DE4306638C2 - Aktive Geräuschdämpfungsvorrichtung von in eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs übertragenen Geräuschen - Google Patents
Aktive Geräuschdämpfungsvorrichtung von in eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs übertragenen GeräuschenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine aktive Geräuschdämpfungsvorrichtung der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
Bei einer solchen, aus der DE-40 42 116 A1 bekannten aktiven Geräuschdämpfungsvor
richtung sind den die Fahrzeugräder bildenden Geräuschquellen Beschleunigungsauf
nehmer zugeordnet, die den erzeugten Geräuschen entsprechende elektrische Signale
abgeben. Diese elektrischen Signale werden zur Bildung eines Referenzsignals mit Hilfe
von Verzögerungsschaltungen individuell verzögert und dann addiert. Die als Mikropro
zessor ausgebildete adaptive Verarbeitungseinrichtung aktualisiert die Filterkoeffizienten
eines adaptiven digitalen Filters aufgrund des erzeugten Referenzsignals und aufgrund
der festgestellten Restgeräusche. Die Treibersignalerzeugungseinrichtung erzeugt die
Treibersignale für die Steuerungsgeräuschquellen aufgrund des Referenzsignals und der
jeweils aktualisierten Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters.
Aus der EP 0 410 685 A2 ist eine weitere Geräuschdämpfungsvorrichtung für
Kraftfahrzeuge bekannt, bei der eine Steuerungsgeräuschquelle Treibersignale erhält,
die nach Maßgabe der Drehzahl einer das Kraftfahrzeug antreibenden
Brennkraftmaschine erzeugt werden. Zu diesem Zweck wird mit Hilfe eines
Kurbelwellenfühlers ein periodisches Signal erzeugt, dessen jeweilige Periode der
Periode der Geräusche entspricht, die von der Brennkraftmaschine als Geräuschquelle
in die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges übertragen werden. Diese bekannte
Geräuschdämpfungsvorrichtung benutzt Bandpaßfilter zum Erzeugen der Treibersignale,
um aus dem periodischen Rechtecksignal höherwertige Harmonische des Signals
auszufiltern.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Geräuschdämpfungsvorrichtung der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß bei nur einer
Geräuschquelle, die periodische Geräusche an eine Fahrgastzelle abgibt, wie z. B. die
Brennkraftmaschine eines solchen Fahrzeugs, die Aktualisierung der Filterkoeffizienten
einfacher und im Hinblick auf eine Geräuschverminderung optimaler ausgeführt werden
kann.
Bei einer Geräuschdämpfungsvorrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die
im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Geräuschdämpfungsvorrichtung wird das Referenzsignal in
Form einer Impulsfolge erzeugt, die die gleiche Periode wie die von der Geräuschquelle
abgegebenen Geräusche hat. Weiterhin sind Transferfunktionsfilter vorgesehen, die
entsprechend Transferfunktionen zwischen den Steuerungsgeräuschquellen und den
Restgeräuschdetektionsvorrichtungen modellhaft ausgebildet sind. Eine
Signalverarbeitungseinrichtung faltet diese Transferfunktionsfilter nach Maßgabe des
Referenzsignals, um entsprechend verarbeitete Signale zu erzeugen. Die
Treibersignalerzeugungseinrichtung führt auch eine Faltung der adaptiven digitalen Filter
nach Maßgabe des Referenzsignals aus, um die Treibersignale zu erzeugen. Außerdem
aktualisiert die adaptive Verarbeitungseinrichtung die Filterkoeffizienten der jeweiligen
adaptiven digitalen Filter auch aufgrund des nach Maßgabe des Referenzsignals
verarbeiteten Signals. Mit Hilfe dieses aufgrund des periodischen Referenzsignals
verarbeiteten Signals erfolgt also eine Anpassung der Transferfunktionsfilter als auch der
adaptiven digitalen Filter, um die von der Geräuschquelle in die Fahrgastzelle
abgegebenen Geräusche optimal durch Interferenz auslöschen zu können.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße aktive Geräuschdämpfungsvorrichtung wird anhand der
Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Geräuschdämpfungsvorrichtung;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines in der Geräuschdämpfungsvorrichtung der Fig. 1
verwendeten Steuerungsabschnitts;
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Programmierung eines in dem Steuerungsabschnitt
verwendeten, digitalen Computers;
Fig. 4 ein weiteres Flußdiagramm zur Programmierung des in dem
Steuerungsabschnitt verwendeten, digitalen Computers;
Fig. 5 zwei zur Erklärung von Faltungsberechnungen eines adaptiven, digitalen
Filters und eines Referenzsignals verwendete Wellenform (A) und (B);
Fig. 6 zwei zur Erklärung der Faltungsberechnungen eines Transferfunktionsfilters
und des Referenzsignals verwendete Wellenformen (A) und (B);
Fig. 7 sechs zur Erklärung des mit einer kürzeren Geräuschperiode verbundenen
Problems verwendete Wellenformen (A)-(F);
Fig. 8 vier zur Erklärung der Lösung des mit der kürzeren Geräuschperiode
verbundenen Problems verwendete Wellenformen (A)-(D);
Fig. 9 und 10 Flußdiagramme zur Programmierung des digitalen Computers, wie
er in einer modifizierten Form des Steuerungsabschnitts verwendet wird;
Fig. 11 und 12 Flußdiagramme zur Programmierung des digitalen Computers, wie
er in einer weiteren, modifizierten Form des Steuerungsabschnitts verwendet wird.
In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 ist eine Geräuschdämpfungs- bzw. -Ver
ringerungsvorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung wird im Zusammenhang mit einem
Kraftfahrzeug beschrieben, das ein Paar von Vorderrädern 2a und 2b und ein Paar von
Hinterrädern 2c und 2d aufweist. Das gezeigte Kraftfahrzeug ist eines mit Frontmotor
und Vorderradantrieb mit einer Fahrzeugkarosserie 3 und einer Brennkraftmaschine bzw.
Motor, die sich im vorderen Teil der Fahrzeugkarosserie befindet. Eine Aufhängung ist
zwischen der Fahrzeugkarosserie und jedem Rad vorgesehen. Der Motor 4 besitzt eine
Motorwelle (nicht gezeigt), mit der ein Wellenpositionssensor 5 verbunden ist, um eine
Reihe von Wellenpositionsimpulsen X zu erzeugen, die jeweils einem oder zwei
Rotationsgraden der Motorwelle entsprechen und eine Wiederholungsrate besitzen, die
der Motordrehzahl direkt proportional ist. Die Wellenpositionsimpulse X werden einer
Steuerungseinheit bzw. einem Steuerungsabschnitt 10 zugeführt. Die
Fahrzeugkarosserie 3 ist so geformt, daß sie eine Fahrgastzelle 6 (akustischer Raum)
bildet, in der linke und rechte Vordersitze S1 und S2 und linke und rechte Rücksitze S3
und S4 angeordnet sind.
Steuerungsgeräuschquellen sind jeweils an den linken und rechten vorderen und
hinteren Türen montiert. Die Steuerungsgeräuschquellen sind in Form von
Lautsprechern 7a, 7b, 7c und 7d in das Fahrgastabteil bzw. die Fahrgastzelle 6 gerichtet,
wie in Fig. 1 gezeigt. Die Steuerungsgeräuschquellen werden jeweils von
Treibersignalen y1, y2, y3 und y4 angetrieben, die zu diesen
von der Steuerungseinheit 10 zugeführt werden. Ein Paar von
Restgeräuschdetektoren ist an den Kopfstützen jedes der
Sitze S1, S2, S3 und S4 montiert. Die Restgeräuschdetektoren
besitzen die Form von Mikrophonen 8a bis 8h. Jedes Mikrophon
stellt einen darauf wirkenden Schalldruck fest und wandelt
ihn in ein Restgeräuschsignal um. Die Restgeräuschsignale e1
bis e8 werden von den jeweiligen Mikrophonen 8a bis 8h der
Steuerungseinheit 10 zugeführt.
Die Steuerungseinheit 10 kann einen digitalen Computer
umfassen, der eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU),
einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Nurlese
speicher (ROM) und eine Ein/Ausgabesteuerungseinheit (I/O)
umfaßt. Die zentrale Verarbeitungseinheit kommuniziert mit
dem Rest des Computers über einen Datenbus. Die
Ein/Ausgabesteuerungseinheit umfaßt einen Ana
log/Digitalwandler, der Restgeräuschsignale e1 bis e8 von
den jeweiligen Mikrophonen 8a bis 8h erhält und sie in digi
tale Form zum Anlegen an die zentrale Verarbeitungseinheit
umwandelt. Der Analog/Digitalumwandlungsprozeß wird auf Be
fehl von der zentralen Verarbeitungseinheit, die den umzu
wandelnden Eingangskanal auswählt, aus gestartet. Der Nurle
sespeicher enthält das Programm zum Betreiben der zentralen
Verarbeitungseinheit und enthält außerdem geeignete Daten in
Nachschlagetabellen, die bei der Berechnung von gewünschten
Werten der Treibersignale y1 bis y4 verwendet werden. Steue
rungswörter, die gewünschte Treibersignalwerte angeben, wer
den periodisch von der zentralen Verarbeitungseinheit zu den
jeweiligen in der Eingabe/Ausgabesteuerungseinheit vorhan
denen Digital/Analogwandlern übertragen. Die D/A-Wandler
wandeln die empfangenen Steuerungswörter in Treibersignale
y1 bis y4 zum Anlegen an die jeweiligen Lautsprecher 7a bis
7d um.
Die in der Steuerungseinheit 10 durchgeführten Funktio
nen werden in Verbindung mit den folgenden Abschnitten im
Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben. Der Referenzsignaler
zeugungsabschnitt 11 erhält das von dem Wellenpositionssen
sor 5 zugeführte Wellenpositionssignal X und erzeugt ein Re
ferenzsignal x mit einer Wiederholungsrate die gleich der
der von dem Motor 4 auf der Basis des erhaltenen Wellenposi
tionssignals X übertragenen Vibrationen ist. Die übertrage
nen Vibrationen verursachen Geräusche in der Fahrgastzelle
des Fahrzeugs. Das Referenzsignal wird in der Form einer
Reihe von Impulsen genommen, die jeweils einer 180°-Drehung
der Motorwelle entsprechen, wenn die Geräuschquelle ein
Vierzylinder-Viertaktmotor ist. Die Referenzsignalerzeugung
wird auf der Basis des von dem Wellenpositionssensor 5 an
die Steuerungseinheit 10 angelegten Wellenpositionssignals X
durchgeführt. Der Periodendetektionssensor 12 erhält das von
dem Wellenpositionssensor 5 zugeführte Wellenpositionssignal
X und stellt die Periode N der von dem Motor 4 übertragenen
Vibrationen auf der Basis des erhaltenen Wellenpositionssi
gnals X fest. Der Treibersignalerzeugungsabschnitt 13 erhält
das daran von dem Referenzsignalerzeugungsabschnitt 11 ange
legte Referenzsignal x und faltet die adaptiven, digitalen
Filter Wm (m = 1, 2 ... M, wobei M die Anzahl der in dem
Fahrgastabteil des Fahrzeugs vorhandenen Lautsprecher 7a bis
7d ist) mit dem erhaltenen Referenzsignal x, um Treibersi
gnale y1 bis y4 zu erzeugen. Der verabeitete Referenzsi
gnalerzeugungsabschnitt 14 erhält das daran von dem Refe
renzsignalerzeugungsabschnitt 11 angelegte Referenzsignal
und faltet die Transferfunktionsfilter C^lm (l = 1, 2 ... L,
wobei L die Anzahl der in dem Fahrgastabteil des Fahrzeugs
vorhandenen Mikrophone 8a bis 8h ist), die in der Form von
endlichen Impulsantwortfunktionen der Transferfunktionen
zwischen den Lautsprechern 7a bis 7d und den Mikrophonen 8a
bis 8h modelliert sind, mit dem erhaltenen Referenzsignal x,
um die verarbeiteten Referenzsignale rlm zu erzeugen. Der
Transferfunktionsfilterspeicherungsabschnitt 15 stellt die
Transferfunktionsfilter C^lm, die in dem verarbeiteten Refe
renzsignalerzeugungsabschnitt 14 verwendet werden, auf der
Basis der in dem Periodendetektionsabschnitt 12 festgestell
ten Periode N ein. Der r-Registerabschnitt 16 speichert
zeitweise die daran von dem verarbeiteten Referenzsignaler
zeugungsabschnitt 14 angelegten verarbeiteten Referenzsi
gnale rlm. Der adaptive Verarbeitungsabschnitt 17 erhält die
verarbeiteten Referenzsignale rlm von dem r-Registerab
schnitt 16 und auch die Restgeräuschsignale e1 bis e8, die
an diesen jeweils von den Mikrophonen 8a bis 8h angelegt
werden, und frischt die Filterkoeffizienten Wml der jeweili
gen adaptiven, digitalen Filter Wm, die in dem Treibersi
gnalerzeugungsabschnitt 13 verwendet werden, auf der Basis
der erhaltenen verarbeiteten Referenzsignale und der erhal
tenen Restgeräuschsignale so auf, daß die Geräusche in dem
Fahrgastraum des Fahrzeugs verringert werden. Der adaptive
Verarbeitungsabschnitt 17 verwendet einen Algorithmus klein
ster Quadrate (LMS-Algorithmus), um die Filterkoeffizienten
Wml der jeweiligen adaptiven, digitalen Filter aufzufri
schen.
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm für die Programmierung des
in der Steuerungseinheit 10 verwendeten digitalen Computers.
Das Computerprogramm beginnt bei Punkt 102 in Antwort auf
ein Interruptsignal in der Form eines Impulses des Referenz
signals x, das bei gleichmäßigen Rotationsintervallen der
Motorwelle erzeugt wird. Bei Punkt 104 in dem Programm wird
eine weitere Interruptdurchführung verhindert. Bei Punkt 106
verschiebt die zentrale Verarbeitungseinheit die Periodenin
formation N(p), die aus einer Reihe von vergangenen Ge
räuschperiodenwerten N(P)-N(1) besteht (siehe die Fig. 5A
und 6A) wie folgt:
Die durch Klammern ( ) eingeschlossene und an N ange
fügte Zahl gibt die Anzahl an, mit der die Periode N einge
stellt wurde, bevor in dem augenblicklichen Ausführungszy
klus des Programms ein neuer Wert dafür eingestellt wurde.
Bei Punkt 108 in dem Programm verschiebt die zentrale Verar
beitungseinheit die Filterinformation C^lm(p), die aus einer
Reihe von vergangenen Transferfunktionswerten C^lm(P)-C^lm
besteht (siehe die Fig. 6B und 6C) wie folgt:
Die durch Klammern ( ) eingeschlossene und an C^lm ange
fügte Zahl gibt die Anzahl an, mit der das Transferfunkti
onsfilter C^lm eingestellt wurde, bevor in dem augenblickli
chen Ausführungszyklus des Programms ein neuer Wert dafür
eingestellt wurde. Bei Punkt 110 in dem Programm wird k als
der letzte Wert N(0) in dem Computerspeicher gespeichert.
Bei Punkt 112 in dem Programm wird der Zählwert i eines I-
Zählers auf Null gelöscht.
Bei Punkt 114 in dem Programm wird bestimmt, ob N(0) <
T(i) oder nicht. T(i) ist einer der Schrittwerte, in die der
mögliche Bereich der Periode N gleichmäßig unterteilt ist.
Wenn die Antwort zu dieser Frage "ja" ist, geht das Programm
zu Punkt 116, wo der I-Zähler um einen Schritt inkrementiert
wird und geht dann zurück zu Punkt 114. Andernfalls bedeutet
es, daß T(i) der neue Periodenwert N(0) ist, der im Com
puterspeicher gespeichert ist, um einen Teil der Periodenin
formation N(p) zu geben, und das Programm geht zu Punkt 118,
wo ein neuer Wert C^lm(0) der Filterinformation wie folgt
eingestellt wird:
C^lm(0) = C^mem,lm(i)
wobei C^mem,lm(i) ein vorgegebenes Transferfunktionsfil
ter ist, das als Funktion der Periode N berechnet wird. Das
vorgegebene Transferfunktionsfilter hat eine Filterlänge,
die nicht zu lange verglichen mit der Periode N ist. Erfin
dungsgemäß wird das Transferfunktionsfilter C^lm so einge
stellt, daß seine Filterlänge nicht zu lange verglichen mit
der Periode N ist. Bei Punkt 120 im Programm wird der Zähl
wert k eines K-Zählers auf Null gelöscht. Bei Punkt 122 in
dem Programm wird der Sperrzustand für eine weitere Inter
ruptdurchführung aufgehoben. Danach geht das Programm zum
Endpunkt 124.
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm für die Programmierung des
in der Steuerungseinheit 10 verwendeten digitalen Computers.
Das Computerprogramm beginnt bei Punkt 202 in Antwort auf
ein Interruptsignal in der Form eines von der Steuerungsein
heit 10 erzeugten Treibersignals ym. Bei Punkt 204 in dem
Programm wird eine weitere Interruptdurchführung gesperrt.
Bei Punkt 206 in dem Programm wird der Wert des Treibersi
gnals ym als Wmk initialisiert:
ym = Wmk
wobei Wmk der k-te Filterkoeffizient des adaptiven, digita
len Filters Wm ist. Also gibt der Anfangswert des Treibersi
gnals ym, wie er bei Punkt 206 eingestellt wird, die Antwort
des adaptiven, digitalen Filters Wm zum gegenwärtigen Zeit
punkt k auf den letzten Impuls. Da der Zählwert k des K-Zäh
lers bei Punkt 120 in dem Programm der Fig. 3 auf Null ge
löscht wird, wird der Wert k auf Null gesetzt, wenn ein Im
puls x(n) des Referenzsignals x erzeugt wird. Also gibt der
Wert k die Anzahl der Durchführungen des Programms der Fig.
4 nach dem Erzeugen des Impulses x(n) des Referenzsignals an
(siehe die Fig. 5A und 6A). Bei Punkt 208 in dem Programm
wird der Zählwert u eine U-Zählers auf 1 gesetzt.
Bei Punkt 210 in dem Programm wird entschieden, ob
ist oder nicht, wobei die Filterlänge (maximale Abgriff
zahl) des adaptiven, digitalen Filters Wm ist. Wenn die Ant
wort auf diese Frage "ja" lautet, dann bedeutet das, daß die
Antwort des adaptiven, digitalen Filter Wm auf den u Impulse
zuvor erzeugten Impuls immer noch besteht, und das Programm
geht zu Punkt 212, wo das Treibersignal wie folgt akkumu
liert wird:
ym = ym + Wmq
wobei Wmq die Antwort des adaptiven, digitalen Filters
Wm auf den u Impulse zuvor erzeugten Impuls ist und q wie
folgt gegeben ist:
Bei Punkt 214 in dem Programm wird der U-Zähler um einen
Schritt inkrementiert. Danach geht das Programm zu Punkt 210
zurück.
Wenn die Antwort auf die bei Punkt 210 gestellt
Frage "nein" ist, bedeutet das, daß die Antwort des adapti
ven, digitalen Filters Wm auf den u Impulse zuvor erzeugten
Impuls sich unterscheidet, und daher müssen die Faltungsbe
rechnungen in dem Treibersignalerzeugungsabschnitt 13 durch
geführt werden, und das Programm geht zu Punkt 216, wo das
Treibersignal y. ausgegeben wird. Bei Punkt 218 in dem Pro
gramm werden die Restgeräuschsignale e1 bis e8 in den Com
puterspeicher eingelesen. Bei Punkt 220 in dem Programm wer
den die Register rlm(I) bis rlm(1), die das verarbeitete, in
den vergangen Prozessen erhaltene Referenzsignal rlm spei
chern, wie folgt verschoben:
Bei Punkt 222 in dem Programm wird das Register rlm(0)
wie folgt initialisiert:
rlm(0) = C^lmk(0)
wobei C^lmk(0) der k-te Filterkoeffizient des neuesten
Transferfunktionsfilters C^lm(0) ist, das bei Punkt 118 in
dem Programm der Fig. 3 eingestellt wurde, und die Antwort
des Transferfunktionsfilters C^lm(0) zum gegenwärtigen Zeit
punkt k auf den letzten Impuls ist. Bei Punkt 224 in dem
Programm wird der U-Zähler um einen Schritt inkrementiert.
Bei Punkt 226 in dem Programm wird festgestellt, ob
ist, wobei len(C^lm(u)) die Filterlänge (Zahl der Abgriffe)
des Transferfunktionsfilters C^lm(u) bezüglich des u Impulse
zuvor eingegebenen Impulses ist. Wenn die Antwort auf diese
Frage "ja" ist, bedeutet das, daß die Antwort des Transfer
funktionsfilters C^lm(u) auf den u Impulse zuvor eingegebe
nen Impuls immer noch bestehen bleibt, und das Programm geht
zu Punkt 228, wo folgende Akkumulation für das Register
rlm(0) durchgeführt wird:
rlm(0) = rlm(0) + C^lmq(u)
wobei q gegeben ist durch:
wobei C^lmq(u) die Antwort des Transferfunktionsfilters
C^lm(u) auf den u Impulse zuvor eingegebenen Impuls ist. Bei
Punkt 230 in dem Programm wird der U-Zähler um einen Schritt
inkrementiert. Danach geht das Programm zu Punkt 226 zurück.
Wenn die Antwort auf die bei Punkt 226 eingegebene Frage
"nein" ist, bedeutet das, daß die Antwort des adaptiven, di
gitalen Filters Wm auf den u Impulse zuvor eingegebenen Im
puls vor diesem Zeitpunkt anders war, und sind die Faltungs
berechnungen in dem Treibersignalerzeugungsabschnitt 14
beendet, und das Programm geht zu Punkt 232. Bei Punkt 232
in dem Programm wird der LMS-Algorithmus verwendet, um die
Filterkoeffizienten Wlm des jeweiligen adaptiven, digitalen
Filters Wm wie folgt aufzufrischen:
wobei α der Konvergenzkoeffizient ist, der die Rate, mit der
das Filter auf optimale Weise konvergiert, und zur Stabili
tät der optimalen Filterkonvergenz beiträgt. Bei Punkt 234
in dem Programm wird der K-Zähler um einen Schritt inkremen
tiert. Bei Punkt 236 in dem Programm wird der Sperrzustand
für eine weitere Interruptdurchführung aufgehoben. Danach
geht das Programm zum Endpunkt 238.
Der Vorgang ist folgender: Vibrationen werden vom Motor
4 übertragen und erzeugen Geräusche in dem Fahrgastabteil 6
des Fahrzeugs. Die Steuerungseinheit 10 erhält das Wellenpo
sitionssignal X, das zu dieser von dem Wellenpositionssensor
5 zugeführt wird, und erzeugt ein Referenzsignal x, das aus
einer Impulsreihe mit einer Periode gleich der Periode der
in dem Fahrgastabteil des Fahrzeuges erzeugten Geräusche hat
(Referenzsignalerzeugungsabschnitt 11). Die Steuerungsein
heit 10 erzeugt Treibersignale y1 bis y4 durch Falten des
adaptiven, digitalen Filter Wm mit dem Referenzsignal x
(Treibersignalerzeugungsabschnitt 13). Die Lautsprecher 7a
bis 7d werden von den jeweiligen Treibersignalen y1 bis y4
betrieben und erzeugen Steuerungsgeräusche in dem Fahrgast
abteil 6 des Fahrzeugs. Da die Filterkoeffizienten Wmi des
jeweiligen adaptiven, digitalen Filters Wm nicht zu zur
Minimierung der Geräusche geeigneten Werten direkt nach dem
Beginn der Geräuschverringerungssteuerung konvergieren, wür
den die Geräusche in dem Fahrgastabteil des Fahrzeugs 6 be
stehen bleiben. Die Steuerungseinheit 10 verwendet das ver
arbeitete Referenzsignal rlm, in das das Referenzsignal
durch die Transferfunktionsfilter C^lm und die Restgeräusch
signale e1 bis e8, die an diese durch die Jeweiligen Mikro
phone 8a bis 8h zum Auffrischen der Filterkoeffizienten Wml
der jeweiligen adaptiven, digitalen Filter Wm entsprechend
des LMS-Algorithmus angelegt werden (adaptiver Verarbei
tungsabschnitt 17), wie in Verbindung mit dem Schritt bei
Punkt 232 der Fig. 4 beschrieben, verarbeitet wird. Als Er
gebnis konvergieren die Filterkoeffizienten Wml zu geeigne
ten Werten, so daß die von den Lautsprechern 7a bis 7d er
zeugten Steuerungsgeräusche die Restgeräusche in dem Fahr
gastabteil 6 des Fahrzeugs löschen können.
Da das von dem Referenzsignalerzeugungsabschnitt 11 er
zeugte Referenzsignal x in der Form einer Impulsreihe mit
derselben Periode N wie die Geräusche vorliegt, wie in Fig.
5A gezeigt, entspricht die Antwort des adaptiven, digitalen
Filters Wm auf jeden der Impulse des Referenzsignals x den
Filterkoeffizienten Wlm des adaptiven, digitalen Filters Wm,
wie in Fig. 5B gezeigt. Es ist daher möglich, Faltungsbe
rechnungen des adaptiven, digitalen Filter Wm und des Refe
renzsignals x lediglich durch Aufsummieren der Filterkoeffi
zienten Wmk zu einem Abtastzeitpunkt k in den Schritten der
Punkte 206 bis 214 in Fig. 4 durchzuführen, wobei die Fil
terkoeffizienten Wmk den bestehen bleibenden Antworten der
adaptiven, digitalen Filter entsprechen. Da das Referenzsi
gnal x in der Form einer Impulsreihe vorliegt, wird jedoch
kein Treibersignal ym im späteren Halbzyklus der Periode N
der Geräusche erzeugt, wenn die Geräuschperiode N lang ist
und die Filterlänge des adaptiven, digitalen Filter Wm zu
kurz ist oder die Abgriffzahl zu klein ist. Es ist daher er
forderlich, die Filterlänge des adaptiven, digitalen Filters
Wm auf einen geeigneten, hohen Wert einzustellen. Da das Re
ferenzsignal x in der Form einer Impulsreihe mit derselben
Periode wie die Geräusche für die Faltungsberechnungen des
Referenzsignals x und das Transferfunktionsfilter C^lm vor
liegt, wie in Fig. 6A gezeigt, entspricht die Antwort des
Transferfunktionsfilters C^lm auf jeden der Impulse des Re
ferenzsignals x dem Filterkoeffizienten C^lmk(p) des Trans
ferfunktionsfilters C^lm. Es ist daher möglich, Faltungsbe
rechnungen des Transferfunktionsfilters C^lm und des Refe
renzsignals x lediglich durch Aufsummieren der Filterkoeffi
zienten C^lmk(p) zu einem Abtastzeitpunkt k in den Schritten
der Punkte 222 bis 230 in Fig. 4 durchzuführen, wobei die
Filterkoeffizienten C^lmk(p) den bestehen bleibenden Antwor
ten der adaptiven, digitalen Filter entsprechen.
Da die Faltungsberechnungen des Referenzsignals x, des
adaptiven, digitalen Filters Wm und des Transferfunktions
filters C^lm einfach durch Additionsvorgänge durchgeführt
werden können, können die erforderlichen Treibersignalbe
rechnungen vereinfacht und mit einer höheren Rate durchge
führt werden. Die Anzahl der in einer herkömmlichen Ge
räuschverringerungsvorrichtung des Typs, der ein den Ge
räuscherzeugungszustand angebendes Signal als Referenzsignal
verwendet, benötigten Faltungsberechnungen ist folgende: Un
ter der Annahme, daß die Abtastfrequenz des Referenzsignales
x 1 kHz (oder seine Abtastperiode 1 ms), die Filterlänge
(Zahl der Abgriffe J) 20, die Kanalanzahl (L × M) 8 (L = 4,
M = 2) und die Filterlänge (Anzahl der Abgriffe I) des adap
tiven, digitalen Filters Wm 6 beträgt, ist die Anzahl der
erforderlichen Faltungsberechnungen für des Referenzsignals
x und des Transferfunktionsfilters C^lm
J × L × M = 20 × 4 × 2 = 160
und die Anzahl der erforderlichen Faltungsberechnungen des
Referenzsignals x und des adaptiven, digitalen Filters Wm
ist
I × M = 6 × 2 = 12
Also beträgt die Gesamtzahl der erforderlichen Faltungsbe
rechnungen
160 + 12 = 172
Unter der Annahme, daß der Motor 4 ein normaler Vierzy
lindermotor ist und daß die Motordrehzahl 1500 UpM beträgt,
ist die Geräuschperiode 20 ms. Also ist die erforderliche
Anzahl von Faltungsberechnungen des Referenzsignals x und
des Transferfunktionsfilters C^lm in der erfindungsgemäßen
Geräuschverringerungsvorrichtung
J × L × M/20 = 8
Auch wenn die Motordrehzahl 1500 UpM beträgt, ist es
notwendig die Steuerungsgeräusche über den gesamten Bereich
einer Periode zu erzeugen, indem die Anzahl der Abgriffe des
adaptiven, digitalen Filters Wm auf 20 eingestellt wird,
was gleich der Geräuschperiode (20 ms) geteilt durch das Ab
tastintervall (1 ms) ist, das heißt, die Intervalle, bei
denen die Interruptdurchführung der Fig. 4 begonnen wird.
Wenn die Zahl der Abgriffe des adaptiven, digitalen Filters
Wm auf 20 eingestellt ist, ist es möglich, die Faltungsbe
rechnungen des adaptiven Filters Wm und des Referenzsignals
einfach durch Lesen der Filterkoeffizienten Wml des adapti
ven, digitalen Filter Wm ohne Additionsvorgang durchzufüh
ren. Also beträgt die Gesamtzahl der erforderlichen Berech
nungen zwei, welches gleich der Anzahl M der Lautsprecher
ist. Also beträgt die Gesamtzahl der für eine Motordrehzahl
von 1500 UpM benötigten Faltungsberechnungen in diesem Aus
führungsbeispiel
8 + 2 = 10
Wenn die Motordrehzahl 4500 UpM beträgt, ist die Ge
räuschperiode ungefähr 6,7 ms. Also beträgt die in der Ge
räuschverringerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
erforderliche Anzahl von Faltungsberechnungen des Transfer
funktionsfilters C^lm und des Referenzsignals x
J × L × M/6,7 ≈ 24
Die Geräuschperiode beträgt ungefähr 6,7 ms in den Fal
tungsberechnungen des adaptiven, digitalen Filter Wm und des
Referenzsignals x. Also sind Additionsvorgänge für zwei ver
gangene Impulsantworten erforderlich, wenn die Anzahl der
Abgriffe des adaptiven, digitalen Filters Wm 20 beträgt. Da
eine Berechnung zum Lesen erforderlich ist und die Anzahl
der Lautsprecher 2 beträgt, ist die Anzahl der erforderli
chen Berechnungen
(2 + 1) × 2 = 6
Also beträgt die Gesamtzahl der in der Geräuschverringe
rungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung bei einer Motor
drehzahl von 4500 UpM benötigten Faltungsberechnungen
24 + 6 = 30
Wenn die Motordrehzahl 7500 UpM beträgt, ist die Ge
räuschperiode 4 ms. Also beträgt die in der Geräuschverrin
gerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung erforderliche
Anzahl von Faltungsberechnungen des Transferfunktionsfilters
C^lm und des Referenzsignals x
J × L × M/4 = 40
Die Geräuschperiode beträgt 4 ms in den Faltungsberech
nungen des adaptiven, digitalen Filter Wm und des Referenz
signals x. Also sind Additionsvorgänge für vier vergangene
Impulsantworten erforderlich, wenn die Anzahl der Abgriffe
des adaptiven, digitalen Filters Wm 20 beträgt. Da eine Be
rechung zum Lesen erforderlich ist und die Anzahl der Laut
sprecher 2 beträgt, ist die Anzahl der erforderlichen Be
rechnungen
(4 + 1) × 2 = 10
Also beträgt die Gesamtzahl der in der Geräuschverringe
rungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung bei einer Motor
drehzahl von 7500 UpM benötigten Faltungsberechnungen
40 + 10 = 50
Die Anzahl der für die Faltungsberechnungen des Refe
renzsignals und des Transferfunktionsfilters C^lm erforder
lichen Berechnungen nimmt mit abnehmender Geräuschperiode N
zu. Der Grund dafür liegt darin, daß die für die Faltungsbe
rechnungen erforderliche Information über das Transferfunk
tionsfilter C^lm in der Zeit weiter zurückliegend berück
sichtigt werden soll, wie in den Fig. 7B bis 7F gezeigt,
wenn die Geräuschperiode N abnimmt, wie in Fig. 7A gezeigt.
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel wird die Geräuschpe
riode N in den Schritten bei den Punkten 112 bis 116 der
Fig. 3 festgestellt. Dies bewirkt, daß die Anzahl der erfor
derlichen Berechnungen um einen exzessiven Betrag zunimmt,
wenn die Periode N abnimmt. Es wird nun angenommen, daß das
Transferfunktionsfilter C^, das genau die akustische Trans
fercharakteristik zwischen den Lautsprechern und den Mikro
phonen angibt, wie in Fig. 8A gezeigt ist. Normalerweise
sollte das Transferfunktionsfilter C^ immer verwendet wer
den. Es ist jedoch möglich, die Geräusche im gleichen Maße
zu reduzieren, indem man das Transferfunktionsfilter C^' an
stelle des Transferfunktionsfilters C^ verwendet, wenn die
Frequenzcharakteristik in dem Frequenzband von fa bis fb der
Frequenzcharakteristik (siehe Fig. 8B) des Transferfunkti
onsfilters C^' eine geringere Anzahl von Abgriffen hat, wie
in Fig. 8C gezeigt, und wenn die Geräuschfrequenzen in dem
von fa bis fb reichenden Frequenzband liegen. Aus diesem
Grund wird das Transferfunktionsfilter C^', das nicht so
lange bezüglich der Periode N ist, wie in Fig. 8C gezeigt,
in dem Schritt bei Punkt 118 der Fig. 3 eingestellt. Dies
bewirkt eine gute Geräuschverringerung, ohne die Information
über das Transferfunktionsfilter C^lm zu betrachten, die für
Faltungsberechnungen in weiter zurückliegenden Zeiten erfor
derlich ist, wie in den Fig. 7B bis 7F gezeigt. Es ist
daher möglich, eine Zunahme der erforderlichen Berechnungen
um ein extremes Ausmaß zu verhindern, wenn die Periode N ab
nimmt.
In diesem Ausführungsbeispiel bilden der Wellenpositi
onssensor 5 und der Referenzsignalerzeugungsabschnitt 11 die
Referenzsignalerzeugungsvorrichtung. Der bearbeitete Refe
renzsignalerzeugungsabschnitt 14 und die Schritte bei den
Punkten 222 bis 230 der Fig. 4 bilden die bearbeitete Refe
renzsignalerzeugungsvorrichtung. Der Treibersignalerzeu
gungsabschnitt 13 und die Schritte bei den Punkten 206 bis
214 der Fig. 4 bilden die Treibersignalerzeugungsvorrich
tung. Der adaptive Verarbeitungsabschnitt 17 und der Schritt
bei Punkt 232 der Fig. 4 bilden die adaptive Verarbeitungs
vorrichtung. Die Periodendetektionsvorrichtung 12 bildet die
Periodendetektionsvorrichtung. Der Transferfunktionsfilter
speicherabschnitt 15 und die Schritte bei den Punkten 112
bis 118 bilden die erste Filterlängenänderungsvorrichtung.
Die Fig. 9 und 10 zeigen Flußdiagramme einer modifi
zierten Form für die Programmierung des in der Steuerungs
einheit 10 verwendeten digitalen Computers. Das Computerpro
gramm der Fig. 9 beginnt bei Punkt 302 in Antwort auf ein
Interruptsignal in der Form eines Impulses des Referenzsi
gnals x, das bei gleichmäßigen Rotationsintervallen der Mo
torwelle erzeugt wird. Bei Punkt 304 in dem Programm wird
eine weitere Interruptdurchführung verhindert. Bei Punkt 306
verschiebt die zentrale Verarbeitungseinheit die Periodenin
formation N(p), die aus einer Reihe von vergangenen Ge
räuschperiodenwerten N(P)-N(1) besteht (siehe die Fig. 5A
und 6A) wie folgt:
Die durch Klammern ( ) eingeschlossene und an N ange
fügte Zahl gibt die Anzahl an, mit der die Periode N einge
stellt wurde, bevor in dem augenblicklichen Ausführungszy
klus des Programms ein neuer Wert dafür eingestellt wurde.
Bei Punkt 308 in dem Programm verschiebt die zentrale Verar
beitungseinheit die Filterinformation C^lm(p), die aus einer
Reihe von vergangenen Transferfunktionswerten C^lm(P)-C^lm
besteht (siehe die Fig. 6B und 6C), wie folgt:
Die durch Klammern ( ) eingeschlossene und an C^lm ange
fügte Zahl gibt die Anzahl an, mit der das Transferfunkti
onsfilter C^lm eingestellt wurde, bevor in dem augenblickli
chen Ausführungszyklus des Programms ein neuer Wert dafür
eingestellt wurde. Bei Punkt 310 in dem Programm wird k als
der letzte Wert N(0) in dem Computerspeicher gespeichert.
Bei Punkt 312 in dem Programm wird der Zählwert i eines I-
Zählers auf Null gelöscht.
Bei Punkt 314 in dem Programm wird bestimmt, ob N(0) <
T(i) oder nicht. T(i) ist einer der Schrittwerte, in die der
mögliche Bereich der Periode N gleichmäßig unterteilt ist.
Wenn die Antwort zu dieser Frage "ja" ist, geht das Programm
zu Punkt 316, wo der I-Zähler um einen Schritt inkrementiert
wird und geht dann zurück zu Punkt 314. Andernfalls bedeutet
es, daß T(i) der neue Periodenwert N(0) ist, der im Com
puterspeicher gespeichert ist, um einen Teil der Periodenin
formation N(p) zu geben, und das Programm geht zu Punkt 318,
wo ein neuer Wert C^lm(0) der Filterinformation wie folgt
eingestellt wird:
C^lm(0) = C^mem,lm(i)
wobei C^mem,lm(i) ein vorgegebenes Transferfunktionsfil
ter ist, das als Funktion der Periode N berechnet wird. Das
vorgegebene Transferfunktionsfilter hat eine Filterlänge,
die nicht zu lange verglichen mit der Periode N ist. Erfin
dungsgemäß wird das Transferfunktionsfilter C^lm so einge
stellt, daß seine Filterlänge nicht zu lange verglichen mit
der Periode N ist. Bei Punkt 320 im Programm wird der Zähl
wert k eines K-Zählers auf Null gelöscht. Bei Punkt 322 in
dem Programm wird die Filterlänge I des adaptiven, digitalen
Filters Wm in der Geräuschperiode N(0) eingestellt. Bei
Punkt 324 in dem Programm wird der Sperrzustand für eine
weitere Interruptdurchführung aufgehoben. Danach geht das
Programm zum Endpunkt 326.
Das Computerprogramm der Fig. 10 beginnt bei Punkt 402
in Antwort auf ein Interruptsignal in der Form eines von der
Steuerungseinheit 10 erzeugten Treibersignals ym. Bei Punkt
404 in dem Programm wird eine weitere Interruptdurchführung
gesperrt. Bei Punkt 406 in dem Programm wird der Wert des
Treibersignals ym als Wmk initialisiert:
ym = Wmk
wobei Wmk der k-te Filterkoeffizient des adaptiven, digita
len Filters Wm ist. Also gibt der Anfangswert des Treibersi
gnals ym, wie er bei Punkt 406 eingestellt wird, die Antwort
des adaptiven, digitalen Filters Wm zum gegenwärtigen Zeit
punkt k auf den letzten Impuls. Da der Zählwert k des K-Zäh
lers bei Punkt 320 in dem Programm der Fig. 9 auf Null ge
löscht wird, wird der Wert k auf Null gesetzt, wenn ein Im
puls x(n) des Referenzsignals x erzeugt wird. Also gibt der
Wert k die Anzahl der Durchführungen des Programms der Fig.
10 nach dem Erzeugen des Impulses x(n) des Referenzsignals
an (siehe die Fig. 5A und 6A). Bei Punkt 408 in dem Pro
gramm wird das Treibersignal ym ausgegeben. Bei Punkt 410 in
dem Programm werden die Restgeräuschsignale e1 bis e8 in den
Computerspeicher gelesen. Bei Punkt 412 in dem Programm wer
den die Register rlm(I) bis rlm(1), die das verarbeitete, in
den vergangen Prozessen erhaltene Referenzsignal rlm spei
chern, wie folgt verschoben:
Bei Punkt 412 in dem Programm wird das Register rlm(0)
wie folgt initialisiert:
rlm(0) = C^lmk(0)
wobei C^lmk(0) der k-te Filterkoeffizient des neuesten
Transferfunktionsfilters C^lm(0) ist, das bei Punkt 118 in
dem Programm der Fig. 3 eingestellt wurde, und die Antwort
des Transferfunktionsfilters C^lm(0) zum gegenwärtigen Zeit
punkt k auf den letzten Impuls ist. Bei Punkt 416 in dem
Programm wird der U-Zähler um einen Schritt inkrementiert.
Bei Punkt 418 in dem Programm wird festgestellt, ob
ist, wobei len(C^lm(u)) die Filterlänge (Zahl der Abgriffe)
des Transferfunktionsfilters C^lm(u) bezüglich des u Impulse
zuvor eingegebenen Impulses ist. Wenn die Antwort auf diese
Frage "ja" ist, bedeutet das, daß die Antwort auf das Trans
ferfunktionsfilter C^lm(u) auf den u Impulse zuvor eingege
benen Impuls immer noch bestehen bleibt, und das Programm
geht zu Punkt 420, wo eine Integration für das Register
rlm(0) durchgeführt wird:
rlm(0) = rlm(0) + C^lmq(u)
wobei q gegeben ist durch:
wobei C^lmq(u) die Antwort des Transferfunktionsfilters
C^lm(u) auf den u Impulse zuvor eingegebenen Impuls ist. Bei
Punkt 422 in dem Programm wird der U-Zähler um einen Schritt
inkrementiert. Danach geht das Programm zu Punkt 418 zurück.
Wenn die Antwort auf die bei Punkt 226 eingegebene Frage
"nein" ist, bedeutet das, daß die Antwort des adaptiven, di
gitalen Filters Wm auf den u Impulse zuvor eingegebenen Im
puls vor diesem Zeitpunkt anders war, und daher sind die
Faltungsberechnungen in dem Treibersignalerzeugungsabschnitt
14 beendet, und das Programm geht zu Punkt 424. Bei Punkt
424 in dem Programm wird der LMS-Algorithmus verwendet, um
die Filterkoeffizienten Wlm des jeweiligen adaptiven, digi
talen Filters Wm wie folgt aufzufrischen:
wobei α der Konvergenzkoeffizient ist, der die Rate mitbe
stimmt, mit der das Filter auf optimale Weise konvergiert,
und zur Stabilität der optimalen Filterkonvergenz beiträgt.
Bei Punkt 426 in dem Programm wird der K-Zähler um einen
Schritt inkrementiert. Bei Punkt 428 in dem Programm wird
der Sperrzustand für eine weitere Interruptdurchführung auf
gehoben. Danach geht das Programm zum Endpunkt 430.
In dieser Modifikation wird der Filterkoeffizient Wmk,
also die Antwort des adaptiven, digitalen Filters Wm auf den
letzten Impuls als Treibersignal ym ausgegeben. Dies bewirkt
die Beseitigung der Notwendigkeit von Additionsvorgängen bei
den Faltungsberechnungen des adaptiven, digitalen Filters Wm
und des Referenzsignals x. Es daher möglich, zu verhindern,
daß die Anzahl der erforderlichen Berechnungen mit Abnahme
der Periode N zunimmt. Auch wenn dieser Vorgang äquivalent
zu einer Verkürzung der Filterlänge des adaptiven, digitalen
Filter Wm ist, wird er keine Verschlechterung der Steuerung
scharakteristik bewirken, da die Filterlänge des adaptiven,
digitalen Filter Wm ein wenig länger eingestellt wird, um
das Problem (daß in letzten Hälfte der Periode kein Treiber
signal erzeugt wird), das durch die Tatsache bewirkt wird,
daß das Referenzsignal x in der Form einer Impulsreihe vor
liegt, zu verhindern. Bei einer verkürzten Filterlänge I
kann die beim Auffrischen des Filterkoeffizienten Wml in dem
Schritt bei Punkt 424 der Fig. 10 erforderliche Anzahl der
Berechnungen verringert werden. Dies bewirkt eine höhere
Rate in der Geräuschverringerungssteuerung. Der Schritt bei
Punkt 322 der Fig. 9 und die Schritte bei den Punkten 406
und 408 der Fig. 10 bilden die zweite Filterlängenänderungs
vorrichtung.
Die Fig. 11 und 12 zeigen Flußdiagramme einer weite
ren, modifizierten Form der Programmierung des in der Steue
rungseinheit verwendeten digitalen Computers. Diese Modifi
kation ist zur Verringerung der von einem Klimaanlagenventi
lator in den Fahrgastraum des Fahrzeugs übertragenen Geräu
sche anwendbar. Da die Ventilatorgeschwindigkeit durch die
Position des Klimaanlagenschalters bestimmt wird, kann die
Periode der übertragenen Geräusche als eine Funktion der Po
sition des Klimaanlagenschalters festgestellt werden.
Das Computerprogramm der Fig. 11 beginnt bei Punkt 502.
Bei Punkt 504 in dem Programm wird eine weitere Interrupt
durchführung verhindert. Bei Punkt 506 liest die zentrale
Verarbeitungseinheit das Schalterpositionsignal SW, das die
Position der Klimaanlage angibt. In Punkt 508 des Programmes
wird die Geräuschperiode N auf der Basis des eingelesenen
Wertes des Schalterpositionssignals SW festgestellt. Es ist
möglich, die Geräuschverringerungsprozesse zu vereinfachen,
wenn man annimmt, daß die Geräuschperiode konstant ist. Bei
Punkt 510 in dem Programm wird die Filterlänge I des adapti
ven, digitalen Filters Wm auf den Wert gleich der festge
stellten Periode N eingestellt. Bei Punkt 512 in dem Pro
gramm wird die Ordnung i des Grades der Geräuschperiode N
entsprechend dem Schalterpositionssignal SW eingestellt.
Bei Punkt 514 in dem Programm wird ein neuer Wert
C^lm(0) der Filterinformation wie folgt eingestellt wird:
C^lm(0) = C^mem,lm(i)
wobei C^mem,lm(i) ein vorgegebenes Transferfunktionsfil
ter ist, das als Funktion der Periode N berechnet wird. Das
vorgegebene Transferfunktionsfilter hat eine Filterlänge,
die nicht zu lange verglichen mit der Periode N ist. Erfin
dungsgemäß wird das Transferfunktionsfilter C^lm so einge
stellt, daß seine Filterlänge nicht zu lange verglichen mit
der Periode N ist. Bei Punkt 516 im Programm wird der Zähl
wert k eines K-Zählers auf Null gelöscht. Bei Punkt 518 in
dem Programm wird der Sperrzustand für eine weitere Inter
ruptdurchführung aufgehoben. Danach geht das Programm zum
Endpunkt 520.
Das Computerprogramm der Fig. 12 beginnt bei Punkt 602
in Antwort auf ein Interruptsignal in der Form eines von der
Steuerungseinheit 10 erzeugten Treibersignals ym. Bei Punkt
604 in dem Programm wird eine weitere Interruptdurchführung
gesperrt. Bei Punkt 606 in dem Programm wird der Wert des
Treibersignals ym als Wmk initialisiert:
ym = Wmk
wobei Wmk der k-te Filterkoeffizient des adaptiven, digita
len Filters Wm ist. Bei Punkt 610 in dem Programm werden die
Restgeräuschsignale e1 bis e8 in den Computerspeicher einge
lesen. Bei Punkt 612 in dem Programm werden die Register
rlm(I) bis rlm(1), die das verarbeitete, in den vergangen
Prozessen erhaltene Referenzsignal rlm speichern, wie folgt
verschoben:
Bei Punkt 614 in dem Programm wird das Register rlm(0)
wie folgt initialisiert:
rlm(0) = C^lmk(0)
wobei C^lmk(0) der k-te Filterkoeffizient des neuesten
Transferfunktionsfilters C^lm(0) ist, das bei Punkt 514 in
dem Programm der Fig. 11 eingestellt wurde, und die Antwort
des Transferfunktionsfilters C^lm(0) zum gegenwärtigen Zeit
punkt k auf den letzten Impuls ist. Bei Punkt 616 in dem
Programm wird der U-Zähler um einen Schritt inkrementiert.
Bei Punkt 618 in dem Programm wird festgestellt, ob
k + uN < len(C^lm(u))
ist, wobei len(C^lm(u)) die Filterlänge (Zahl der Abgriffe)
des Transferfunktionsfilters C^lm(u) bezüglich des u Impulse
zuvor eingegebenen Impulses ist. Wenn die Antwort auf diese
Frage "ja" ist, bedeutet das, daß die Antwort auf das Trans
ferfunktionsfilter C^lm(u) auf den u Impulse zuvor eingege
benen Impuls immer noch bestehen bleibt, und das Programm
geht zu Punkt 620, wo folgende Integration für das Register
rlm(0) durchgeführt wird:
rlm(0) = rlm(0) + C^lmq(u)
wobei q gegeben ist durch:
wobei C^lmq(u) die Antwort des Transferfunktionsfilters
C^lm(u) auf den u Impulse zuvor eingegebenen Impuls ist. Bei
Punkt 622 in dem Programm wird der U-Zähler um einen Schritt
inkrementiert. Danach geht das Programm zu Punkt 618 zurück.
Wenn die Antwort auf die bei Punkt 618 eingegebene Frage
"nein" ist, bedeutet das, daß die Antwort des adaptiven, di
gitalen Filters Wm auf den u Impulse zuvor eingegebenen Im
puls vor diesem Zeitpunkt anders war, und daher sind die
Faltungsberechnungen in dem Treibersignalerzeugungsabschnitt
14 beendet, und das Programm geht zu Punkt 624. Bei Punkt
624 in dem Programm wird der LMS-Algorithmus verwendet, um
die Filterkoeffizienten Wlm des jeweiligen adaptiven, digi
talen Filters Wm wie folgt aufzufrischen:
wobei α der Konvergenzkoeffizient ist, der die Rate bestimmt
mitbestimmt, mit der das Filter auf optimale Weise konver
giert, und zur Stabilität der optimalen Filterkonvergenz
beiträgt. Bei Punkt 626 in dem Programm wird der K-Zähler um
einen Schritt inkrementiert. Bei Punkt 628 in dem Programm
wird der Sperrzustand für eine weitere Interruptdurchführung
aufgehoben. Danach geht das Programm zum Endpunkt 630.
In dieser Modifikation bilden die Schritte bei den Punk
ten 506 und 508 der Fig. 11 die Geräuschperiodendetektions
vorrichtungen.
Auch wenn die Erfindung in Verbindung mit einer Ge
räuschverringerungsvorrichtung zur Verringerung von von ei
nem Motor oder einer in einem Fahrzeug installierten Klima
anlage in ein Fahrgastabteil des Fahrzeugs übertragenen Ge
räuschen beschrieben wurde, sollte festgestellt werden, daß
die Erfindung natürlich auch auf andere periodische Geräu
sche anwendbar ist, wenn ein Referenzsignal aus einer Im
pulsreihe mit derselben Periode wie die Geräusche gebildet
werden kann. Zum Beispiel kann eine aktive Geräuschverringe
rungsvorrichtung zur Verringerung von von dem Getriebe in
das Fahrgastabteil des Fahrzeugs übertragenen Geräuschen an
geordnet werden. In diesem Fall kann das Referenzsignal auf
der Basis des Übertragungswellenrotationssignals und des
Übertragungsgetriebepositionssignals gebildet werden. Die
Geräuschverringerungsvorrichtung kann zur Verringerung von
im Endreduktionsgetriebe erzeugten Geräuschen angeordnet
werden. In diesem Fall kann das Referenzsignal auf der Basis
des Rotationssignals des Endreduktionsgetriebes und des Po
sitionssignals des Endreduktionsgetriebes gebildet werden.
Die Geräuschverringerungsvorrichtung kann angeordnet sein,
die von der Antriebswelle übertragenen Geräusche zu verrin
gern. In diesem Fall kann das Referenzsignal auf der Basis
des Antriebswellenrotationssignals geformt sein. Die Ge
räuschverringerungsvorrichtung kann angeordnet sein, die von
der Propellerwelle übertragenen Geräusche zu verringern. In
diesem Fall kann das Referenzsignal auf der Basis des Pro
pellerwellenrotationssignals geformt sein. Die Geräuschver
ringerungsvorrichtung kann angeordnet sein, die von dem Kli
maanlagenkompressor übertragenen Geräusche zu verringern. In
diesem Fall kann das Referenzsignal auf der Basis des Klima
anlagenkompressorrotationssignals geformt sein. Die Ge
räuschverringerungsvorrichtung kann angeordnet sein, die von
dem Kühlerlüfter übertragenen Geräusche zu verringern. In
diesem Fall kann das Referenzsignal auf der Basis des Küh
lerlüfterrotationssignals geformt sein. Die Geräuschverrin
gerungsvorrichtung kann angeordnet sein, die von dem Turbo
lader übertragenen Geräusche zu verringern. In diesem Fall
kann das Referenzsignal auf der Basis des Turboladerrotati
onssignals geformt sein. Die Geräuschverringerungsvorrich
tung kann angeordnet sein, die von der Wasser- oder Ölpumpe
übertragenen Geräusche zu verringern. In diesem Fall kann
das Referenzsignal auf der Basis des Pumpenrotationssignals
geformt sein. Die Geräuschverringerungsvorrichtung kann an
geordnet sein, die von der Lichtmaschine übertragenen Geräu
sche zu verringern. In diesem Fall kann das Referenzsignal
auf der Basis des Lichtmaschinenrotationssignals geformt
sein. Die Geräuschverringerungsvorrichtung kann angeordnet
sein, die von den Rädern übertragenen Geräusche zu verrin
gern. In diesem Fall kann das Referenzsignal auf der Basis
des Radrotationssignals geformt sein.
Auch wenn die Erfindung in Verbindung mit dem Wellenpo
sitionssignal als das mit dem Geräusch verbundenen Signal
beschrieben wurde, ist selbstverständlich festzustellen, daß
das mit dem Geräusch verbundene Signal in der Form eines
synchron mit der Verbrennung in dem Motor 4 erzeugten Signa
les vorliegen kann.
Claims (3)
1. Aktive Geräuschdämpfungsvorrichtung zum Verringern von periodischem, von einer
Geräuschquelle (4) in eine Fahrgastzelle (6) eines Fahrzeugs übertragenem Geräusch,
mit:
ferner vorgesehen sind:
- a) Steuerungsgeräuschquellen (7a-7d) zum Erzeugen von Steuerungsgeräuschen in der Fahrgastzelle (6), die mit den Geräuschen der Geräuschquelle (4) zur Interferenz gebracht werden, um die Geräusche an einem Auswertungsbereich der Fahrgastzelle zu reduzieren;
- b) Restgeräuschdetektionsvorrichtungen (8a-8h) zum Feststellen von Restgeräuschen an vorgegebenen Positionen in der Fahrgastzelle (6) nach der Interferenz mit den Geräuschen;
- c) einer Referenzsignalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Referenzsignals (X) mit derselben Periode wie die Geräusche;
- d) adaptiven, digitalen Filtern (Wm) mit variablen Filterkoeffizienten;
- e) einer Treibersignalerzeugungseinrichtung (13) zum Erzeugen von Treibersignalen (Y1, Y4), aufgrund des Referenzsignals und der Filterkoeffizienten der adaptiven digitalen Filter (Wm), um die Steuerungsgeräuschquellen (7a-7d) zu betreiben;
- a) einer adaptiven Verarbeitungseinrichtung (17) zum Aktualisieren der Filterkoeffizienten der jeweiligen adaptiven digitalen Filter (Wm) aufgrund der festgestellten Restgeräusche und des Referenzsignals (X);
ferner vorgesehen sind:
- a) Transferfunktionsfilter (C^lm), die entsprechend Transferfunktionen zwischen den Steuerungsgeräuschquellen (7a-7d) und den Restgeräuschdetektionsvorrichtungen (8a-8h) modellhaft ausgebildet sind;
- b) eine Signalverarbeitungseinrichtung (14) zum Falten der Transferfunktionsfilter
mit dem Referenzsignal (X), um nach Maßgabe des Referenzsignals verarbeitete
Signale zu erzeugen; und daß
die Treibersignalerzeugungseinrichtung (13) eine Faltung der adaptiven digitalen Filter (Wm) nach Maßgabe des Referenzsignals (X) ausführt, um die Treibersignale (Y1-Y4) zu erzeugen, und die adaptive Verarbeitungseinrichtung (17) die Filterkoeffizienten der jeweiligen adaptiven digitalen Filter aufgrund des nach Maßgabe des Referenzsignals (X) verarbeiteten Signals aktualisiert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Geräuschperioden
detektionseinrichtung (12) zum Feststellen der Periode der von der Geräuschquelle (4)
erzeugten Geräusche und eine erste Filterlängenänderungseinrichtung (15) zum Ändern
der Filterlängen der jeweiligen Transferfunktionsfilter aufgrund der festgestellten
Geräuschperiode.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweite Filterlängenände
rungseinrichtung zum Ändern der Filterlängen der jeweiligen adaptiven, digitalen Filter
aufgrund der festgestellten Geräuschperiode.
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