DE19632230C2 - Adaptive Steuerung zur aktiven Geräuschminderung, Verwendung und Verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine adaptive Steuerung zur aktiven Be­ einflussung akustischer Signale, welche von mindestens einer akustischen Störquelle ausgehen, und beispielsweise zur Ge­ räuschminderung in dem Fahrgastinnenraum eines Kraftfahrzeuges und/oder zur Körperschallisolierung von Maschinen anwendbar ist, sowie Verwendung und Verfahren hierzu.

Die aktive Kompensation von akustischen Signalen, d. h. von Schall und Körperschall, hat sich in den letzten Jahren als eigenständiges Gebiet der Lärmbekämpfung etabliert. Bei dieser aktiven Kompensation akustischer Signale wird der Schall durch Überlagerung zusätzlicher Schwingungen, sogenanntem "Anti- Schall", gemindert.

Die aktive Kompensation von Schall ist von besonderer Bedeu­ tung, beispielsweise auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik sowie bei der aktiven Lagerung von Maschinen. In der Fahrzeugtechnik wird dabei die Schallkompensation dafür verwendet, den Schall beispielsweise innerhalb des Fahrgastinnenraums zu dämpfen bzw. zu minimieren. Bei einer bekannten adaptiven Steuerung, wie sie in "An Active Noise Control Algorithm for Controlling Multiple Sinusoids", Signal Processing/Algorithm, Newport Be­ ach, CA, USA, Active 95, 1995 July 06-08, S. 975-984 beschrie­ ben ist, werden Lautsprecher derart angesteuert, daß an einem Sensor in Form eines Mikrofons ein möglichst niedriger Pegel erfaßt wird, d. h. das von dem Sensor ausgehende und von der Steuerung empfangene Meßsignal wird durch die Steuerung mini­ miert.

Die technische Umsetzung dieses Prinzips ist allerdings er­ schwert durch die Übertragungseigenschaften der Mikrofone und der Aktoren (Kompensationslautsprecher) sowie der für die Steuerung notwendigen analogen und digitalen Filter. Darüber hinaus können sich die Übertragungseigenschaften der Sekundär­ strecke, d. h. des Übertragungsweges vom Ausgang der Steuerung über die Aktoren und die Sensoren zurück zum Eingang der Steu­ erung ändern. Diese Änderung der Übertragungseigenschaften der Sekundärstrecke kann beispielsweise durch eine Änderung äuße­ rer Einflüsse, wie beispielsweise Temperatur oder Luftfeuch­ tigkeit in dem Raum zwischen den Aktoren und Sensoren hervor­ gerufen werden.

Als Algorithmus zur adaptiven Einstellung von Filterkoeffi­ zienten dient oft der sogenannte LMS (Least Mean Square)-Algo­ rithmus, der nach der Methode der kleinsten Quadrate arbeitet. Eine adaptive Steuerung, welche den LMS-Algorithmus verwendet, ist in "Future of Active Sound and Vibration Control in Vehi­ cles", C. D. Bremigan, L. J. Eriksson, R. J. Eppli, E. S. Stroup, Newport Beach, CA, USA, Active 95, 1995 July 06-08, S. 791-801 beschrieben.

Bei den bisher bekannten aktiven adaptiven Steuerungen zur Ge­ räuschbeeinflussung beispielsweise im Fahrgastinnenraum eines Kraftfahrzeuges wurde versucht, die im Fahrgastinnenraum auf­ tretenden Schallwellen durch Kompensationslautsprecher auszu­ löschen bzw. zu minimieren. Ein im Fahrgastinnenraum des Fahr­ zeuges befindlicher Sensor nimmt dabei den im Innenraum auf­ tretenden Schallpegel auf und wandelt ihn in ein Meßsignal um, das der Steuerung zugeführt wird. Die Steuerung nimmt das Meß­ signal auf und steuert die Kompensationslautsprecher derart, daß das aufgenommene Meßsignal minimiert wird.

Eine vollständige Kompensation der Sensorsignale ist jedoch nicht immer wünschenswert. Die Kompensation von tieffrequenten Komponenten, beispielsweise von Motorgeräuschen in Fahrzeugen, kann dazu führen, daß höherfrequente Geräuschanteile, die vor­ her von den kompensierten Komponenten psychoakustisch verdeckt waren, hörbar werden und dadurch das Geräusch zwar objektiv leiser, subjektiv jedoch unangenehmer wird.

Aus der EP 0 684 594 A2 ist eine adaptive Steuerung mit einem Sensor bekannt, der beispielsweise ein Mikrofon zur Umwandlung eines akustischen Ausgangssignals und zur Abgabe eines Abwei­ chungssignals darstellt. Das Abweichungssignal wird durch Sub­ traktion eines Referenzsignales von dem durch den Sensor er­ faßten Signal erzeugt. Das sich ergebende Fehlersignal wird in einem Kohärenzfilter und das Referenzsignal wird in einem er­ sten Kohärenzfilter und das Referenzsignal in einem zweiten Kohärenzfilter gefiltert. Das Fehlersignal dient der Einstel­ lung eines adaptiven Filters, dessen Ausgangssignale gefiltert durch ein weiteres Kohärenzfilter einen Aktor steuert. Bei dieser adaptiven Steuerung weist das adaptive Filter weder ei­ nen Phasenschieber noch Wichtungsschaltungen auf.

In der DE 41 34 130 C2 ist eine Vorrichtung zum Aufweiten und Ausbalancieren von Schallfeldern beschrieben, bei der eine Schallsignalquelle, beispielsweise ein Magnetband-Wiedergabe­ gerät oder ein Radioempfänger, Basisschallsignale abgibt, die in einer Korrektureinrichtung zur Abgabe an in einer Fahrgast­ zelle angebrachte Lautsprecher umgewandelt werden. eine Um­ wandlung akustischer Signale in ein elektrisches Meßsignal ist hierbei nicht vorgesehen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine adaptive Steue­ rung zu schaffen, welche die niederfrequenten Anteile eines akustischen Geräusches auf vorbestimmte Werte einstellt.

Diese Aufgabe wird durch die adaptive Steuerung mit den im Pa­ tentanspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch das adaptive Steuerungsverfahren mit den im Patentanspruch 21 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den nachge­ ordneten Ansprüchen angegeben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die erfindungsgemäße adaptive Steuerung eine sehr hohe Rechengeschwindigkeit aufweist, so daß die Einstellzeiten der adaptiven Filter sehr kurz sind und die adaptive Steuerung den sich schnell ändernden Referenzsignalen, beispielsweise der Motordrehzahl, folgen kann.

Die bei der Steuerung verwendeten Filter, welche die Sekundär­ strecken nachbilden, bilden lediglich die Amplituden- und Pha­ senänderungen eines sinusförmigen Referenzsignales nach, so daß die Rechenkomplexität der erfindungsgemäßen adaptiven Steuerung im Vergleich zu herkömmlichen adaptiven Steuerungen, welche FIR-Filter mit einer hohen Koeffizientenzahl zur Nach­ bildung der Sekundärstrecken verwenden, erheblich vermindert ist. Aufgrund ihrer geringen Rechenkomplexität ist darüber hinaus die erfindungsgemäße adaptive Steuerung in der Lage, eine Vielzahl von Sekundärstrecken gleichzeitig zu steuern.

Die Erfindung wird unter Bezugsnahme auf die beigefügten Figu­ ren zur Erläuterung weiterer Merkmale am Beispiel einer adap­ tiven Steuerung in einem Kraftfahrzeug beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Steuerungs­ systems mit der erfindungsgemäßen adaptiven Steuerung zur Beeinflussung des akustischen Geräu­ sches im Fahrgastinnenraum eines Kraftfahrzeuges;

Fig. 2 eine Detaildarstellung der adaptiven Steuerung für die Beeinflussung einer einzelnen Sinuskomponente.

Zunächst wird der Aufbau der adaptiven Steuerung unter Bezug­ nahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Anwendung der erfindungsgemäßen adaptiven Steuerung zur Geräuschbeeinflussung in einem Kraftfahrzeug 1 auf. Das Kraftfahrzeug 1 weist einen Fahrgastinnenraum 2 auf. Der Motor des Kraftfahrzeuges 1 ist mit 3 bezeichnet und stellt eine Störschallquelle dar. An der Störschallquelle 3 ist ein Referenzsignalgeber 4 angebracht, beispielsweise ein Drehzahlsensor. Der Referenzsignalgeber 4 ist über eine Refe­ renzsignalleitung 4a an eine Steuereinheit 6 angeschlossen, welche über eine Steuersignalleitung 7 einen Aktor 8, bei­ spielsweise einen Kompensationslautsprecher, steuert. Der Ak­ tor 8 befindet sich innerhalb des Fahrgastinnenraumes 2. In dem Fahrgastinnenraum 2 befindet sich ferner ein Sensor 9, beispielsweise ein Mikrofon, welches im Innenraum 2 auftreten­ de Geräusche erfaßt und ein Meßsignal über die Meßsignallei­ tung 10 an die Steuereinheit 6 abgibt. Über eine Leitung 11 wird der Steuereinheit 6 ferner ein Sollwertsignal zugeführt. Der Übertragungsweg vom Ausgang der Steuereinheit 6 über den Aktor 8, den Geräuschsensor 9 zum Eingang der Steuereinheit 6 bildet die sogenannte Sekundärstrecke. Von dem Motor 3 als Störschallquelle wird ein niederfrequenter Störschall in den Fahrgastinnenraum 2 abgestrahlt und durch das Mikrofon 9 emp­ fangen. Das Mikrofon 9 empfängt auch den vom Kompensations­ lautsprecher 8 abgegebenen Lautsprecherschall und wirkt in bezug auf die beiden akustischen Schallsignale wie ein Sum­ mierglied.

Fig. 2 zeigt die Steuereinheit 6 im Detail. Die Steuereinheit 6 enthält ein Filter 14, eine Subtraktionsschaltung 15, eine Steuerschaltung 16 sowie zwei Filter 17, 18. Der Referenzsi­ gnalgeber 4 ist über die Referenzsignalleitung 4a an einen Sinussignalgenerator 5 angeschlossen, der über eine Leitung 5a mit dem Filter 14 verbunden ist. Die Koeffizienten des Filters 14 sind durch die Steuerschaltung 16 einstellbar. Das Aus­ gangssignal des Sinusgenerators 5 wird über die Leitung 5a zu dem Eingang eines in dem Filter 14 enthaltenen Phasenschiebers 19 geleitet.

Der Phasenschieber 19 besitzt zwei Ausgangsleitungen 20, 21, von denen die erste Ausgangsleitung 20 den Phasenschieber mit einer nachgeschalteten ersten Wichtungsschaltung 22 und die zweite Ausgangsleitung 21 den Phasenschieber mit einer zweiten Wichtungsschaltung 23 verbindet.

Die erste Wichtungsschaltung 22 ist über eine Leitung 24 und die zweite Wichtungsschaltung 23 über eine Leitung 25 aus­ gangsseitig mit einer Additionsschaltung 26 verbunden. Die Additionsschaltung 26 addiert die Ausgangssignale der beiden Wichtungsschaltungen 22, 23 und gibt über die Steuerleitung 7 ein Steuersignal an den Aktor 8 in der Sekundärstrecke 12 ab. Die Sekundärstrecke 12 ist die Übertragungsstrecke vom Ausgang der Steuereinheit 6 über den Aktor 8, akustische oder Körper­ schallübertragung und den Sensor 9 bis zum Eingang der Steuer­ einheit 6. Die erste Ausgangsleitung des Phasenschiebers 19 verzweigt sich an einem Verzweigungspunkt 27 und ist über eine Leitung 28 mit dem Filter 17 verbunden. Das Filter 17 ist über eine Leitung 29 an die Steuerschaltung 16 angeschlossen. Die zweite Ausgangsleitung des Phasenschiebers 19 verzweigt sich an einem Verzweigungspunkt 30 und ist über eine Leitung 31 mit dem Filter 18 verbunden. Das Filter 18 ist über eine Leitung 32 an die Steuerschaltung 16 angeschlossen. Die Steuerschal­ tung 16 stellt über eine erste Einstelleitung 33 die Wich­ tungsschaltung 22 und über eine zweite Einstelleitung 34 die zweite Wichtungsschaltung 23 ein. Der Geräuschsensor 9 ist über die Meßwertsignalleitung 10 mit der Subtraktionsschaltung 15 verbunden. Die Subtraktionsschaltung 15 ist ferner über die Sollwertsignalleitung 11 an die Einstelleinrichtung bzw. den Speicher 13 angeschlossen. Die Subtraktionsschaltung 15 sub­ trahiert von dem sich auf der Meßwertsignalleitung 10 befind­ lichen Meßsignal das Sollwertsignal und gibt über eine Diffe­ renzsignalleitung 35 ein Differenzsignal an die nachgeschalte­ te Steuerleitung 16 ab.

Im weiteren wird die Funktionsweise der adaptiven Steuerung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 beschrieben.

Der Referenzsignalgeber 4 ist an der Störschallquelle, bei­ spielsweise einem Motor 3, angeschlossen. Bei dem Referenzsi­ gnalgeber 4 kann es sich beispielsweise um einen Drehzahlsen­ sor handeln. Der an der Störschallquelle 3 angebrachte Refe­ renzsignalgeber 4 erfaßt die Drehzahl und somit die Grundfre­ quenz des von der Störsignalquelle 3 abgegebenen Störschalls und gibt ein elektronisches Referenzsignal, welches Informa­ tion über die Drehzahl aufweist, beispielsweise ein Pulssi­ gnal, über die Referenzsignalleitung 4a an den Sinussignalge­ nerator 5 ab. Aus der im elektronischen Referenzsignal enthal­ tenen Drehzahlinformation wird durch den Sinussignalgenerator 5 in eine Referenzsignalaufbereitung ein Sinussignal mit be­ liebiger Phasenlage und Amplitude erzeugt. Das erzeugte Sinus­ signal weist eine Störfrequenz auf, die von der Drehzahl bzw. Drehfrequenz unterschiedlich sein kann. Das Sinusausgangssi­ gnal des Sinussignalgenerators 5 gelangt über die Leitung 5a an den Eingang des Phasenschiebers 19 des Filters 14 in der Steuereinheit 6. Der Phasenschieber 19 zerlegt das sinusförmi­ ge Signal in zwei in der Phasenlage unterschiedliche Sinussi­ gnale, nämlich in ein erstes und ein zweites Referenzsignal. Dabei wird durch den Phasenschieber 19 vorzugsweise eine Pha­ senverschiebung von π/2 zwischen dem ersten Referenzsignal und dem zweiten Referenzsignal hervorgerufen. Das erste Referenz­ signal wird über die Ausgangsleitung 20 der Wichtungsschaltung 22 sowie über den Verzweigungspunkt 27 und über die Leitung 28 dem Filter 17 zugeführt. Das zweite Referenzsignal wird über die Ausgangsleitung 21 des Phasenschiebers 19 der zweiten Wichtungsschaltung 23 sowie über den Verzweigungspunkt 30 und die Leitung 31 dem Filter 18 zugeführt.

Die Filter 17 und 18 bilden die Sekundärstrecke 12 elektro­ nisch nach. Die Filter 17, 18 bei der erfindungsgemäßen adap­ tiven Steuerung sind derart ausgelegt, daß die Filterung nur durch die Berücksichtigung der Amplituden- und Phasenänderung der sinusförmigen Referenzsignale erfolgt. Dies hat zur Folge, daß je Sinuskomponente weniger Rechenoperationen als bei der Darstellung als FIR-Filter nötig sind. Dadurch erreicht die adaptive Steuerung gemäß der Erfindung eine deutlich höhere Rechengeschwindigkeit im Vergleich zu adaptiven Steuerungen, die FIR-Filter verwenden. Daher ist die erfindungsgemäße adap­ tive Steuerung auch in Systemen verwendbar, die eine größere Anzahl von Aktoren 8 und Sensoren 9 erfordern. Die Filter 17, 18 geben über die Leitungen 29, 32 ein Signal an die Steuer­ schaltung 16 ab. Die Steuerschaltung 16 besitzt eine Rechen­ einheit, in der ein Algorithmus nach dem sogenannten Gradien­ tenverfahren abläuft. Die durch den Phasenschieber 19 erzeug­ ten beiden Referenzsignale, nämlich das erste Referenzsignal auf der Leitung 20 sowie das zweite Referenzsignal auf der Leitung 21, werden durch die Steuerschaltung 16, welche die Wichtungsschaltungen 22, 23 über die Einstelleitungen 33, 34 einstellt, jeweils mit einem Faktor gewichtet. Das an der Aus­ gangsleitung 24 der Wichtungsschaltung 22 durch einen ersten Faktor gewichtete erste Referenzsignal sowie das an der Aus­ gangsleitung 25 der Wichtungsschaltung 23 anliegende, mit ei­ nem zweiten Faktor gewichtete zweite Referenzsignal werden der Additionsschaltung 26 zugeführt, welche die beiden gewichteten Referenzsignale zu einem Steuersignal addiert und über die Steuersignalleitung 7 dem Aktor 8, beispielsweise einem Laut­ sprecher oder einem Schwingerreger, zuführt. Der Aktor 8 gibt ein akustisches Schallsignal ab, welches durch den Geräusch­ sensor 9 zusammen mit dem Störsignal, welches durch die Stör­ schallquelle hervorgerufen wird, aufgenommen wird. Der Ge­ räuschsensor wirkt wie ein Summierglied und addiert die beiden akustischen Signale zu einem Meßsignal, welches über die Meß­ wertsignalleitung 10 der Subtraktionsschaltung 15 in der adap­ tiven Steuerung zugeleitet wird. Die Subtraktionsschaltung 15 subtrahiert von dem Meßwertsignal das in der Einstelleinrich­ tung 13 eingestellte bzw. in einem Speicher abgespeicherte Sollwertsignal und gibt über die Differenzsignalleitung 35 ein Differenzsignal an die Steuerschaltung 16 ab. Die Steuerschal­ tung 16 der adaptiven Steuerung paßt in einem iterativen Ver­ fahren das an dem Sensor 9 gemessene Meßwertsignal an das vor­ gegebene Sollwertsignal an, welches an der Sollwertsignallei­ tung 11 anliegt, indem die Steuerschaltung 16 über die Ein­ stelleitungen 33, 34 die Wichtungsschaltungen 22, 23 ansteu­ ert. Die Steuerschaltung 16 verändert die Wichtungsfaktoren der Wichtungsschaltungen 22, 23 iterativ so lange, bis das Differenzsignal, welches an der Differenzsignalleitung 35 an­ liegt, minimal, also beispielsweise Null wird. Die Steuer­ schaltung 16 minimiert nicht das Meßwertsignal, welches an der Meßwertsignalleitung 10 anliegt, sondern das Differenzsignal, welches an der Differenzsignalleitung 35 anliegt. Dies bedeu­ tet, daß der durch den Geräuschsensor 9 aufgenommene Geräusch­ pegel durch die Steuerung nicht minimiert, sondern an einen vorbestimmten Geräuschpegelwert angepaßt wird.

Der in der Steuerschaltung 16 ablaufende Gradientenalgorithmus erlaubt sehr kurze Einstellzeiten des Filters 14, so daß die adaptive Steuerung schnell einer Änderung der Frequenz des Referenzsignales folgen kann. Die adaptive Steuerung kann also insbesondere sich schnell ändernden Drehzahlen des Motors 3 folgen.

Für die adaptive Steuerung ist es von besonderer Bedeutung, daß die Sekundärstrecke 12 möglichst genau durch die Filter 17, 18 nachgebildet ist. Zur Ermittlung der Sekundärstrecken wird ein Sinussignal über denjenigen Frequenzbereich, in dem die adaptive Steuerung arbeiten soll, variiert, und bei jeder Frequenz wird das Übertragungsverhalten, d. h. die Amplituden- und Phasenänderung der Sekundärstrecke bestimmt und in einer Tabelle abgelegt. Diese Art der Messung der Sekundärstrecke ist wesentlich genauer als deren Modellierung durch ein FIR- Filter, da ein FIR-Filter eine begrenzte Anzahl von Koeffi­ zienten aufweist und damit die Sekundärstrecke 12 nur mit be­ grenzter Genauigkeit nachgebildet werden kann. Mit den Filtern 17, 18 gemäß der Erfindung wird jedoch die genaue Amplituden- und Phasenverschiebung in der Sekundärstrecke 12 bei einer gegebenen Frequenz nachgebildet.

Die Sekundärstrecken, welche durch die Filter 17, 18 nachge­ bildet sind, können sich jedoch mit den Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw. ändern. Wenn diese Änderungen gegenüber dem ursprünglichen Zustand allzu groß werden, kann dies zu Problemen bei der adaptiven Steuerung führen. Daher ist bei einer nicht dargestellten be­ vorzugten Ausführungsform der Erfindung eine automatische An­ passung der Filter 17, 18 auch während des Betriebes der Steu­ ereinheit 6 möglich. Dazu wird ein Sinussignal zusätzlich zu dem eigentlichen Steuersignal an den Aktor 8 abgegeben. Dabei ist einerseits zu beachten, daß das zusätzliche Sinussignal nicht die gleiche Frequenz aufweist wie das derzeitig an der Steuerleitung 7 liegende Steuersignal. Das zur Nachmessung der Sekundärstrecke abgegebene zusätzliche Sinussignal muß also immer eine andere Frequenz aufweisen als das momentane von der Störschallquelle über den Referenzsignalgeber abgegebene Refe­ renzsignal. Wenn sich die Frequenz des Referenzsignales im Laufe der Zeit ändert, kann die Nachmessung der Sekundär­ strecke nach und nach bei allen Frequenzen erfolgen. Das an den Aktor 8 ausgegebene zusätzliche Sinussignal muß einen aus­ reichend niedrigen Pegel aufweisen, um das gewünschte Ge­ räuschspektrum nicht zu beeinflussen.

Die Steuereinheit 6 steuert mindestens einen Aktor 8 über ein Steuersignal derart, daß das von der Subtraktionsschaltung 15 abgegebene Differenzsignal minimiert wird, d. h. das Meßwertsi­ gnal gleich dem durch die Einstelleinrichtung 13 bzw. in einem Speicher abgespeicherten Sollwertsignal wird. Das so erzeugte Meßwertsignal soll einen Pegel aufweisen, der bei dem Fahrer in dem Fahrgastinnenraum den sogenannten psychoakustischen Verdeckungseffekt hervorruft. Dabei wird insbesondere der Störschall bei einer oder mehreren dominierenden Harmonischen der Motordrehzahl abgesenkt, jedoch nicht auf Null kompen­ siert, da sonst die höherfrequenten Geräuschanteile für den Fahrer nicht mehr psychoakustisch überdeckt würden. Die erfin­ dungsgemäße adaptive Steuerung dient also der aktiven Steue­ rung zur Geräuschbeeinflussung in einem Fahrzeug und nicht lediglich der Geräuschminderung. Die adaptive Steuerung kann daher in einem aktiven Geräuschdesign-System Verwendung fin­ den. Das der Subtraktionsschaltung 15 zugeführte Sollwertsi­ gnal kann entweder durch den Fahrer selbst über eine Einstell­ einrichtung 13 nach seinem subjektiven Empfinden eingestellt werden oder bereits frequenzabhängig in einem Speicher abge­ speichert sein.

Die erfindungsgemäße adaptive Steuerung ist nicht auf die oben dargestellte Anwendung zur Geräuschbeeinflussung in einem Fahrgastinnenraum eines Kraftfahrzeuges beschränkt. Die adap­ tive Steuerung kann auch für die Beeinflussung von Körper­ schall verwendet werden. Bei derartigen Anwendungen handelt es sich bei den Aktoren 8 um Aktoren zur Körperschallübertragung auf einen Körper und bei den Sensoren 9 um Körperschallaufneh­ mer. Die erfindungsgemäße adaptive Steuerung kann dabei bei­ spielsweise zur aktiven Lagesteuerung von Maschinen eingesetzt werden. Die Maschine rotiert und gibt über den Referenzsignal­ geber 4 ein periodisches Referenzsignal an die adaptive Steuerung ab. Durch die Unwucht der Maschine wird ein Körper­ schall auf ein die Maschine tragendes Fundament übertragen. Körperschallaufnehmer, welche als Sensoren 9 arbeiten, nehmen den Körperschall auf und führen das Meßwertsignal der adapti­ ven Steuerung zu. Die adaptive Steuerung steuert einen Aktor, über den zusätzlich eine dynamische Kraft auf das Fundament ausgeübt wird. Durch die erfindungsgemäße Steuerung kann ähn­ lich wie bei der Anwendung im Fahrgastinnenraum der durch den Körperschallaufnehmer gemessene Körperschall auf einen gewähl­ ten Wert eingestellt werden.

Claims (22)

1. Adaptive Steuerung zur aktiven Geräuschminderung mit mindestens einem Sensor (9) zur Umwandlung akustischer Sig­ nale in ein elektrisches Meßsignal;
mit einer an jeden Sensor (9) angeschlossenen Subtraktions­ schaltung (15) zum Subtrahieren eines vorbestimmten Soll­ wertes von dem Meßsignal und zur Abgabe eines Differenzsig­ nales;
mit mindestens einem Referenzsignalgeber (4, 5), welcher ein Referenzsignal an ein diesem nachgeschaltetes Filter (14) abgibt; und mit
mindestens einem Aktor (8), welcher dem Filter (14) nachge­ schaltet ist,
wobei das Filter (14) einen Phasenschieber (19) aufweist, der das Referenzsignal in gegeneinander phasenverschobene erste und zweite Referenzsignale zerlegt, die durch Wich­ tungsschaltungen (22, 23) des Filters (14) gewichtet werden, und
wobei eine Steuerschaltung (16) die Wichtungsschaltungen (22, 23) derart ansteuert, daß das Differenzsignal minimal ist.

2. Adaptive Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Referenzsignalgeber (4, 5) mehrere Filter (14) nach­ geschaltet sind.

3. Adaptive Steuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung zwischen dem ersten Referenzsig­ nal und dem zweiten Referenzsignal π/2 beträgt.

4. Adaptive Steuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzsignalgeber (4) an einer Störschallquelle (3) vorgesehen ist.

5. Adaptive Steuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzsignalgeber (4) ein Drehzahlsensor ist.

6. Adaptive Steuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als sinusförmiges Referenzsignal, welches durch einen Sinussignalgenerator (5) erzeugt wird, eine Harmonische ei­ ner Motordrehzahl verwendet wird.

7. Adaptive Steuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Sinussignalgenerator (5) mehrere Referenzsig­ nale erzeugbar sind zur Beeinflussung mehrerer Harmonischen der Motordrehzahl.

8. Adaptive Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsweg vom Ausgang des adaptiven Filters über den Aktor (8), den Geräuschsensor (9) bis zur Sub­ traktionsschaltung (15) als Sekundärstrecke durch Modell­ filter (17, 18) elektronisch nachgebildet sind, wobei der erste Nachbildungsfilter (17) das erste Referenzsignal gefiltert an die Steuerschaltung (16) abgibt und das zweite Nachbildungsfilter (18) das zweite Referenzsignal gefiltert an die Steuerschaltung (16) abgibt.

9. Adaptive Steuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Nachbildungsfilter (17, 18) abgegebenen gefilterten Referenzsignale als Eingangssignale durch die Steuerschaltung (16) in einem Gradientenverfahren zur Steuerung der Wichtungsschaltungen (22, 23) ausgewertet werden.

10. Adaptive Steuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wichtungsschaltungen (22, 23) ausgangsseitig an eine Additionsschaltung (26) angeschlossen sind.

11. Adaptive Steuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Additionsschaltung (26) mit einem Aktor (8) verbunden ist.

12. Adaptive Steuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Steuerung eine beliebige Anzahl von Sensoren (9) und Aktoren (8) anschließbar ist.

13. Adaptive Steuerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Sensoren (9) und der Aktoren (8) un­ terschiedlich oder gleich ist.

14. Adaptive Steuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (9) ein Mikrofon ist.

15. Adaptive Steuerung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (8) ein Lautsprecher ist.

16. Adaptive Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (9) ein Körperschallaufnehmer ist.

17. Adaptive Steuerung nach Ansprüche 1 bis 4 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor (8) durch einen Aktor zur Körperschallüber­ tragung auf einen Körper gebildet ist.

18. Adaptive Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (9) direkt an die Steuerschaltung (16) angeschlossen sind.

19. Verwendung der adaptiven Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Geräuschminderung im Fahrgastinnenraum (2) eines Fahrzeuges (1).

20. Verwendung der adaptiven Steuerung nach einem der voran­ gehenden Ansprüche 1 bis 13 sowie 14, 15 zur Körper­ schallisolierung.

21. Adaptives Steuerungsverfahren zur aktiven Geräuschminderung mit den folgenden Schritten:

• 1. Empfangen eines akustischen Signals durch mindestens einen Sensor (9) und Umwandeln in ein elektrisches Meßsignal;
• 2. Subtrahieren eines vorbestimmten Sollwertes von dem Meßsignal;
• 3. Erzeugen mindestens eines Referenzsignales durch einen Referenzsignalgeber (4, 5);
• 4. Zerlegen des Referenzsignales in gegeneinander phasen­ verschobene erste und zweite Referenzsignale durch einen Phasenschieber (19) eines Filters (14);
• 5. Wichten des ersten und zweiten phasenverschobenen Re­ ferenzsignales mit Wichtungsfaktoren mittels Wich­ tungsschaltungen (22, 23) des Filters (14);
• 6. Aktivieren mindestens eines Aktors (8);
• 7. Steuern der Wichtungsschaltungen (22, 23) des Filters durch eine Steuerschaltung (16), bis die Differenz zwischen dem vorbestimmten Sollwert und dem Meßsignal minimal wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Sollwert auf Null eingestellt wird.