Einpendeln der Frequenzänderung nicht ausreichend konvergiert sind.
Die Vorrichtung 150 für aktive Vibrationsstörungssteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung kann so ausgebildet sein, dass sie einen Korrekturwertspeicher 203 enthält, in welchem die Übertragungscharakteristik-Änderungsraten C_r(n) assoziiert mit den Korrekturwerten gespeichert sind. Bei einer derartigen Konfiguration erhält die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 202, wenn die Übertragungscharakteristik-Änderungsrate C_r(n) von der Übertragungscharakteristik-Änderungsraten-Berechnungseinheit 201 ausgegeben wird, einen Korrekturwert entsprechend der ausgegebenen Übertragungscharakteristik-Änderungsrate C_r(n) von dem Korrekturwertspeicher 203. Und dann berechnet die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 201 die Aktualisierungsschrittgröße anhand der vorstehenden Gleichung (7) unter Verwendung des von dem Korrekturwertspeicher 203 erhaltenen Korrekturwerts, und gibt sie zu der Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 107 aus. Somit speichert der Korrekturwertspeicher 203 vorbestimmte Korrekturwerte, so dass ein Prozess zum Berechnen des Korrekturwerts in der Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit 202 nicht erforderlich ist, und die Aktualisierungsschrittgröße kann mit einem geringeren Rechenaufwand berechnet werden.
Bezugszeichenliste

100, 150: Vorrichtung für aktive Vibrationsstörungssteuerung
101: Cosinuswellengenerator
102: Sinuswellengenerator
103: Steuersignalfilter
104: Speicher für Übertragungscharakteristikparameter des sekundären Pfads
105: Bezugssignalfilter
106,202: Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit
107: Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit
200: Ausgangsvorrichtung für sekundäre Vibrationsstörungen
201: Übertragungscharakteristik-Änderungsraten-Berechnungseinheit
203: Korrekturwertspeicher
300: Vibrationsstörungssensor bzw. Fehlererfassungseinheit
901: Vibrationsstörungsquelle
902: sekundärer Pfad

Claims

Vorrichtung (100, 150) zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung, welche aufweist: ein Steuersignalfilter (103), das aus einem Signal mit einer Frequenz von von einer Vibrationsstörungsquelle (901) erzeugten Vibrationsstörungen ein Steuersignal erzeugt, das in sekundäre Vibrationsstörungen zur Herabsetzung der Vibrationsstörungen umzuwandeln ist; eine Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit (106, 202), die eine Aktualisierungsschrittgröße zum Bestimmen eines Aktualisierungsbetrags eines Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters (103) umgekehrt proportional zu einer Größe einer Verstärkung in einer Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz der Vibrationsstörungen berechnet, wobei die Übertragungscharakteristik auf einem Fortpflanzungspfad der sekundären Vibrationsstörungen ist; und eine Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit (107), die den Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters (103) auf der Grundlage der in der Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit (106, 202) berechneten Aktualisierungsschrittgröße aktualisiert.
Vorrichtung (100, 150) zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung nach Anspruch 1, bei der, wenn die Frequenz der Vibrationsstörungen sich ändert, die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit (106, 202) die Aktualisierungsschrittgröße umgekehrt proportional zu der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz nach der Änderung berechnet.
Vorrichtung (100, 150) zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin aufweisend einen Speicher (104), in welchem die Frequenz der Vibrationsstörungen und die Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz der Vibrationsstörungen miteinander assoziiert gespeichert werden, wobei die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit (106, 202) die Aktualisierungsschrittgröße unter Verwendung der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik entsprechend der aus dem Speicher (104) erhaltenen Frequenz der Vibrationsstörungen berechnet.
Vorrichtung (100, 150) zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin aufweisend eine Übertragungscharakteristik-Änderungsraten-Berechnungseinheit (201), die die Änderungsrate der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik gemäß einer Frequenzänderung der Vibrationsstörungen berechnet, wobei die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit (106, 202) die Aktualisierungsschrittgröße auf der Grundlage der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik und der in der Übertragungscharakteristik-Änderungsraten-Berechnungseinheit (201) berechneten Änderungsrate der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik berechnet.
Vorrichtung (100, 150) zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung nach Anspruch 4, bei der die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit (106, 202), wenn die Änderungsrate der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik größer als ein vorbestimmter Schwellenwert wird, die Aktualisierungsschrittgröße auf der Grundlage der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik und der Änderungsrate der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik berechnet.
Vorrichtung (100, 150) zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung nach Anspruch 5, bei der die Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit (106, 202) die Aktualisierungsschrittgröße herabsetzt, wenn die Änderungsrate der Größe der Verstärkung in der Übertragungscharakteristik kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert wird.
Vorrichtung (100, 150) zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin aufweisend ein Bezugssignalfilter (105), das ein Bezugssignal aus einem Signal mit der Frequenz der Vibrationsstörungen auf der Grundlage der Übertragungscharakteristik auf einem Fortpflanzungspfad der sekundären Vibrationsstörungen erzeugt, wobei die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit (107) den Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters (103) auf der Grundlage des Bezugssignals, der Aktualisierungsschrittgröße und eines Fehlersignals, das einen Fehler zwischen den sekundären Vibrationsstörungen und den Vibrationsstörungen darstellt, aktualisiert.
Vorrichtung (100, 150) zur aktiven Vibrationsstörungssteuerung, welche aufweist: ein Steuersignalfilter (103), das ein Steuersignal aus einem Signal mit einer Frequenz von von einer Vibrationsstörungsquelle (901) erzeugten Vibrationsstörungen erzeugt; eine Ausgangseinheit (200) für sekundäre Vibrationsstörungen, die aus dem Steuersignal umgewandelte sekundäre Vibrationsstörungen erzeugt und ausgibt, um die Vibrationsstörungen herabzusetzen; eine Fehlererfassungseinheit (300), die einen Fehler zwischen den Vibrationsstörungen und den sekundären Vibrationsstörungen erfasst und den erfassten Fehler als ein Fehlersignal ausgibt; ein Bezugssignalfilter (105), das ein Bezugssignal aus dem Signal mit der Frequenz der Vibrationsstörungen auf der Grundlage der Übertragungscharakteristik auf einem Pfad von der Ausgangseinheit für sekundäre Vibrationsstörungen zu der Fehlererfassungseinheit (300) erzeugt; eine Aktualisierungsschrittgrößen-Berechnungseinheit (106, 202), die eine Aktualisierungsschrittgröße zum Bestimmen eines Aktualisierungsbetrags des Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters (103) umgekehrt proportional zu einer Größe einer Verstärkung in der Übertragungscharakteristik entsprechend der Frequenz der Vibrationsstörungen berechnet; und eine Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit (107), die den Filterkoeffizienten des Steuersignalfilters (103) auf der Grundlage der Aktualisierungsschrittgröße, des Bezugssignals und des Fehlersignals aktualisiert.