DE69725202T2

DE69725202T2 - Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem

Info

Publication number: DE69725202T2
Application number: DE69725202T
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Wako-shi Kobayashi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2017-03-20
Also published as: US5912821A; EP0797184A3; DE69725202D1; JP3751359B2; JPH09258746A; EP0797184B1; EP0797184A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem und insbesondere ein Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem, welches Schwingungen und Geräusche, die mit einer Periodizität oder einer Quasi-Periodizität von einem Rotationselement und dergleichen erzeugt werden, aktiv steuert, um dadurch die Schwingungen und Geräusche zu reduzieren.
Stand der Technik
Heutzutage sind Schwingung/Aktivgeräusch-Steuerungssysteme intensiv in verschiedenen Gebieten der Industrie entwickelt worden, welche ausgebildet sind, um Schwingungen und Geräusche, die von Schwingung/Geräusch-Quellen erzeugt werden, durch die Verwendung eines adaptiven digitalen Filters (im folgenden als „ADF" bezeichnet) zu dämpfen, um dadurch die Schwingungen und Geräusche zu reduzieren.
Diese herkömmlichen Schwingung/Aktivgeräusch-Steuerungssysteme des Stands der Technik schließen ein Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem ein, das in EP-A-0 674 305 von dem vorliegenden Anmelder vorgeschlagen wurde, wobei ein Sinuswellensignal mit einer einzigen Wiederholperiode erzeugt wird in Abhängigkeit von der Wiederholperiode der Schwingungen und Geräusche, die Komponententeilen der Schwingung/Geräusche-Quelle eigen sind, und das Sinuswellensignal und ein verzögertes Sinuswellensignal, welches um eine vorbestimmte Periode relativ zu der erstgenannten phasenverzögert ist, dem ADF eingegeben werden.
In dem vorgeschlagenen Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem wird ein Wiener-Filter (im Folgenden als „der W-Filter" bezeichnet) vom Finit-Impuls- Antwort(FIR)-Typ mit zwei Streifen (Filterordnungszahl) als der ADF (erste Filtereinrichtung) verwendet, und ein Rotationssignal von einem Rotationselement wird in der Form eines Impulssignals detektiert, jedes Mal wenn sich das Rotationselement durch einen vorbestimmten, sehr kleinen Drehwinkel (z. B. 3,6°) dreht. Genauer gesagt, wird bei dem vorgeschlagenen Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem ein Sinuswellensignal für eine Wiederholperiode erzeugt, jedes Mal wenn sich das Rotationselement eine Drehung (360°) dreht, und das so erzeugte Sinuswellensignal und ein verzögertes Sinuswellensignal, das erhalten wird, indem das Sinuswellensignal um eine vorbestimmte Periode phasenverzögert wird, werden der ersten Filtereinrichtung zur Ausführung einer adaptiven Steuerung eingegeben, wodurch sogar bei der Verwendung des ADF mit zwei Streifen die adaptive Steuerung erreicht werden kann, was eine Verringerung in der Zeitperiode ermöglicht, die für die auszuführende Produkt-Summe-Operation (Faltung) erforderlich ist.
Gemäß dem vorgeschlagenen aktiven Geräusch-Steuerungssystem wird ein Identifizierungsgeräusch erzeugt, welches im Pegel um eine vorbestimmte Menge geringer ist als das Hintergrundgeräusch, so dass die Übertragungscharakteristik des Geräuschübertragungspfades identifiziert werden kann, während die aktive Steuerung von Schwingungen und Geräuschen ausgeführt wird, ohne dass das Identifizierungsgeräusch von dem Passagier (den Passagieren) wahrgenommen wird.
Das heißt, Fahrzeuge, wie z. B. Kraftfahrzeuge, bei denen Schwingungen und Geräusche mit einer Periodizität oder einer Quasi-Periodizität erzeugt werden, werden verwendet, um unter verschiedenen Umgebungen über eine lange Zeitperiode zu reisen, und folglich ändert sich die Übertragungscharakteristik des Schwingung/Geräusch-Übertragungspfades abhängig von Umgebungen, unter welchen das Fahrzeug fährt. Insbesondere, wenn eine Schwingung/Geräusch-Steuerung für ein Fahrzeug ausgeführt wird, in welchem der Motor an einer so genannten selbstexpandierenden Maschinenbefestigung befestigt ist, kann dort eine Änderung in der Elastizität von Gummielementen, die einen Teil der Maschinenbefestigung bilden, aufgrund deren Abhängigkeit von der Temperatur und/oder des Härtens der Gummielemente aufgrund von Altern auftreten, was eine Änderung in der Übertragungscharakteristik bewirkt. Weiterhin ändert sich die Übertragungscharakteristik von Schwingungen und Geräuschen innerhalb des Fahrzeugraumes empfindlich abhängig von verschiedenen Faktoren, wie z. B. der Temperatur, der Feuchtigkeit, geöffneten/geschlossenen Zuständen der Fenster des Fahrzeugs und Sitzanordnungen der Insassen und der Anzahl der Insassen. Das vorgeschlagene aktive Geräusch-Steuerungssystem wird mit den oben genannten Umständen durch Erzeugen eines Identifizierungsgeräusches fertig, welches im Pegel um eine vorbestimmte Menge niedriger ist als das Hintergrundgeräusch, um die Übertragungscharakteristik des Geräuschübertragungspfads zu identifizieren, während die aktive Steuerung von Schwingungen und Geräuschen ausgeführt wird, um dadurch eine adaptive Steuerung in einer Weise zu erreichen, die eine Änderung in der Übertragungscharakteristik aufgrund von Alterung etc. bis zu einem gewissen Grad kompensiert.
In dem vorgeschlagenen aktiven Geräusch-Steuerungssystem, welches das Identifizierungsgeräusch erzeugt, das im Pegel um eine vorbestimmte Menge niedriger als das Hintergrundgeräusch ist, wird das Identifizierungsgeräusch benötigt, um ein gutes S/N Verhältnis zu haben, um hochgenaue Identifizierungsergebnisse zu erhalten. Wenn jedoch das Identifizierungsgeräusch auf einen höheren Pegel gesetzt wird, um das S/N Verhältnis zu erhöhen, wird das Identifizierungsgeräusch von dem Passagier (den Passagieren) wahrgenommen, wodurch dem Passagier (den Passagieren) ein unangenehmes Gefühl gegeben wird. Das heißt, gemäß dem vorgeschlagenen aktiven Geräusch-Steuerungssystem, welches selbst das Identifizierungsgeräusch erzeugt, um die Übertragungscharakteristik des Schwingung/Geräusch-Übertragungspfades zu identifizieren, während die aktive Steuerung von Schwingungen und Geräuschen ausgeführt wird, gibt es eine Unverträglichkeit zwischen der Verringerung des Pegels des Identifizierungsgeräusches auf solch einen Pegel, dass er von dem bzw. den Passagieren nicht wahrgenommen wird, und der Erreichung eines guten S/N Verhältnisses. So kann das vorgeschlagene aktive Geräusch-Steuerungssystem nur eine begrenzte Genauigkeit der Identifizierung der Übertragungscharakteristik des Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads als Antwort auf Altersänderung und Umgebungsänderung erreichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine erste Aufgabe der Erfindung, ein Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem bereitzustellen, welches die Übertragungscharakteristik eines Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads in Abhängigkeit von einer Änderung in demselben aufgrund von Alterung und Reiseumgebungen in einer genauen Weise identifizieren kann, ohne dass ein Identifizierungsgeräusch erzeugt zu werden braucht, wie es bei herkömmlichen Schwingung/Geräusch-Steuerungssystemen verwendet wird.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem bereitzustellen, welches eine Hochgeschwindigkeitsidentifizierung der Übertragungscharakteristik eines Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads erreichen kann.
Eine dritte Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem bereitzustellen, welches immer eine hohe Steuerbarkeit von Schwingungen und Geräuschen als Antwort auf die aktuellen Bedingungen zeigen kann, indem Ergebnisse der Identifizierung, die während der Überprüfung eines Kraftfahrzeuges mit dem darin installierten System ausgeführt wird, gespeichert werden etc. und dann gelegentlich die Identifizierungsergebnisse aktualisiert werden.
Eine vierte Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem bereitzustellen, welches gute Konvergenz insbesondere für einen ADF mit zwei Streifen vom FIR-Typ anwendet, um dadurch Hochgeschwindigkeitsverarbeitung zu erreichen.
Um die erste Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung bereitgestellt ein Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem zum Steuerung von Schwingungen und Geräuschen, die mit einer Periodizität oder einer Quasi-Periodizität von einer Schwingung/Geräusch-Quelle mit mindestens einem Rotationselement erzeugt werden, einschließend eine Zeitimpulssignal-Detektiereinrichtung zum Detektieren von mindestens einem Zeitimpulssignal, das eine mindestens einem Komponententeil der Schwingung/Geräusch-Quelle eigene Periode von Schwingungen und Geräuschen anzeigt, eine erste Filtereinrichtung, die durch einen adaptiven digitalen Filter gebildet ist und einen Filterkoeffizienten hat, um ein Steuersignal zum Steuern der Schwingungen und Geräusche von der Schwingung/Geräusch-Quelle zu erzeugen, eine elektromechanische Wandlereinrichtung, die in mindestens einem der Schwingung/Geräusch-Übertragungspfade angeordnet ist, durch welche die Schwingungen und Geräusche von der Schwingung/Geräusch-Quelle übertragen werden, um das Steuersignal in ein Treibersignal zum Treiben der Schwingung/Geräusch-Quelle umzuwandeln, eine Fehlersignal-Detektiereinrichtung zum Detektieren eines Fehlersignals, das eine Differenz zwischen dem Treibersignal und einem Schwingung/Geräusch-Signal anzeigt, welches die Schwingungen und Geräusche von der Schwingung/Geräusch-Quelle anzeigt, eine zweite Filtereinrichtung, die einen Filterkoeffizienten hat und eine Transfercharakteristik eines Teils des mindestens einen Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads speichert, welcher sich zwischen der ersten Filtereinrichtung und der Fehlersignal-Detektiereinrichtung erstreckt, und um ein Referenzsignal auf der Basis der Transfercharakteristik und des zumindest einen Zeitimpulssignals zu erzeugen, eine Steuersignal-Aktualisierungseinrichtung zum Aktualisieren des Filterkoeffizienten der ersten Filtereinrichtung, um dadurch das Steuersignal derart zu aktualisieren, dass das Fehlersignal minimal gemacht wird, auf der Basis des Fehlersignals, des Referenzsignals und des Filterkoeffizienten der ersten Filtereinrichtung.
Das Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem gemäß dem ersten Aspekt ist charakterisiert durch:
eine erste Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung zum Identifizieren einer dynamischen Charakteristik eines physikalischen Systems, das sich zwischen der ersten Filtereinrichtung und einer vorbestimmten Steuerfläche erstreckt;
eine zweite Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung zum Identifizieren einer dynamischen Charakteristik des Teils des zumindest einen Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads, der sich zwischen der ersten Filtereinrichtung und der Fehlersignal-Detektiereinrichtung erstreckt;
eine Referenzsignal-Aktualisierungseinrichtung zum Aktualisieren des Filterkoeffizienten der zweiten Filtereinrichtung auf der Basis von Identifizierungsergebnissen von der zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung;
wobei jede der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen einen adaptiven digitalen Filter mit einem Filterkoeffizienten und eine Filterkoeffizent-Aktualisierungseinrichtung zum Aktualisieren des Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen einschließt.
Mit der obigen Anordnung kann die Übertragungscharakteristik des Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads parallel zu der Ausführung der Steuerung von Schwingungen und Geräuschen identifiziert werden ohne Erzeugung eines Identifizierungsgeräusches, wie es bei dem Stand der Technik verwendet wird, wodurch eine Verringerung in der für den Identifizierungsvorgang erforderlichen Belastung ermöglicht wird. Weiterhin verbessert die Verwendung eines Verfahrens zum Identifizieren der Übertragungscharakteristik des Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads, welches sich von dem Verfahren zum Erzeugen eines Identifizierungsgeräusches unterscheidet, die Robustheit bezüglich dem S/N Verhältnis, was zu hochgenauen Identifizierungsergebnissen führt.
Vorzugsweise aktualisiert die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen durch die Verwendung eines genetischen Algorithmus.
Besonders bevorzugt berechnet die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen Werte einer Leistungsfunktion auf der Basis eines Restsignals, welches eine Differenz zwischen dem Fehlersignal und einem Quasi-Fehlersignal von der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung ist, durch die Verwendung des genetischen Algorithmus und aktualisiert den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen gemäß einem optimalen Wert der berechneten Werte der Leistungsfunktion.
Auch bevorzugt aktualisiert die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung der ersten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters der ersten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung auf der Basis des optimalen Wertes der berechneten Werte der Leistungsfunktion und des mindestens einen Zeitimpulssignals von der Zeitimpulssignal-Detektiereinrichtung, und die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung der zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung aktualisiert den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters der zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung auf der Basis des optimalen Wertes der berechneten Werte der Leistungsfunktion und des Steuersignals von der ersten Filtereinrichtung.
Vorzugsweise berechnet die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen die Leistungsfunktion derart, dass das Restsignal einen minimalen Wert annimmt.
Um die erste, zweite und vierte Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung bereitgestellt ein Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem zum Steuern von Schwingungen und Geräuschen, die mit einer Periodizität oder Quasi-Periodizität von einer Schwingung/Geräusch-Quelle, die mindestens ein Rotationselement aufweist, erzeugt werden, einschließend eine Zeitimpulssignal-Detektiereinrichtung zum Detektieren von mindestens einem Zeitimpulssignal, das eine mindestens einem Komponententeil der Schwingung/Geräusch-Quelle eigene Periode von Schwingungen und Geräuschen anzeigt, eine Sinuswelle-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Referenzsinuswelle, die eine einzige Wiederholperiode aufweist, welche von Zeitintervallen der Erzeugung des mindestens einen Zeitimpulssignals abhängig ist, eine Verzögerungssinuswelle-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer verzögerten Sinuswelle, welche um eine Verzögerungsperiode T von 1/3 ≥ T ≥ 1/7 relativ zu der Referenzsinuswelle verzögert ist, wobei T eine reelle Zahl ist, eine erste Filtereinrichtung, die durch einen adaptiven digitalen Filter mit zwei Streifen und einem Filterkoeffizienten gebildet ist, zum Erzeugen eines Steuersignals, um die Schwingungen und Geräusche von der Schwingung/Geräusch-Quelle zu steuern, eine elektromechanische Wandlereinrichtung, die in mindestens einem der Schwingung/Geräusch-Übertragungspfade angeordnet ist, durch welche die Schwingungen und Geräusche von der Schwingung/Geräusch-Quelle übertragen werden, um das Steuersignal in ein Treibersignal zum Treiben der Schwingung/Geräusch-Quelle umzuwandeln, eine Fehlersignal-Detektiereinrichtung zum Detektieren eines Fehlersignals, das eine Differenz zwischen dem Treibersignal und einem Schwingung/Geräusch-Signal anzeigt, das Schwingungen und Geräusche von der Schwingung/Geräusch-Quelle anzeigt, eine zweite Filtereinrichtung, die einen Filterkoeffizienten hat und eine Übertragungscharakteristik eines Teils des mindestens einen Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads speichert, der sich zwischen der ersten Filtereinrichtung und der Fehlersignal-Detektiereinrichtung erstreckt, und zum Erzeugen eines Referenzsignals auf der Basis der Übertragungscharakteristik und des mindestens einen Zeitimpulssignals, eine Steuersignal-Aktualisierungseinrichtung zum Aktualisieren des Filterkoeffizienten der ersten Filtereinrichtung, um dadurch das Steuersignal derart zu aktualisieren, dass das Fehlersignal minimal gemacht wird, auf der Basis des Fehlersignals, des Referenzsignals und des Filterkoeffizienten der ersten Filtereinrichtung.
Das Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem gemäß dem zweiten Aspekt ist charakterisiert, indem es umfasst:
eine erste Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung zum Identifizieren einer dynamischen Charakteristik eines physikalischen Systems, das sich zwischen der ersten Filtereinrichtung und einer vorbestimmten Steuerfläche erstreckt;
eine zweite Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung zum Identifizieren einer dynamischen Charakteristik des Teils des mindestens einen Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads, der sich zwischen der ersten Filtereinrichtung und der Fehlersignal-Detektiereinrichtung erstreckt;
eine Referenzsignal-Aktualisierungseinrichtung zum Aktualisieren des Filterkoeffizienten der zweiten Filtereinrichtung auf der Basis von Identifizierungsergebnissen von der zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung;
wobei jede der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen einen adaptiven digitalen Filter mit einem Filterkoeffizienten und eine Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung zum Aktualisieren des Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen einschließt, wobei der adaptive digitale Filter jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Einrichtungen zwei Streifen hat.
Mit der obigen Anordnung haben die erste und die zweite Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung adaptive digitale Filter, die jeweils zwei Streifen haben. Im Ergebnis kann zusätzlich zu den Ergebnissen, die von dem ersten Aspekt der Erfindung erhalten werden, der Identifizierungsvorgang mit einer hohen Geschwindigkeit ausgeführt werden, um dadurch die Konvergenz der Steuerung zu verbessern.
Vorzugsweise ist die Verzögerungsperiode T auf 1/4 einer Wiederholperiode der Referenzsinuswelle gesetzt.
Mit der obigen Anordnung wird das Steuersignal erzeugt auf der Basis der Referenzsinuswelle, die eine einzige Wiederholperiode hat, und einer verzögerten Sinuswelle, welche um 1/4 der Wiederholperiode relativ zu der Referenzsinuswelle phasenverzögert ist. Im Ergebnis kann eine adaptive Steuerung mit hoher Konvergenz sowohl in der Schwingung/Geräusch-Steuerung als auch in der Identifizierungsverarbeitung erreicht werden.
Wenn die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen durch die Verwendung eines genetischen Algorithmus aktualisiert, ist es vorteilhaft, dass die erste Filtereinrichtung ein erstes Steuersignal entsprechend der Referenzsinuswelle und ein zweites Steuersignal entsprechend der verzögerten Sinuswelle erzeugt, wobei die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung der ersten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters der ersten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung aktualisiert auf der Basis des optimalen Wertes der berechneten Werte der Leistungsfunktion und der Referenzsinuswelle oder der verzögerten Sinuswelle, und die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung der zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters der zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung aktualisiert auf der Basis des optimalen Wertes der berechneten Werte der Leistungsfunktion und der ersten und zweiten Steuersignale.
Um die dritte Aufgabe zu lösen, umfasst das Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem gemäß den ersten und zweiten Aspekten der Erfindung eine Drehzahl-Detektiereinrichtung zum Detektieren der Drehzahl des Rotationselements auf der Basis von Ergebnissen der Detektion von der Zeitimpulssignal-Detektiereinrichtung, eine erste Dynamikcharakteristik-Speichereinrichtung, die die Dynamikcharakteristik des physikalischen Systems speichert, das sich zwischen der ersten Filtereinrichtung und der vorbestimmten Steuerfläche erstreckt, als eine Funktion der Drehzahl des Rotationselements, eine zweite Dynamikcharakteristik-Speichereinrichtung, die die dynamische Charakteristik des Teils des mindestens einen Schwingung/Geräusch-Übertragungspfades speichert, der sich zwischen der ersten Filtereinrichtung und der Fehlersignal-Detektiereinrichtung erstreckt, als eine Funktion der Drehzahl des Rotationselements, und eine Dynamikcharakteristik-Aktualisierungseinrichtung zum Aktualisieren der dynamischen Charakteristiken, die in der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Speichereinrichtung gespeichert sind, auf der Basis von Ergebnissen der Identifizierung von den ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen.
Mit der obigen Anordnung werden Werte von dynamischen Charakteristiken im Voraus gespeichert und gelegentlich aktualisiert. In dem Fall, wo es keinen aktualisierten Wert der Übertragungscharakteristik entsprechend der Drehzahl des rotierenden Gegenstands gibt, oder in dem Fall einer Fehlfunktion der Maschine können Werte der dynamischen Charakteristiken, die früher in den ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Speichereinrichtungen gespeichert wurden, bei der Steuerung verwendet werden, um dadurch immer eine erforderliche Steuerbarkeit als Antwort auf die aktuellen Bedingungen sicher zu stellen.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung, genommen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen. Die in der Zeichnung gezeigten Merkmale können einzeln oder gemeinsam in beliebiger Kombination verwendet werden, ohne von der Lehre der Erfindung abzuweichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein schematisches Diagramm, das zeigt, wie ein Motor auf dem Chassis eines Kraftfahrzeugs befestigt ist;
2 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die gesamte Anordnung eines Schwingung/Geräusch-Steuerungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Programm zum selektiven Ausführen der Schwingung/Geräusch-Steuerung und der Identifizierungssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Programm zum Ausführen der Identifizierungssteuerung zeigt;
5 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die gesamte Anordnung eines Schwingung/Geräusch-Steuerungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
6 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung von wesentlichen Teilen der zweiten Ausführungsform zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Erfindung wird nun im Detail beschrieben mit Bezug auf die Zeichnungen, die Ausführungsformen davon zeigen, in welchem das System auf ein Kraftfahrzeug angewandt wird. Die Ausführungsformen der Zeichnung haben beispielhaften Charakter und sind keine abschließende Aufzählung der erfinderischen Konfigurationen.
1 zeigt schematisch, wie ein Motor auf dem Chassis eines Kraftfahrzeugs befestigt ist, wobei der Motor eine Quelle von Schwingungen und Geräuschen bildet, die mit einer Periodizität oder einer Quasi-Periodizität erzeugt werden.
In der Figur bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Verbrennungsmotor vom geraden 4-Takt-4-Zylinder-Typ (im Folgenden einfach als „der Motor" bezeichnet) als eine Leistungsanlage zum Antreiben eines Kraftfahrzeuges. Der Motor 1 ist auf einem Chassis 8 getragen durch eine Motorbefestigung 2, eine Aufhängeeinrichtung 5 für Vorderräder (Antriebsräder) 4 und eine Trageinrichtung 7 für ein Auspuffrohr 6.
Die Motorbefestigung 2 besteht aus einer geeigneten Anzahl von selbst expandierbaren Motorbefestigungen 2a als elektromechanische Wandlereinrichtung, welche eine Schwingung/Geräusch-Transfercharakteristik ändern kann, und aus einer geeigneten Anzahl von normalen oder bekannten Motorbefestigungen 2b, welche eine Schwingung/Geräusch-Transfercharakteristik nicht ändern können.
Die selbstexpandierenden Motorbefestigungen 2a haben jeweils darin eingebaute Aktuatoren, welche aus Tauchspulenmotoren (VCM), piezoelektrischen Elementen, magnetostriktiven Elementen oder dergleichen gebildet sind und arbeiten, um Schwingungen des Motors gemäß einem Signal von einer elektronischen Befestigungssteuereinheit (im Folgenden als „die EMCU" bezeichnet), nicht gezeigt, in einer auf Schwingungen des Motors ansprechenden Weise zu steuern. Genauer gesagt, sind die selbstexpandierenden Motorbefestigungen 2a jeweils darin mit einer Flüssigkeitskammer, nicht gezeigt, gebildet, welche mit Flüssigkeit gefüllt ist und arbeitet, um zu verhindern, dass Schwindungen von dem Motor 1 an das Chassis 8 mittels elastischer Gummielemente, nicht gezeigt, übertragen werden, die an dem Motor 1 (Schwingung/Geräusch-Quelle) mittels der Aktuatoren befestigt sind.
Ein Schwingung/Geräusch-Fehlersensor 9 ist in der Nähe der Motorbefestigungen 2b angeordnet. Ein Rotationssensor, nicht gezeigt, welcher aus einem magnetischen Sensor oder dergleichen gebildet ist, ist in der Nähe eines Schwungrades, nicht gezeigt, angeordnet, das an einer Kurbelwelle, nicht gezeigt, des Motors 1 befestigt ist, um die Rotation des Schwungrades zu detektieren.
2 zeigt schematisch die gesamte Anordnung eines Schwingung/Geräusch-Steuerungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Das Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem besteht aus dem Rotationssensor 10, einer elektronischen Steuerungseinheit (im Folgenden als „die ECU" bezeichnet) 11 zum Erzeugen von Abtastpulsen Ps, die eine Abtastfrequenz definieren, auf der Basis eines einfachen Impulssignals X von dem Rotationssensor 10 und auch zum Erzeugen von zwei unterschiedlichen Zeitimpulssignalen Y₁ und Y₂ entsprechend vorbestimmten Schwingungsordnungen, indem die Abtastfrequenz geteilt wird, einem digitalen Signalprozessor (im Folgenden als „der DSP" bezeichnet) 12, welcher eine Hochgeschwindigkeitsoperation machen kann, um eine adaptive Steuerung beim Ausgeben der Zeitimpulssignale Y₁ und Y₂ von der ECU 11 als Trigersignal durchzuführen, einem Schwingung/Geräusch-Übertragungspfad 13, durch welchen ein Steuersignal V (digitales Signal) geht, welches von dem DSP 12 ausgegeben wird, dem Schwingung/Geräusch-Fehlersensor 9, welcher mit dem Steuersignal V, das durch den Schwingung/Geräusch-Übertragungspfad 13 gegangen ist, als ein Treibersignal Z sowie mit einem Schwingung/Geräusch-Signal D beliefert wird, das von dem Motor 1 durch das Chassis 8 übertragen wird, und A/D-Wandlern 14 und 15 zum Umwandeln eines Fehlersignals ε (analoges Signal) von dem Schwingung/Geräusch-Fehlersensor 9 in ein digitales Fehlersignal ε' und zum Liefern desselben an den DSP 12 in einer rückgekoppelten Weise.
Der Rotationssensor 10 zählt Zähne eines Ringzahnrades, das entlang des Umfangs des Schwungrades vorgesehen ist, um das einfache Impulssignal X in der Form von Pulsen zu erzeugen, und liefert das einfache Impulssignal X an die ECU 11. Die ECU 11 erzeugt das Abtastimpulssignal Ps, das die Abtastfrequenz definiert, auf der Basis des einfachen Impulssignals X und liefert das Signal Ps an den DSP 12, um dadurch das System anzutreiben, und teilt weiterhin die Frequenz des Abtastimpulssignals Ps auf der Basis einer Schwingung/Geräusch-Transfercharakteristik, die Motorkomponententeilen eigen ist, wie z. B. das Kolbensystem und die Verbrennungskammer des Motors 1 (Schwingungsquelle), um dadurch zwei Typen von Zweitimpulssignalen Y₁ und Y₂ zu erzeugen.
Genauer gesagt, erzeugt die ECU 11 das Zeitimpulssignal Y₁, welches zum Steuern einer Schwingungskomponente (primäre Schwingungskomponente) geeignet ist, die von dem Kolbensystem verursacht wird und eine reguläre Schwingung/Geräusch-Charakteristik synchron zur Drehung des Motors 1 hat, und das Zeitimpulssignal Y₂, welches zum Steuern einer Schwingungskomponente (sekundäre Schwingungskomponente) geeignet ist, welche durch den Explosionsdruck (Anregungskraft) verursacht wird und eine irreguläre Schwingung/Geräusch-Charakteristik hat, die von einem Verbrennungszustand des Motors abhängt. Mit anderen Worten führt das Kolbensystem eine reziproke Bewegung je Drehung der Kurbelwelle aus, und es wird daher angenommen, dass eine Schwingung des Kolbensystems einmal pro Drehung der Kurbelwelle auftritt. Folglich wird das Zeitimpulssignal Y₁ zum Steuern der primären Schwingungskomponente zweimal pro Drehung der Kurbelwelle des Motors 1 erzeugt. Andererseits findet ein Explosionshub pro zwei Drehungen der Kurbelwelle statt, und daher tritt eine von dem Explosionshub verursachte Schwingung einmal pro zwei Drehungen der Kurbelwelle auf. In dem 4-Zylinder-Motor finden vier Explosionshübe pro zwei Drehungen der Kurbelwelle statt, und daher wird das Zeitimpulssignal Y₂ zum Steuern der sekundären Schwingungskomponente einmal pro Hälfte einer Drehung der Kurbelwelle des Motors 1 erzeugt. Diese Zeitimpulssignale Y₁ und Y₂ werden an den DSP 12 geliefert.
So verwendet die Erfindung das Konzept der Schwingungsordnung und führt die adaptive Steuerung an jedem von einer Mehrzahl von Schwingungsordnungen der Schwingungskomponenten aus, was es möglich macht, Schwingungen und Geräusche effektiver zu reduzieren. In der vorliegenden Ausführungsform wird die adaptive Steuerung separat an der primären Schwingungskomponente, die eine reguläre Schwingung/Geräusch-Charakteristik hat, und an der sekundären Schwingungskomponente, welche mit dem Explosionsdruck verknüpft ist und eine irreguläre Schwingung/Geräusch-Charakteristik hat, ausgeführt, um dadurch die Schwingungen und Geräusche effektiv zu reduzieren.
Die Einrichtung zum Detektieren der Rotation des Motors ist nicht auf einen Sensor des oben genannten Typs beschränkt, welcher die Zähne des Ringzahnrades des Flugrades zählt, sondern eine Codiereinrichtung oder dergleichen kann verwendet werden, um die Rotation der Kurbelwelle oder der Nockenwelle direkt zu detektieren und ein Signal zu erzeugen, das die gemessene Rotation angibt. Wenn jedoch die Rotation der Kurbelwelle direkt detektiert wird, ist die Detektierung empfindlich auf Rotationsänderung, welche durch Torsionsschwingungen der Kurbelwelle etc. verursacht werden. Auch wenn die Rotation der Nockenwelle direkt detektiert wird, ist die Detektierung empfindlich auf Rotationsänderungen der Nockenwelle, obwohl sie größenmäßig schwach sind, z. B. aufgrund von Verlängerung eines Synchronriemens, der zwischen einer an der Nockenwelle befestigten Rolle und einer an der Kurbelwelle befestigten Rolle verbindet. Im Gegensatz hat das Schwungrad, welches fest an der Kurbelwelle befestigt ist, ein großes Trägheitsmoment und wird wenig von Änderungen seiner Rotation beeinflusst. Daher ist die Detektierung des Rotationssignals X, das durch Zählen der Zähne des Ringzahnrades erhalten wird, wie es in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, vorteilhaft darin, dass es eine gewünschte Abtastfrequenz auf eine leichtere und genauere Weise bereitstellen kann.
Entlang des Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads 13 sind ein D/A-Wandler 16 zum Wandeln des Steuersignals V von dem DSP 12 in ein analoges Signal, ein fester Tiefpassfilter (LPF) 18 (Abschneidefrequenz Fc = Fs/2) zum Glätten eines Ausgangssignals (rechteckiges Signal) von dem D/A-Wandler 16, ein Verstärker 19 zum Verstärken eines Ausgangssignals von dem LPF 18 und die oben genannte selbstexpandierende Motorbefestigung 2a angeordnet.
Der DSP 12 besteht aus zwei adaptiven Steuerschaltungen 20₁ und 20₂ , um eine adaptive Steuerung synchron zu der Erzeugungsperiode der Zeitimpulssignale Y₁ und Y₂ auszuführen, einem Addierer 21, um Steuersignale W₁ und W₂ zu addieren, die jeweils von den adaptiven Steuerschaltungen 20₁ und 20₂ ausgegeben werden, einem Addierer 22, um Quasi-Fehlersignale ε''₁ und ε''₂ zusammen zu addieren, die jeweils von den adaptiven Steuerschaltungen 20₁ und 20₂ ausgegeben werden, um ein Quasi-Fehlersignal ε'' zu erzeugen, und einem Addierer 23, um das Quasi-Fehlersignal ε''' von dem Addierer 22 und ein digitales Fehlersignal ε', das von dem A/D-Wandler 15 ausgegeben wird, zusammen zu addieren, um ein Restsignal e zu erzeugen.
Die adaptiven Steuerschaltungen 20₁ und 20₂ bestehen jeweils aus einem Schwingung/Geräusch-Steuerblock 24₁ und 24₂ und einem Identifizierungsverarbeitungsblock 25₁ und 25₂ .
Genauer gesagt, bestehen die Schwingung/Geräusch-Steuerblöcke 24₁ und 24₂ jeweils aus einem W-Filter (erste Filtereinrichtung) 26₁ , 26₂ , um eine vorbestimmte adaptive Steuerung beim Eingeben des Zeitimpulssignals Y₁, Y₂ als ein Triggersignal auszuführen, um ein Steuersignal W₁, W₂ zu erzeugen, einem C-Filter (zweite Filtereinrichtung) 27₁ , 27₂ , welche im Voraus eine Transfercharakteristik des Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads 13 speichert, welcher identifiziert worden ist, wobei die identifizierte Transfercharakteristik gemäß der Drehzahl des Motors 1 als Antwort auf Alterungsänderung etc. aktualisiert wird, und einem LMS (mittlerer quadratischer Fehler) Verarbeitungsblock 28₁ , 28₂ , um den Filterkoeffizienten des W-Filters 26₁ , 26₂ zu aktualisieren auf der Basis eines Referenzsignals γ₁, γ₂, das von dem C-Filter 27₁ , 27₂ ausgegeben wird, des digitalen Fehlersignals ε' von dem A/D-Wandler 14 und des gegenwärtigen Filterkoeffizientenwertes des W-Filters 26₁ , 26₂ .
Die Identifizierungsverarbeitungsblöcke 25₁ , 25₂ bestehen jeweils aus einem N-System-Identifizierungsfilter (erste Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung und erste Dynamikcharakteristik-Speichereinrichtung) 29₁ , 29₂ , welcher vorher eine dynamische Charakteristik eines sich von dem Motor 1 zu dem Schwingung/Geräusch-Fehlersensor 9 (vorbestimmte Steuerfläche) erstreckenden physikalischen Systems als eine dynamische Transfer-Charakteristik speichert und gelegentlich die gespeicherte dynamische Charakteristik aktualisiert, um ein Quasi-Steuersignal η₁, η₂ zu erzeugen, das die aktualisierte dynamische Charakteristik anzeigt, einem ersten Genetikalgorithmus(GA)-Verarbeitungsblock 30₁ , 30₂ , welcher den Filterkoeffizienten des H-System-Identifizierungsfilters 29₁ , 29₂ auf der Basis des Restsignals e von dem Addierer 22 aktualisiert, einem C-System-Identifizierungsfilter (zweite Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung und zweite Dynamikcharakteristik-Speichereinrichtung) 31₁ , 31₂ , welcher mit dem Steuersignal W₁, W₂ versorgt wird und vorher eine dynamische Charakteristik des Schwingung/Geräusch-Übertragungspfades 13 (im Folgenden als „C-System-Dynamikcharakteristik" bezeichnet) als eine dynamische Übertragungscharakteristik speichert und gelegentlich die gespeicherte dynamische Charakteristik aktualisiert, um ein Quasi-Referenzsignal ψ₁, ψ₂ zu erzeugen, das die aktualisierte dynamische Charakteristik anzeigt, einem zweiten GA-Verarbeitungsblock 32₁ , 32₂ , welcher den Filterkoeffizienten des C-System-Identifizierungsfilters 31₁ , 31₂ auf der Basis des Restsignals e von dem Addierer 23 aktualisiert, und einem Addierer 33₁ , 33₂ , welcher das Quasi-Steuersignal η₁, η₂, und das Quasi-Referenzsignal ψ₁, ψ₂ zusammen addiert, um das Quasi-Fehlersignal ε''₁, ε''₂ zu erzeugen. Der H-System-Identifizierungsfilter 29₁ , 29₂ und der C-System-Identifizierungsfilter 31₁ , 31₂ speichern die H-System-Dynamikcharakteristik und die C-System-Dynamikcharakteristik jeweils als eine Funktion einer Frequenz entsprechend der Drehzahl des Motors 1. Ergebnisse einer Identifizierung, die von einem später beschriebenen Identifizierungsverfahren ausgeführt werden, werden von dem C-System-Identifizierungsfilter 31₁ , 31₂ an den C-Filter 27₁ , 27₂ des Schwingung/Geräusch-Steuerblocks 24₁ , 24₂ geliefert, wo sie kopiert werden und der Filterkoeffizient des C-Filters 27₁ , 27₂ dadurch aktualisiert wird.
Nun wird der Betrieb des Schwingung/Geräusch-Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In dem vorliegenden Schwingung/Geräusch-Steuersystem wird die Schwingung/Geräusch-Steuerung von dem Schwingung/Geräusch-Steuerblock 24₁ , 24₂ bevorzugt ausgeführt. Andererseits wird die Identifizierungsverarbeitung während einer Zeitperiode ausgeführt, wenn keine arithmetische Operation von dem LMS-Verarbeitungsblock 28₁ , 28₂ wesentlich ausgeführt wird, nachdem der aktualisierte Wert des Filterkoeffizienten des W-Filters 26₁ , 26₂ konvergiert ist.
3 zeigt ein Programm, um die Schwingung/Geräusch-Steuerung und die Identifizierungsverarbeitung wahlweise auszuführen. Dieses Programm wird synchron zur Erzeugung der Zeitimpulssignale Y₁, Y₂ ausgeführt.
Wenn der adaptiven Steuerschaltung 20₁ , 20₂ das Zeitimpulssignal Y₁, Y₂ eingegeben wird, wird zuerst ein Kennzeichen FLG auf „1" bei einem Schritt S1 gesetzt. Bei dem folgenden Schritt S2 wird bestimmt, ob das Kennzeichen FLG auf „1" gesetzt worden ist oder nicht. In der ersten Ausführung dieses Schrittes ist das Kennzeichen gerade auf „1" gesetzt worden, und daher ist die Antwort auf die Frage des Schrittes S2 bejahend (JA), so dass das Programm zu einem Schritt S3 weitergeht, bei dem die Schwingung/Geräusch-Steuerung ausgeführt wird. Wenn der Filterkoeffizient des W-Filters 26₁ , 26₂ konvergiert worden ist und eine wesentliche arithmetische Operation von dem LMS-Verarbeitungsblock 28₁ , 28₂ beendet worden ist, geht das Programm weiter zu einem Schritt S4, bei dem das Kennzeichen FLG auf „0" gesetzt wird, gefolgt von dem Programmrücksprung zu dem Schritt S2. Dann wird die Antwort auf die Frage des Schrittes S2 negativ (NEIN), und daher geht das Programm weiter zu einem Schritt S5, bei dem die Identifizierungsverarbeitung ausgeführt wird. Danach, wenn die aktualisierten Koeffizientenwerte des H-System-Identifizierungsfilters 29₁ , 29₂ und des C-System-Identifizierungsfilters 31₁ , 31₂ konvergiert worden sind, so dass die ersten und zweiten GA-Verarbeitungsblöcke 30₁ , 30₂ , 32₁ , 32₂ ihre wesentlichen arithmetischen Operationen beendet haben, geht das Programm weiter zu einem Schritt S6, um das Kennzeichen FLG auf „1" zu setzen, gefolgt wiederum von dem Programmrücksprung zu dem Schritt S2, um dadurch die obige Verarbeitung wiederholt auszuführen. Auf diese Weise werden die Schwingung/Geräusch-Steuerung und die Identifizierungsverarbeitung abwechselnd ausgeführt, indem die Zeitintervalle der Erzeugung der Zeitimpulssignale Y₁, Y₂ verwendet werden. Da wesentliche arithmetische Operationen der Schwingung/Geräusch-Steuerung und der Identifizierungsverarbeitung so nicht gleichzeitig ausgeführt werden, sondern abwechselnd miteinander ausgeführt werden, kann vermieden werden, dass die beiden Arten von arithmetischen Operationen miteinander interferieren, was zur Divergenz der Betriebsergebnisse führt.
Wie oben erwähnt, wird es in dem vorliegenden Schwingung/Geräusch-Steuersystem ermöglicht, dass der Schwingung/Geräusch-Steuerblock 24₁ , 24₂ , seine Steuerung mit Priorität zu dem Identifizierungsverarbeitungsblock 25₁ , 25₂ durchführt. Daher, sogar wenn der Identifizierungsverarbeitungsblock 25₁ , 25₂ betrieben wird, wenn das Kennzeichen FLG auf „1" bei Erzeugung des Zeitimpulssignals Y₁, Y₂ gesetzt ist, um den Schwingung/Geräusch-Steuerblock 24₁ , 24₂ zu betätigen, wird der Identifizierungsverarbeitungsblock 25₁ , 25₂ gestoppt.
Als nächstes wird der Betrieb des Schwingung/Geräusch-Steuerblocks 24₁ , 24₂ mit Bezug auf die Anordnung von 2 beschrieben.
Wenn das Zeitimpulssignal Y₁, Y₂ von der ECU 11 dem Schwingung/Geräusch-Steuerblock 24₁ , 24₂ eingegeben wird, wird das Steuersignal W1, W2 von dem W-Filter 26₁ , 26₂ ausgegeben. Die Steuersignale W₁ und W₂ werden bei dem Addierer 21 zusammen addiert, die resultierende Summe wird als das Steuersignal V ausgegeben. Das Steuersignal V wird durch den Schwingung/Geräusch-Übertragungspfad 13 geliefert, wodurch es in das Treibersignal Z gewandelt wird, welches dem Schwingung/Geräusch-Fehlersensor 9 eingegeben wird.
Andererseits wird das Schwingung/Geräusch-Signal D von dem Motor 1 durch das Chassis 8 übertragen, um dem Schwingung/Geräusch-Fehlersensor 9 eingegeben zu werden, welcher wiederum das analoge Fehlersignal ε erzeugt. Dieses Fehlersignal ε wird dann in das digitale Fehlersignal ε' gewandelt, welches dem LMS-Verarbeitungsblock 28₁ , 28₂ eingegeben wird, wobei der Filterkoeffizient des W-Filters 26₁ , 26₂ aktualisiert wird auf die Basis des digitalen Fehlersignals ε', des von dem C-Filter 27₁ , 27₂ ausgegebenen Referenzsignals γ₁, γ₂ und des gegenwärtigen Filterkoeffizientenwertes des W-Filters 26₁ , 26₂ , und das resultierende neue Steuersignal W₁, W₂ wird von dem W-Filter 26₁ , 26₂ ausgegeben. Die obige Verarbeitung wird wiederholt ausgeführt, um dadurch die adaptive Steuerung durchzuführen, so dass das digitale Fehlersignal ε' den minimalen Wert annimmt.
Als nächstes wird die Identifizierungsverarbeitung, die von dem Identifizierungsverarbeitungsblock 25₁ , 25₂ ausgeführt wird, beschrieben.
4 zeigt eine Art, die in der vorliegenden Erfindung verwendete Identifizierungsverarbeitung auszuführen. Der Identifizierungsverarbeitungsblock 25₁ , 25₂ verwendet einen genetischen Algorithmus (GA) für die Identifizierungsoperation, welche von den ersten und zweiten GA-Verarbeitungsblöcken 30₁ , 30₂ , 32₁ , 32₂ implementiert wird. GA ist ein Algorithmus auf der Basis einer Evolution von Generationenwechsel eines Organismus, welcher mehrere Schritte der Evolution eines Organismus simuliert.
Bei einem Schritt S11 wird die Zahl von Individuen einer ersten Generation auf einer gekrümmten Fehlerfläche bestimmt, um den Algorithmus zu initialisieren. Genauer gesagt, wird eine Anzahl von Individuen entsprechend der Anzahl von Streifen, die in dem H-System-Identifizierungsfilter 29₁ , 29₂ oder dem C-System-Identifizierungsfilter 31₁ , 31₂ enthalten sind, als ein Satz von Individuen (Genen) angenommen und auf der gekrümmten Fehlerfläche angeordnet. Von diesen Individuen wird eine geeignete Zahl von Individuen optional ausgewählt. Indem die ausgewählten Individuen als eine erste Generation verwendet werden, wird der Algorithmus initialisiert.
Dann wird bei einem Schritt S12 eine Differenz zwischen jedem Individuum und dem digitalen Fehlersignal ε' von dem Schwingung/Geräusch-Fehlersensor 9 berechnet, um dadurch ein provisorisches Restfehlersignal e zu erhalten. Durch Ersetzen des Fehlersignals e in die folgende Gleichung (1) wird eine Leistungsfunktion F für die erste Generation berechnet: F = K/E(e2) (1)wobei E(e²) einen mittleren Quadratfehler des Restsignals e und K eine Konstante darstellen.
Wie man aus der obigen Gleichung sieht, wird die Leistungsfunktion F, wenn das Fehlersignal e den minimalen Wert annimmt, maximal.
Dann wird bei einem Schritt S13 eine Auswahl der Fehlerfunktion F ausgeführt. Das heißt, aus einer geeigneten Zahl von Werten der durch die obige Gleichung (1) erhaltenen Leistungsfunktion F werden einige Zahlen von Werten der Leistungsfunktion F, welche bei höheren Rängen berechnet werden, ausgewählt, während die restliche Zahl von Werten der Leistungsfunktion F vernichtet wird.
Dann wird bei einem Schritt S4 ein Crossover ausgeführt, um Individuen (Gene) der nächsten Generation zu bestimmen. Genauer gesagt, wird auf der Basis der ausgewählten Zahl von Werten der Leistungsfunktion F ein neuer Satz von Individuen (Genen), welche erwartungsgemäß bessere Werte der Leistungsfunktion F darstellen, aus den gegenwärtig ausgewählten Individuen ausgewählt, um dadurch einen Generationenwechsel von Individuen auszuführen.
Dann wird bei einem Schritt S15 eine Mutationsverarbeitung ausgeführt. Genauer gesagt, wird eine geeignete Zufallszahl erzeugt, und die Zufallszahl wird zu den Genen addiert, und dann wird der Schritt S12 wieder ausgeführt, um einen neuen Wert der Leistungsfunktion F zu berechnen. Danach wird die obige Verarbeitung wiederholt ausgeführt. Indem so die Leistungsfunktion F mit Hilfe eines „Multipunkt-Referenzverfahrens" berechnet wird und die Filterkoeffizienten der H-System-Identifizierungsfilter und der C-System-Identifizierungsfilter auf der Basis der bestberechneten Leistungsfunktion F aktualisiert werden, können gewünschte Identifizierungsergebnisse von den H-System-Identifizierungsfiltern und den C-System-Identifizierungsfiltern erhalten werden.
Genauer gesagt, wird in den Identifizierungsverarbeitungsblöcken 25₁ und 25₂ in 2, wenn das Kennzeichen FLG auf „0" gesetzt wird, die obige Algorithmusinitialisierung ausgeführt, wird die Leistungsfunktion F auf der Basis des provisorischen Fehlersignals e berechnet, und die Schritte der Auswahl und Crossover (Wechsel von Generationen) und Mutation werden wiederholt ausgeführt. Dann werden die Filterkoeffizienten der N-System-Identifizierungsfilter 29₁ und 29₂ aktualisiert auf der Basis der erhaltenen festberechneten Leistungsfunktion F und der Zeitimpulssignale Y₁ und Y₂, die der Motordrehzahl entsprechen, und die Filterkoeffizienten der C-System-Identifizierungsfilter 31₁ und 31₂ werden aktualisiert auf der Basis der bestberechneten Leistungsfunktion F und der Steuersignale W1 und W2 von den W-Filtern 26₁ und 26₂ . Dann werden die Quasi-Steuersignale η₁ und η₂ von den H-System-Identifizierungsfiltern 29₁ und 29₂ erzeugt und den Addierern 33₁ und 33₂ eingegeben, welche wiederum die Quasi-Fehlersignale ε''₁ und ε''₂ erzeugen, welche von dem Addierer 22 zusammenaddiert werden, um als das Quasi-Fehlersignal ε'' ausgegeben zu werden. Das Quasi-Fehlersignal ε'' und das digitale Fehlersignal ε' von dem Schwingung/Geräusch-Fehlersensor 9, das durch den A/D-Wandler 15 eingegeben wird, werden dem Addierer 23 eingegeben, welcher wiederum das Restsignal e als die Differenz zwischen dem Quasi-Fehlersignal ε'' und dem digitalen Fehlersignal ε' ausgibt und es an die ersten und zweiten GA-Verarbeitungsblöcke 30₁ , 30₂ , 32₁ , 32₂ liefert. Die ersten und zweiten GA-Verarbeitungsblöcke 30₁ und 30₂ , 32₁ und 32₂ berechnen die Leistungsfunktion F, so dass das Restsignal e den minimalen Wert annimmt, und aktualisieren auf der Basis der berechneten Leistungsfunktion F die Filterkoeffizienten der H-System-Identifizierungsfilter 29₁ und 29₂ und der C-System-Identifizierungsfilter 31₁ und 31₂ , um dadurch die dynamische Charakteristik des H-Systems und die dynamische Charakteristik des C-Systems zu identifizieren. Dann werden Identifizierungsergebnisse der C-System-Identifizierungsfilter 31₁ und 31₂ an die C-Filter 27₁ und 27₂ der Schwingung/Geräusch-Steuerblöcke 24₁ und 24₂ gemäß der der Motordrehzahl entsprechenden Frequenz geliefert, wo sie kopiert werden, um dadurch die Filterkoeffizienten der C-Filter 27₁ und 27₂ zu aktualisieren. Auf die aktualisierten Filterkoeffizienten wird in der später ausgeführten Schwingung/Geräusch-Steuerung Bezug genommen. Das heißt, in der später ausgeführten Schwingung/Geräusch-Steuerung werden die Filterkoeffizienten der W-Filter 26₁ und 26₂ aktualisiert unter Verwendung der Identifizierungsergebnisse der C-System-Identifiziefungsfilter 31₁ und 31₂ , wodurch eine Schwingung/Geräusch-Steuerung in einer auf Altersänderungen etc. ansprechenden Weise erreicht werden kann.
So werden gemäß dem vorliegenden Schwingung/Geräusch-Steuersystem die H-System-Identifizierungsfilter 29₁ und 29₂ , die die dynamische Charakteristik des physikalischen Systems zwischen dem Motor 1 und dem Schwingung/Geräusch-Fehlersensor 9 simulieren, und die C-System-Identifizierungsfilter 31₁ und 31₂ , die die dynamische Charakteristik des Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads 13 simulieren, modelliert und innerhalb des DSP 12 bereitgestellt. Im Ergebnis kann eine aktualisierte Übertragungscharakteristik des Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads 13, der eine Alterungsänderung etc. widerspiegelt, erhalten werden, ohne dass ein Identifizierungsgeräusch von dem Schwingung/Geräusch-Steuersystem selbst erzeugt zu werden braucht. Mit anderen Worten, wenn dort keine Alterungsänderung etc. existiert, werden das digitale Fehlersignal ε' von dem Schwingung/Geräusch-Fehlersensor 9 und das Quasi-Fehlersignal ε''' von dem Addierer 22 innerhalb des DSP 12 einander gleich. Wenn jedoch zum Beispiel die selbst expandierende Motorstütze 2a aufgrund der Abhängigkeit ihrer Gummikomponententeile von der Temperatur und/oder Alterungsänderung härtet, wenn eine beim Prüfen des Kraftfahrzeugs oder dergleichen gesetzte feste Transfercharakteristik in den C-Filtern 27₁ und 27₂ gehalten wird, kann die feste Transfercharakteristik nicht für das aktuelle System geeignet sein, was zu einer Differenz zwischen dem Quasi-Fehlersignal ε'' und dem digitalen Fehlersignal ε' führt. Um mit solch einer Situation fertig zu werden, werden gemäß der vorliegenden Erfindung die Filterkoeffizienten der N-System-Identifizierungsfilter 29₁ und 29₂ und der C-System-Identifizierungsfilter 31₁ und 31₂ aktualisiert, so dass das Resisignal e als die obige Differenz der minimale Wert wird, um dadurch die dynamischen Charakteristiken des H-Systems und des C-Systems zu identifizieren, und Identifizierungsergebnisse der C-System-Identifikationsfilter 31₁ und 31₂ werden von den C-Filtern 27₁ und 27₂ kopiert, und dann werden die resultierenden aktualisierten Filterkoeffizientenwerte der C-Filter 27₁ und 27₂ beim Aktualisieren der Filterkoeffizienten der W-Filter 26₁ und 26₂ verwendet, wodurch eine Schwingung/Geräusch-Steuerung in einer auf Alterungsänderung etc. ansprechenden Weise erreicht werden kann.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform GA beim Identifizieren der dynamischen Charakteristik des H-Systems und der dynamischen Charakteristik des C-Systems verwendet wird, können andere Algorithmen, wie z. B. LMS und Neuro, stattdessen verwendet werden.
5 zeigt die gesamte Anordnung eines Schwingung/Geräusch-Steuersystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In der Figur sind Elemente, die denen in 2 entsprechen, mit identischen Bezugsziffern bezeichnet, deren Beschreibung ausgelassen ist. In dieser zweiten Ausführungsform teilt die ECU 11 die Erzeugungszeitintervalle der Zeitimpulssignale Y₁ und Y₂, um variable Abtastimpulssignale Psr₁ und Psr₂ zu erzeugen, jedes Mal wenn sich der Motor durch einen vorbestimmten sehr kleinen Drehwinkel (z. B. 3,6°) dreht. Diese variablen Abtastimpulssignale Psr₁ und Psr₂ werden an adaptive Steuerschaltungen 35₁ und 35₂ zusammen mit den Zeitimpulssignalen Y₁ und Y₂ geliefert. Schwingung/Geräusch-Steuerblöcke 41₁ und 41₂ haben Referenzsignal-Erzeugungsschaltungen 40₁ und 40₂ , welche Referenzsignale U₁ und U₂ auf der Basis von Zeitintervallen der Erzeugung der Zeitimpulssignale Y₁ und Y₂ erzeugen. Weiterhin werden W-Filter 42₁ und 42₂ jeweils durch einen ADF vom FIR-Typ gebildet, der zwei Streifen hat. Die Referenzsignale U₁ und U₂ werden den W-Filtern 42₁ und 42₂ und den C-Filtern 43₁ und 43₂ eingegeben.
In Identifizierungsverarbeitungsblöcken 44₁ und 44₂ werden H-System-Identifizierungsfilter 45₁ und 45₂ und C-System-Identifizierungsfilter 46₁ und 46₂ jeweils durch einen ADF vom FIR-Typ gebildet, der zwei Streifen hat. Die H-System-Identifizierungsfilter 45₁ und 45₂ werden mit den Referenzsignalen U₁ und U₂ von den Referenzsignal-Erzeugungsschaltungen 40₁ und 40₂ geliefert, und die C-System-Identifizierungsfilter 46₁ und 46₂ werden mit den Steuersignalen W₁ und W₂ von den W-Filtern 42₁ und 42₂ geliefert.
Als nächstes werden wesentliche Teile des Schwingung/Geräusch-Steuersystems gemäß der zweiten Ausführungsform mit Bezug auf 6 beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird hauptsächlich die adaptive Steuerschaltung 35₁ beschrieben, aber eine ähnliche Beschreibung kann auf die adaptive Steuerschaltung 35₂ angewandt werden.
In 6 besteht die Referenzsignal-Erzeugungsschaltung 40₁ aus einer Sinuswelle-Erzeugungsschaltung 40₁₀ , um ein Referenzsinus-Wellensignal U₁₀ mit einer einzigen Wiederholperiode zu erzeugen abhängig von den Zeitintervallen der Erzeugung des Zeitimpulssignals Y₁, und aus einer Verzögerungssinus-Wellensignal-Erzeugungsschaltung 40₁₁ , um ein verzögertes Sinuswellensignal U₁₁ zu erzeugen, welches um 1/4 der Wiederholperiode des Referenzsinuswellensignals (Phasenverzögerung von π/2) relativ zu dem Referenzsinuswellensignal U₁₀ phasenverzögert ist, zu erzeugen.
Der Grund, warum Sinuswellensignale mit einer Phasendifferenz von 1/4 der Wiederholperiode anstelle von Sinuswellensignalen mit der gleichen Phase verwendet werden, besteht darin, dass die Verwendung von Sinuswellensignalen mit der gleichen Phase die Konvergenz der Steuerung stark erniedrigt, wie es im Stand der Technik bekannt ist (z. B. japanische offengelegte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 6-274185 und 7-271451 und US-Anmelde-Nr. 08/410,273). Wie z. B. in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 6-274185 offenbart ist, die die Beziehung zwischen der Verzögerungsperiode T, um welche das verzögerte Sinuswellensignal verzögert wird, und der Äqui-Amplitudenellipse und der geraden Äqui-Phasenlinie betrachtet, bildet der Ort der Äqui-Amplitudenellipse einen perfekten Kreis, wenn die Verzögerungsperiode T gleich 1/4 ist, und, wenn dort eine Verzögerung ψ in der Phase auftritt, erstreckt sich die gerade Äqui-Phasenlinie flach in den Quadranten I bis IV einer Koordinatenebene, was zu der optimalen adaptiven Steuerung führt. Weiterhin sollte die Verzögerungsperiode T auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 1/3 ≥ T ≥ 1/7 (T ist eine reelle Zahl) gesetzt sein, welcher ein zulässiger Bereich ist, um gute Konvergenz sicherzustellen.
In 6 ist zu sehen, dass die Sinuswellensignal-Erzeugungsschaltung 40₁₀ ein Kosinuswellensignal erzeugt und dass die Verzögerungssinuswellensignal-Erzeugungsschaltung 40₁₁ ein Sinuswellensignal erzeugt. Das liegt daran, dass tatsächlich eine Sinuswelle relativ zu einer Kosinuswelle um eine Verzögerungsperiode von π/2 verzögert ist. Die Darstellung in 6 ist zu Erklärungszwecken gegeben. Das heißt, um klar zu zeigen, dass das Ausgangssignal von der Verzögerungssinuswellensignal-Erzeugungsschaltung 40₁₁ um π/2 relativ zu dem Ausgangssignal von der Sinuswellensignal-Erzeugungsschaltung 40₁₀ phasenverzögert wird, ist in 6 dargestellt, dass die Sinuswellensignal-Erzeugungsschaltung 40₁₀ das Kosinuswellensignal erzeugt und die Verzögerungssinuswellensignal-Erzeugungsschaltung 40₁₁ das Sinuswellensignal erzeugt.
In 6 besteht der C-Filter 43₁ aus einer Sinuswelle-Korrekturtabelle 43₁₀ , welche vorab Information speichert, die die Phase des Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads 13 relativ zu dem Sinuswellensignal U₁₀ von der Sinuswellensignal-Erzeugungsschaltung 40₁₀ als erste Phaseninformation C₀ anzeigt, und die erste Phaseninformation C₀ auf der Basis von Identifizierungsergebnissen von dem C-System-Identifizierungsfilter 46₁ aktualisiert, einer Verzögerungssinuswelle-Korrekturtabelle 43₁₀ , welche Information speichert, die die Phase des Schwingung/Geräusch-Übertragungspfades 13 relativ zu dem verzögerten Sinuswellensignal U₁₁ von der Verzögerungssinuswellensignal-Erzeugungsschaltung 40₁₁ als zweite Phaseninformation C₁ anzeigt, und die zweite Phaseninformation C₁ auf der Basis von Identifizierungsergebnissen von dem C-System-Identifizierungsfilter 46₁ aktualisiert, einem Addierer 43₂ , welcher Ausgaben von der Sinuswelle-Korrekturtabelle 43₁₀ und der Verzögerungssinuswelle-Korrekturtabelle 43₁₁ zusammenaddiert, um ein Referenzsignal γ₁ zu erzeugen, und einer Verzögerungsschaltung 47, welche ein zweites Referenzsignal γ₁₁ des Referenzsignals γ₁ entsprechend dem verzögerten Sinuswellensignal U₁₁ um π/2 verzögert, d. h. um 1/4 der Wiederholperiode des Sinuswellensignals U₁₀ relativ zu einem Referenzsignal des Referenzsignals Y₁ entsprechend dem Sinuswellensignal U₁₀.
Der W-Filter 42₁ besteht aus einem Koeffizientenaktualisierungsblock 48, welcher erste und zweite Filterkoeffizienten W₁₀ und W₁₁ des W-Filters durch eine vorbestimmte Faltung aktualisiert, und einem Addierer 49, welcher die von dem Filteraktualisierungsblock 48 aktualisierten Filterkoeffizienten W₁₀ und W₁₁ zusammen addiert und das resultierende Steuersignal W₁ an den Schwingung/Geräusch-Übertragungspfad 13 und den C-System-Identifizierungsfilter 46₁ liefert.
Der N-System-Identifizierungsfilter 45₁ besteht aus einem Koeffizientenaktualisierungsblock 50, welcher erste und zweite H-System-Identifizierungsfilterkoeffizienten H'₀ und H'₁ durch eine vorbestimmte Faltung aktualisiert, und einem Addierer 51, welcher die von dem Koeffizientenaktualisierungsblock 50 aktualisierten Filterkoeffizienten H'₀ und H'₁ zusammen addiert und das resultierende Quasi-Steuersignal η₁ liefert.
Der C-System-Identifizierungsfilter 46₁ besteht aus einem Verzögerungsblock 52, welcher ein zweites Steuersignal W'₁₁ des Steuersignals W₁ von dem W-Filter 42₁ , das dem verzögerten Sinuswellensignal U₁₁ entspricht, relativ zu einem ersten Steuersignal W'₁₀ desselben, das dem Sinuswellensignal U₁₀ entspricht, um π₂ verzögert, einem Koeffizientenaktualisierungsblock 53, welcher erste und zweite C-System-Identifizierungsfilterkoeffizienten C'₀ und C'₁ durch eine vorbestimmte Faltung aktualisiert, und einem Addierer 54, welcher die von dem Koeffizientenaktualisierungsblock 53 aktualisierten ersten und zweiten Filterkoeffizienten C'₀ und C'₁ zusammenaddiert und das resultierende Quasisignal ψ₁ liefert.
Bei der obigen Anordnung, wenn das Zeitimpulssignal Y₁ eingegeben wird, so dass das Kennzeichen FLG auf „1" gesetzt wird, werden das Sinuswellensignal U₁₀ und das verzögerte Sinuswellensignal U₁₁ von der Sinuswellensignal-Erzeugungsschaltung 40₁₀ und der Verzögerungssinuswellensignal-Erzeugungsschaltung 40₁₁ als Referenzsignale an den W-Filter 42₁ und den C-Filter 43₁ geliefert. Bei dem C-Filter 43₁ wird die erste Phaseninformation C₀ aus der Sinuswelle-Korrekturtabelle 43₁₀ und die zweite Phaseninformation C₁ aus der Verzögerungssinuswelle-Korrekturtabelle 43₁₁ gelesen, und die Ausgangssignale von diesen Tabellen werden durch den Addierer 43₂ addiert, um als das Referenzsignal γ₁ erzeugt zu werden. Von dem Referenzsignal γ₁ wird das erste Referenzsignal γ₀ direkt dem LMS-Verarbeitungsblock 28₁ eingegeben, während das zweite Referenzsignal γ₁₁, welches relativ zu dem ersten Referenzsignal γ₁₀ um π₂ phasenverzögert ist, mittels des Verzögerungsblocks 47 dem LMS Verarbeitungsblock 28₁ eingegeben wird. Wie oben erwähnt, werden bei dem C-Filter 43₁ die ersten und zweiten Referenzsignale γ₁₀ und γ₁₁ als Antwort auf das Sinuswellensignal U₁₀ bzw. das verzögerte Sinuswellensignal U₁₁ erzeugt und dem LMS-Verarbeitungsblock 28₁ eingegeben.
Bei dem LMS-Verarbeitungsblock 28₁ werden die ersten und zweiten Filterkoeffizienten W₁₀ und W₁₁ des W-Filters 20₁ durch die Verwendung der folgenden Gleichungen (2) und (3) aktualisiert: W10 (i + 1) = W10(i) + μ × γ10 × ε' (2) W10 (i + 1) = W11(i) + μ × γ11 × ε' (3)wobei W₁₀(i + 1) und W₁₁(i + 1) die aktualisierten Werte der Filterkoeffizienten darstellen und W₁₀(i) und W₁₁(i) Werte desselben gerade vor dem Aktualisieren darstellten. μ stellt einen Stufenparameter dar, um eine Korrekturmenge zum Aktualisieren der Koeffizienten zu definieren, welcher auf einen vorbestimmten Wert abhängig von dem zu steuernden Gegenstand gesetzt wird, um die optimale Steuerung zu erreichen.
Dann wird bei dem Koeffizientenaktualisierungsblock 48 des W-Filters 42₁ das Aktualisieren der Koeffizienten des W-Filters ausgeführt, und bei dem Addierer 49 werden Faltungen (Produkt-Summe-Operationen) des aktualisierten ersten Filterkoeffizienten W₁₀(i + 1) und des Sinuswellensignals U₁₀ und des aktualisierten zweiten Filterkoeffizienten W₁₁(i + 1) und des verzögerten Sinuswellensignals U₁₁ ausgeführt, und das resultierende Steuersignal W₁ wird erzeugt.
Das Steuersignal W₁ wird dann durch den Schwingung/Geräusch-Übertragungspfad 13 geliefert, um in das Treibersignal Z gewandelt zu werden, welches dem Schwingung/Geräusch-Sensor 9 eingegeben wird. Andererseits wird das Schwingung/Geräusch-Signal D von dem Motor als die Schwingung/Geräusch-Quelle dem Schwingung/Geräusch-Sensor 9 eingegeben, wo es sich mit dem Treibersignal Z aufhebt, und das resultierende analoge Fehlersignal ε wird von dem Schwingung/Geräusch-Fehlersensor 9 erzeugt. Das analoge Fehlersignal ε wird von dem A/D-Wandler 14 in das digitale Fehlersignal ε' gemäß dem variablen Abtastimpulssignal als ein Trigersignal abgetastet, und das digitale Fehlersignal ε' wird dem LMS-Verarbeitungsblock 28₁ eingegeben, um erneut die Filterkoeffizienten des W-Filters 42₁ zu aktualisieren.
Andererseits wird in den Identifizierungsverarbeitungsblöcken 44₁ und 44₂ , wenn das Kennzeichen FLG auf „1" gesetzt ist, die Initialisierung des Algorithmus gleich zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ausgeführt. Dann wird die Leistungsfunktion F auf der Basis des provisorischen Restsignals e berechnet, und dann werden die Schritte Auswahl, Crossover (Wechsel von Generationen) und Mutation wiederholt ausgeführt. Die ersten und zweiten Filterkoeffizienten H'₀ und H'₁ für die H-Systemidentifikation werden aktualisiert auf der Basis der bestberechneten Leistungsfunktion F, die von dem ersten GA-Verarbeitungsblock 30₁ und dem Sinuswellensignal U₁₀ oder dem verzögerten Sinuswellensignal U₁₁ erhalten wird, und die aktualisierten Filterkoeffizienten H'₀ und H'₁ werden durch den Addierer 51 dem Addierer 33₁ als das Quasi-Steuersignal η₁ eingegeben. Andererseits wird bei dem C-System-Identifizierungsfilter 53 das Steuersignal des von dem W-Filter 42₁ ausgegebenen Steuersignals W₁, das dem Sinuswellensignal U₁₀ entspricht, dem Koeffizientenaktualisierungsblock 53 als das erste Identifizierungssteuersignal W'₁₀ eingegeben, während das dem verzögerten Sinuswellensignal U₁₁ entsprechende Steuersignal durch den Verzögerungsblock 52 an den Koeffizientenaktualisierungsblock 53 als das zweite Identifizierungssteuersignal W'₁₁ mit einer Phasenverzögerung von 1/4 der Wiederholperiode geliefert wird. Die Filterkoeffizienten der C-System-Identifizierungsfilter 46₁ und 46₂ werden aktualisiert auf der Basis der ersten und zweiten Identifizierungssteuersignale W'₁₀ und W'₁₁ und der von dem ersten GA-Verarbeitungsblock 32₁ erhaltenen besten Leistungsfunktion F und werden von dem Addierer 54 zusammenaddiert, und das resultierende Quasi-Referenzsignal ψ₁ wird dem Addierer 33, eingegeben. Bei dem Addierer 33, werden das Quasi-Referenzsignal ψ₁ und das Quasi-Steuersignal η₁ zum Quasi-Fehlersignal ε''₁ zusammenaddiert. Bei dem Addierer 23 wird die Differenz zwischen dem Quasi-Fehlersignal ε''₁ und dem digitalen Fehlersignal ε₁ von dem Schwingung/Geräusch-Fehlersensor 9 berechnet, und die berechnete Differenz wird als das Restsignal e an die ersten und zweiten GA-Verarbeitungsblöcke 30₁ und 32₁ geliefert, wo die Leistungsfunktion F wieder derart berechnet wird, dass das Restsignal e den minimalen Wert annimmt, gefolgt von der wiederholten Ausführung des obigen Verfahrens. Wenn die Filterkoeffizienten des H-System-Identifizierungsfilters 45, und des C-System-Identifizierungsfilters 46₁ konvergent werden, so dass die Identifizierungsoperationen beendet werden, wird der Filterkoeffizient des C-System-Identifizierungsfilters 46, zusammen mit der gerade detektierten Motordrehzahl in die Sinuswelle-Korrekturtabelle 43₁₀ und die Verzögerungssinuswelle-Korrekturtabelle 43₁₁ des C-Filters 43₁ kopiert. Das heißt, Teile der ersten und zweiten Phaseninformation C₀ und C₁, die der aktuellen Motordrehzahl entsprechenden Frequenz entsprechen, werden aktualisiert, so dass sie in der Schwingung/Geräusch-Steuerung nacheinander ausgeführt werden, die erste und zweite Phaseninformation C₀ und C₁ werden in Bezug genommen, um die Filterkoeffizienten W₁₀ und W₁₁ des W-Filters 42₁ zu aktualisieren. Ähnliche Verarbeitung wird auch ausgeführt in den Identifizierungsverarbeitungsblöcken 44₂ .
Wie oben beschrieben, wird auch gemäß der zweiten Ausführungsform eine Schwingung/Geräusch-Steuerung in einer Weise ausgeführt, die auf Alterungsänderung etc. anspricht. Außerdem haben gemäß der zweiten Ausführungsform die H-System-Identifizierungsfilter 45₁ und 45₂ und die C-System-Identifizierungsfilter 46₁ und 46₂ alle zwei Steifen, und daher können, indem GA vom Mehrpunktreferenztyp verwendet wird, arithmetische Hochgeschwindigkeitsoperationen, welche beim Stand der Technik nicht erhältlich waren, realisiert werden.
Um die dynamische Charakteristik des H-Systems und die dynamische Charakteristik des C-Systems zu aktualisieren, ist es wünschenswert, optimale Aktualisierungsgewichtungen zusätzlich zu den aktualisierten Werten und bekannten Werten in Betracht zu ziehen, wenn die Filterkoeffizienten der C-Filter 43₁ und 43₂ vorher in Koeffizientenfrequenztabellen gespeichert werden. In solch einem Fall sollten die Aktualisierungswichtungen wünschenswerterweise so verwendet werden, dass die Charakteristiken nicht nur bei der Frequenz, die bei dem zum aktuellen Zeitpunkt ausgeführten Aktualisieren angewandt wird, sondern auch bei höheren und niedrigeren Frequenzen nahe der Frequenz glatt ausgedrückt werden können. Weiterhin angesichts der Tatsache, dass Änderungen in den Eigenschaften der die Motorbefestigung bildenden Gummielemente aufgrund von Alterung und Temperatur im gewöhnlichen Gebrauch langsam auftreten, können die Aktualisierungsgewichtungen klein gesetzt werden, damit die gespeicherten Übertragungscharakteristiken nicht abrupte Änderungen zeigen, soweit wie gewünschte Ergebnisse erhalten werden.
Wenn die Filterkoeffizienten der C-Filter 43₁ und 43₂ in ADFs vom FIR-Typ beschrieben werden, können wünschenswerterweise Umwandlungstabellen der C-Filterkoeffizienten in Frequenzbereich vorgesehen sein, und die Filterkoeffizienten der C-Filter können einer invertierten Fourier-Transformation in Streifenkoeffizienten unterworfen werden, um die Filterkoeffizienten durch die Streifenkoeffizienten zu ersetzen, um dadurch die Koeffizienten der Frequenzbereichumwandlungstabellen zu aktualisieren. Bei dieser Alternative jedoch ist der Berechnungsaufwand groß aufgrund der invertierten Fourier-Transformation. Daher können die Identifizierungsergebnisse durch die ersten und zweiten GA-Verarbeitungsblöcke 30₁ und 30₂ geschützt werden, bis die Filterkoeffizienten der C-Filter für die Frequenzen innerhalb des gesamten Streuerfrequenzbereichs berechnet sind. Nachdem die Berechnung der Filterkoeffizienten abgeschlossen ist, werden die so erhaltenen Filterkoeffizienten einer invertierten Fourier-Transformation unterzogen, um die Filterkoeffizienten durch die resultierenden Streifenkoeffizienten zu ersetzen. So kann die Transfercharakteristik in einer effektiven Weise identifiziert werden.
Weiterhin kann eine Transfercharakteristik, die beim Prüfen des Kraftfahrzeuges oder dergleichen identifiziert wird, d. h. eine anfängliche Transfercharakteristik, geschützt werden, und im Falle einer Fehlfunktion des Motors 1 oder, wenn der Motor 1 in einen Anfangszustand beim Prüfen des Kraftfahrzeugs oder dergleichen gespeichert wird, die geschützte anfängliche Transfercharakteristik verwendet werden, um dadurch Steuerbarkeit sicherzustellen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Obwohl in der zweiten Ausführungsform oben beschrieben, können die ersten und zweiten Referenzsignale γ₁₀ und γ₁₁ mittels des Addierers 43₂ und des Verzögerungsblockes 47, alternativ die ersten und zweiten Referenzsignale γ₁₀ und γ₁₁, direkt gebildet werden auf der Basis der ersten Phaseninformation C₀ und der zweiten Phaseninformation C₁ sowie des Eingangssinuswellensignals U₁₀ und des Verzögerungswellensignals U₁₁, ohne die obigen Komponenten vorzusehen. Genauer gesagt, werden die ersten und zweiten Referenzsignale γ₁₀ und γ₁₁ in einer diskreten Form durch die folgenden Gleichungen (4) und (5) ausgedrückt, vorausgesetzt, dass die Phase durch Φ bezeichnet wird: γ10(n) = C0Acos (ωn + Φ) + C1Asin (ωn + Φ) (4) γ11(n) = C0Asin (ωn + Φ) – C1Acos(ωn + Φ) (5)
Daher können durch Verwenden dieser Gleichungen (4) und (5) die ersten und zweiten Referenzsignale γ₁₀ und γ₁₁ direkt gebildet werden.
Weiterhin, obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsformen zwei Schwingungsordnungen, d. h. die primäre Schwingungskomponente und die sekundäre Schwingungskomponente, in adaptiver Weise als zu steuernde Gegenstände gesteuert werden, ist es auch möglich, dass drei oder mehr Schwingungsordnungen gesteuert werden können, wodurch eine adaptive Steuerung mit guter Konvergenz in einer Weise, die auf Alterungsänderung etc. genau anspricht, erreicht wird.

Claims

Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem zum Steuern von Schwingungen und Geräuschen, die mit einer Periodizität oder einer Quasi-Periodizität von einer Schwingung/Geräusch-Quelle mit mindestens einem Rotationselement (1) erzeugt werden, einschließend eine Zeitimpulssignal-Detektiereinrichtung (11) zum Detektieren von mindestens einem Zeitimpulssignal, das eine mindestens einem Komponententeil der Schwingung/Geräusch-Quelle eigene Periode von Schwingungen und Geräuschen anzeigt, eine erste Filtereinrichtung (26), die durch einen adaptiven digitalen Filter gebildet ist und einen Filterkoeffizienten hat, um ein Steuersignal zum Steuern von Schwingungen und Geräuschen von der Schwingung/Geräusch-Quelle zu erzeugen, eine elektromechanische Wandlereinrichtung (2a), die in mindestens einem der Schwingung/Geräusch-Übertragungspfade angeordnet ist, durch welche die Schwingungen und Geräusche von der Schwingung/Geräusch-Quelle übertragen werden, um das Steuersignal in ein Treibersignal zum Treiben der Schwingung/Geräusch-Quelle umzuwandeln, eine Fehlersignal-Detektiereinrichtung (9) zum Detektieren eines Fehlersignals, das eine Differenz zwischen dem Treibersignal und einem Schwingung/Geräusch-Signal anzeigt, welches die Schwingungen und Geräusche von der Schwingung/Geräusch-Quelle anzeigt, eine zweite Filtereinrichtung (27), die einen Filterkoeffizienten hat und eine Transfercharakteristik eines Teils von zumindest einem Schwingung/Geräusch-Übertragungspfad speichert, der sich zwischen der ersten Filtereinrichtung (26) und der Fehlersignal-Detektiereinrichtung (9) erstreckt, um ein Referenzsignal auf der Basis der Transfercharakteristik und des zumindest einen Zeitimpulssignals zu erzeugen, eine Steuersignal-Aktualisierungseinrichtung (28) zum Aktualisieren des Filterkoeffizienten der ersten Filtereinrichtung (26), um dadurch das Steuersignal derart zu aktualisieren, dass das Fehlersignal minimal gemacht wird, auf der Basis des Fehlersignals, des Referenzsignals und des Filterkoeffizienten der ersten Filtereinrichtung (26), einschließlich der Verbesserung, die besteht in einer ersten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung (29) zum Identifizieren einer dynamischen Charakteristik eines physikalischen Systems, das sich zwischen der ersten Filtereinrichtung (26) und einer vorbestimmten Steuerfläche erstreckt; einer zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung (31) zum Identifizieren einer dynamischen Charakteristik des Teils des zumindest einen Schwingung/Geräusch-Übertragungspfads, der sich zwischen der ersten Filtereinrichtung (26) und der Fehlersignal-Detektiereinrichtung (9) erstreckt; einer Referenzsignal-Aktualisierungseinrichtung zum Aktualisieren des Filterkoeffizienten der zweiten Filtereinrichtung (27) auf der Basis von Identifikationsergebnissen von der zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung (31); wobei jede der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen (29, 31) einen adaptiven digitalen Filter mit einem Filterkoeffizienten und eine Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung (30, 32) zum Aktualisieren des Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen (29, 31) einschließt.
Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung (30, 32) jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen (29, 31) den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen (29, 31) durch die Verwendung eines genetischen Algorithmus aktualisiert.
Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem nach Anspruch 2, wobei die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung (30, 32) jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen (29, 31) Werte einer Leistungsfunktion auf der Basis eines Restsignals, welches eine Differenz zwischen dem Fehlersignal und einem Quasi-Fehlersignal von der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung (29, 31) ist, durch die Verwendung des genetischen Algorithmus berechnet und den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen (29, 31) gemäß einem optimalen Wert der berechneten Werfe der Leistungsfunktion aktualisiert.
Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem nach Anspruch 3, wobei die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung (30) der ersten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung (29) den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters der ersten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung (29) auf der Basis des optimalen Wertes der berechneten Werte der Leistungsfunktion und des mindestens einen Zeitimpulssignals von der Zeitimpulssignal-Detektiereinrichtung (11) aktualisiert und die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung (32) der zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung (31) den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters der zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung (31) auf der Basis des optimalen Wertes der berechneten Werte der Leistungsfunktion und des Steuersignals von der ersten Filtereinrichtung (26) aktualisiert.
Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem nach Anspruch 3, wobei die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung (30, 32) jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen (29, 31) die Leistungsfunktion derart berechnet, dass das Restsignal einen minimalen Wert annimmt.
Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem nach Anspruch 1, einschließend eine Drehzahl-Detektiereinrichtung (11) zum Detektieren der Drehzahl des Rotationselements (1) auf der Basis von Ergebnissen der Detektion von der Zeitimpulssignal-Detektiereinrichtung (11), eine erste Dynamikcharakteristik-Speichereinrichtung (29), die die dynamische Charakteristik des physikalischen Systems, das sich zwischen der ersten Filtereinrichtung (26) und der vorbestimmten Steuerfläche erstreckt, als eine Funktion der Drehzahl des Rotationselements (1) speichert, eine zweite Dynamikcharakteristik-Speichereinrichtung (31), die die dynamische Charakteristik des Teils des mindestens einen Schwingung/Geräusch-Übertragungspfades, der sich zwischen der ersten Filtereinrichtung (26) und der Fehlersignal-Detektiereinrichtung (9) erstreckt, als eine Funktion der Drehzahl des Rotationselements (1) speichert, und eine Dynamikcharakteristik-Aktualisierungseinrichtung zum Aktualisieren der in der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Speichereinrichtung (29, 31) gespeicherten dynamischen Charakteristiken auf der Basis von Ergebnissen der Identifizierung von der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung (29, 31).
Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem nach Anspruch 1, einschließend eine Sinuswelle-Erzeugungseinrichtung (40₁₀ ) zum Erzeugen einer Referenzsinuswelle, die eine einzige von den Zeitintervallen der Erzeugung des mindestens einen Zeitimpulssignals abhängige Wiederholperiode aufweist, eine Verzögerungssinuswelle-Erzeugungseinrichtung (40₁₁ ) zum Erzeugen einer verzögerten Sinuswelle, welche um eine Verzögerungsperiode T von 1/3 ≥ T ≥ 1/7 relativ zu der Referenzsinuswelle verzögert ist, wobei T eine reelle Zahl ist, wobei die erste Filtereinrichtung (42) durch einen adaptiven digitalen Filter (48) mit zwei Bändern und einem Filterkoeffizienten gebildet ist, um ein Steuersignal zu erzeugen, um die Schwingungen und Geräusche von der Schwingung/Geräusch-Quelle zu steuern, auf der Basis der Referenzsinuswelle und der verzögerten Sinuswelle und wobei der adaptive digitale Filter (50, 53) jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen (45, 46) zwei Bänder hat.
Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem nach Anspruch 7, wobei die Verzögerungsperiode T auf 1/4 einer Wiederholperiode der Referenzsinuswelle gesetzt ist.
Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem nach Anspruch 7, wobei die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung (30, 32) jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen (45, 46) den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters (50, 53) jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen (45, 46) durch die Verwendung eines genetischen Algorithmus aktualisiert.
Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem nach Anspruch 9, wobei die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung (30, 32) jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen (45, 46) Werte einer Leistungsfunktion auf der Basis eines Restsignals, das eine Differenz zwischen dem Fehlersignal und einem Quasi-Fehlersignal von der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung (45, 46) ist, durch die Verwendung des genetischen Algorithmus berechnet und den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters (50, 53) jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen (45, 46) gemäß einem optimalen Wert der berechneten Werte der Leistungsfunktion aktualisiert.
Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem nach Anspruch 10, wobei die erste Filtereinrichtung (42) ein erstes Steuersignal entsprechend der Referenzsinuswelle und ein zweites Steuersignal entsprechend der verzögerten Sinuswelle erzeugt, wobei die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung (30) der ersten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung (45) den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters (50) der ersten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung (45) auf der Basis des optimalen Wertes der berechneten Werte der Leistungsfunktion und der Referenzsinuswelle oder der verzögerten Sinuswelle aktualisiert und wobei die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung (32) der zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung (46) den Filterkoeffizienten des adaptiven digitalen Filters (53) der zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtung (46) auf der Basis des optimalen Wertes der berechneten Werte der Leistungsfunktion und der ersten und zweiten Steuersignale aktualisiert.
Schwingung/Geräusch-Steuerungssystem nach Anspruch 10, wobei die Filterkoeffizient-Aktualisierungseinrichtung (30, 32) jeder der ersten und zweiten Dynamikcharakteristik-Identifizierungseinrichtungen (45, 46) die Leistungsfunktion derart berechnet, dass das Restsignal einen minimalen Wert annimmt.