JP2000259158A

JP2000259158A - 車体パネルのアクティブ振動制御装置

Info

Publication number: JP2000259158A
Application number: JP11062970A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Inoue; 敏郎井上; Hisashi Sano; 久佐野; Takeshi Yamashita; 剛山下; Haruo Hamada; 晴夫浜田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】車体パネルの振動制御を行う際に、広い周波
数域における制御を可能とし、もって車内の騒音を効果
的に低減する。【解決手段】車両内の振動を打ち消す振動を車体パネ
ル３に与えるアクチュエータ４を備える。車体パネル３
に与える振動を求めるにあたり、Ｈ∞制御と適応予測制
御とを併用し、Ｈ∞制御におけるエラー信号として変位
信号を用い、前記適応予測制御におけるエラー信号とし
て加速度信号を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車体パネルのアク
ティブ振動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車室内の騒音は乗員を不快にするもので
あるため、これを取り除く手段が種々開発されており、
その一つとして、アクティブ騒音制御（Active Noise C
ontrol）がある。この制御では、図７に示すように、制
御装置７０は、車室内における騒音と相関の高いサスペ
ンション振動や車体各部の振動またはエンジン回転パル
スを参照信号７１として用いる。この参照信号７１が、
適応フィルタ７２および音場特性７３に出力され、音場
特性７３を加味した信号が適応アルゴリズム７４に出力
される適応アルゴリズム７４により、適応フィルタ係数
を算出し、この適応フィルタ係数を適応フィルタ７５に
出力する。適応フィルタ７５においては、選択された適
応フィルタ係数の適応フィルタによって参照信号７１を
処理し、スピーカ７５から音場（車室内）７６に向けて
２次騒音を発生させる。この２次騒音は、音場７５に発
生するノイズ７７を打ち消すように作用する。そしてノ
イズ７７を打ち消されたエラー信号７８が図示しないセ
ンサによって検出され、適応アルゴリズム７４に出力し
て騒音低減を図るというフィードフォワード型の騒音制
御である。

【０００３】また、たとえば車室の天板裏に車体パネル
を配設し、この車体パネルを振動させて、騒音を低減す
るための振動抑制装置もある。この振動抑制装置の一例
として、特開平７−１９９９５４号公報に示すものがあ
る。この車体パネルの振動抑制装置は、図８に示すよう
に、車室内へ放射音を出しうる車体パネルＰの振動を検
出する車体パネル振動検出手段８１と振動発生手段８２
とを備える。そして、車体パネル振動検出手段８１で検
出された車体パネルＰの振動に基づき、振動発生手段８
２に車体パネルＰの振動を相殺させるような振動を発生
させるように制御するコントローラ８３を備えるもので
ある。ここで用いられる振動制御は、騒音に対するアク
ティブ制御に比べ、因果律を満たすことが困難であるの
で、一般に制御理論に基づくフィードバック制御が用い
られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
のうち、前者のアクティブ騒音制御においては、乗員の
耳の位置を想定してスピーカを配置しなければならな
い。このため、実験的にはともかく、商品化を前提とし
て考えるのは非常に難しいので、波長が短くなる高周波
数帯域の制御が困難となる問題がある。しかも、システ
ムの構成が大規模にならざるを得ず、高コストになると
いう問題もある。

【０００５】一方、後者の車体パネルの振動制御装置で
は、これらの問題は生じない点で有利ではある。しか
し、モデルの低次元化を図っているため、低周波数帯域
においては制御が比較的容易であるが、高周波数帯域で
の制御が非常に難しいという問題があった。

【０００６】そこで、本発明の課題は、車体パネルの振
動制御を行う際に、低周波帯域のみならず、高周波帯域
にまでわたる広い周波数域における制御を可能とし、も
って車内の騒音を効果的に低減することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明は、車両内の騒音を打ち消す振動を車体パネルに与え
る振動発生手段を備える車体パネルのアクティブ振動制
御装置において、前記車体パネルに与える振動を求める
にあたり、Ｈ∞制御と適応予測制御とを併用し、前記Ｈ
∞制御に用いるエラー信号を変位信号とし、前記適応予
測制御に用いるエラー信号を加速度信号とすることを特
徴とするものである。本発明においては、Ｈ∞制御によ
る振動制御を行うことにより、低周波帯域の振動を制御
することができる。また、適応予測制御を行うことによ
り、高周波帯域の振動制御を行うことができる。このと
き、Ｈ∞制御と適応予測制御を行うので、両制御間の干
渉が懸念されるが、本発明においては、Ｈ∞制御に用い
るエラー信号を変位信号とし、適応予測制御に用いるエ
ラー信号を加速度信号としている。このため、両制御間
の干渉を低減することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら、具体的に説明する。図１は、本発明
に係る車体パネルのアクティブ振動制御（Active Vibra
tion Control、以下、「ＡＶＣ」という。）装置のブロ
ック図である。

【０００９】図１に示すように、ＡＶＣ装置１において
は、Ｈ∞制御理論に基づくフィードバック制御回路（Ｈ
∞制御回路）１０に、適応予測制御回路２０を並列的に
接続する形で導入されている。フィードバック制御回路
１０は、デジタル積分器１１およびフィードバックコン
トローラ１２を備えており、エラーセンサ２によって検
出されたプライマリソースＰＳまたは車体パネル３のエ
ラー信号Ｅがデジタル積分器１１に出力される。デジタ
ル積分器１１において演算処理が行われた後の積分信号
はフィードバックコントローラ１２に出力される。フィ
ードバックコントローラ１２においては、Ｈ∞制御理論
に基づく演算処理が行われた後、加合せ点Ｐ２を介し
て、振動発生手段であるアクチュエータ４に振動発生信
号が出力される。アクチュエータ４においては、振動発
生信号に基づいて車体パネル３を振動させて図示しない
車室内の騒音を低減する。

【００１０】一方、適応演算制御回路２０においては、
エラーセンサ２によって検出されたプライマリソースＰ
Ｓまたは車体パネル３のエラー信号Ｅが加合せ点Ｐ１を
介してコントロールフィルタ２１、補正回路２２、およ
び加合せ点Ｐ３を介してＬＭＳ演算回路２６に出力され
る。コントロールフィルタ２１においては、適応フィル
タ２３において選択され、コピーされた適応フィルタ係
数Ｆ_tを有する適応フィルタを通して積分器２４に信号
を出力する。そして、積分器２４において、畳み込み積
分を行った後に、アクチュエータ４および補正回路２５
に対して振動発生信号が出力される。アクチュエータ４
においては、振動発生信号に基づいて車体パネル３を振
動させて図示しない車室内の騒音を低減する。また、補
正回路２５において補正演算が行われ、加合せ点Ｐ１に
補正信号が出力される。

【００１１】さらに、補正回路２２においては補正演算
処理が行われ、適応フィルタ係数２３およびＬＭＳ演算
回路２６に補正信号が出力される。ＬＭＳ演算回路２６
においては、適応フィルタ係数Ｆ_tが算出され、適応フ
ィルタ２３に出力される。適応フィルタ２３には、例え
ばｉ個の適応フィルタ係数Ｆ₁、Ｆ₂、・・・・、Ｆ_iが
準備されており、ＬＭＳ演算回路２６より出力された適
応フィルタ係数Ｆ_tをコントロールフィルタ２１にコピ
ーする。また、適応フィルタ２３からは加合せ点Ｐ３を
介してＬＭＳ演算回路２６に対して処理信号が出力され
る。

【００１２】なお、コントロールフィルタ２１、積分器
２４、および補正回路２５などによって制御過程（Cont
rol Process）が構成され、補正回路２２、適応フィル
タ２３、およびＬＭＳ演算回路２６などによって学習過
程（Learning Process）が構成されている。

【００１３】次に、本発明に係るＡＶＣ装置の作用につ
いて説明する。本発明においては、Ｈ∞制御理論に基づ
くフィードバック制御によって低周波帯域を制御し、適
応予測制御によって高周波帯域を制御するようにしてい
る。そこで、まず、これらの制御を分けてその作用を説
明する。図２は、Ｈ∞制御によるＡＶＣ装置のブロック
図、図３は、適応予測制御によるＡＶＣ装置のブロック
図である。先に、Ｈ∞制御によるＡＶＣの作用について
図２を参照して説明すると、Ｈ∞制御ＡＶＣ装置１０′
においては、エラーセンサ２によって検出された車体パ
ネル３のエラー信号Ｅがフィードバックコントローラ１
２に出力される。フィードバックコントローラ１２にお
いては、振動制御理論であるＨ∞制御に基づく処理が行
われる。このときの重み関数は、例えば下記（１）式お
よび（２）式で表わされるものを用いることができる。

【数１】

【数２】

【００１４】これらのうち、（１）式で示される重みＷ
ｓは、周波数帯域における１次モードから３次モードで
大きくなるように設定する。一方、（２）式で示される
重みＷｔは、ロバスト性に関する重みであり、モデル誤
差や雑音が存在する高周波数で大きくなるように設定す
る。このように、（１）式および（２）式で示されるそ
れぞれの重み関数Ｗｓ，Ｗｔを設定することにより、制
御対象である車体パネル３に対する乗法的誤差を小さく
することができる。

【００１５】そして、フィードバックコントローラ１２
で求められた振動発生信号をアクチュエータ４に出力す
る。アクチュエータ４においては、この振動発生信号に
基づいて車体パネル３を振動させる。

【００１６】ちなみに、このＨ∞制御に基づく試験を行
った結果を図４に示す。実線で示すグラフがＨ∞制御を
行った場合の加速度応答を示すものであり、破線で示す
グラフがＨ∞制御を行わなかった場合の加速度応答を示
すものである。図４に示すように、低周波帯域における
１次モードから３次モードの間では加速度応答が改善さ
れ、車室内の騒音が低減されることが判った。

【００１７】続いて、適応予測制御によるＡＶＣの作用
について図３を参照して説明すると、適応予測ＡＶＣ装
置２０′においては、エラーセンサ２によって検出され
たプライマリソースＰＳまたは車体パネル３のエラー信
号Ｅを検出する。このエラー信号Ｅ等は、加合せ点Ｐ１
を介してコントロールフィルタ２１および補正回路２２
に出力されるとともに加合せ点Ｐ３にも出力される。

【００１８】補正回路２２においては補正演算処理が行
われ、適応フィルタ２３およびＬＭＳ演算回路２６に補
正信号が出力される。適応フィルタ２３からは、適応フ
ィルタ信号が加合せ点Ｐ３に出力されるとともに、加合
せ点Ｐ３において、加合せ点Ｐ１から出力されたエラー
信号Ｅと加算される。そして、加算して得られた加算信
号がＬＭＳ演算回路２６に出力され、この加算信号に基
づいて、ＬＭＳ演算回路２６において適応フィルタ係数
Ｆ_tが算出される。この適応フィルタ係数Ｆ_tは適応フィ
ルタ２３に出力され、適応フィルタ２３において適応フ
ィルタ係数Ｆ_tに見合った適応フィルタが選択される。
そして、この適応フィルタがコントロールフィルタ２１
にコピーされる。

【００１９】さらに、コントロールフィルタ２１におい
ては、加合せ点Ｐ１より出力されたエラー信号Ｅを、適
応フィルタ２３よりコピーされた適応フィルタによって
処理して積分器２４に出力する。積分器２４において
は、処理信号を畳み込み積分して振動発生信号をアクチ
ュエータ４に出力する。そして、アクチュエータ４にお
いては、この振動発生信号に基づいて車体パネル３を振
動させる。

【００２０】なお、コントロールフィルタ２１、積分器
２４、および補正回路２５などによって制御過程（Cont
rol Process）が構成され、補正回路２２、適応フィル
タ２３、およびＬＭＳ演算回路２６などによって学習過
程（Learning Process）が構成されている。

【００２１】ちなみに、この適応予測制御に基づく試験
を行った結果を図５に示す。実線で示すグラフが適応予
測制御を行った場合の加速度応答を示すものであり、破
線で示すグラフがなんら制御を行わなかった場合のグラ
フである。図５に示すように、低周波帯域における１次
モードでは加速度応答はほとんど改善されなかったもの
の、高周波帯域における高次モードにおいては、加速度
応答が改善され、車室内の騒音が低減されることが判っ
た。

【００２２】ところで、本発明は、Ｈ∞制御と適応予測
制御とを併用した制御に関するものであるが、異なる制
御を組み合わせた場合、両制御間に干渉が生じ易いとい
う問題がある。そこで、本発明においては、両制御間の
干渉を低減するべく、Ｈ∞制御におけるエラー信号とし
て変位信号を用い、適応予測制御におけるエラー信号と
して加速度信号を用いる。

【００２３】いま、この作用を図１を参照して説明する
と、エラーセンサ２で検出されるエラー信号Ｅにおい
て、Ｈ∞制御では変位信号を用い、適応予測制御では加
速度信号を用いる。すなわち、エラーセンサ２で検出さ
れたエラー信号Ｅは、デジタル積分器１１を介してフィ
ードバックコントローラ１２に出力されるが、フィード
バックコントローラ１２では、これらの信号のうちの変
位信号にのみ基づいてＨ∞制御理論に基づく演算処理を
行う。そして、演算によって得られた振動発生信号を加
合せ点Ｐ２に出力する。一方、エラーセンサ２で検出さ
れたエラー信号Ｅは、コントロールフィルタ２１にも出
力される。コントロールフィルタ２１では、適応フィル
タ２３からコピーされた適応フィルタ係数Ｗ_tを有する
適応フィルタによって処理がなされる。このときに、エ
ラー信号Ｅのうちの加速度信号のみを用いるものであ
る。その後、処理され積分器２４に出力された処理信号
を畳み込み積分し、振動発生信号が加合せ点Ｐ２に出力
される。

【００２４】そして、加合せ点Ｐ２においては、フィー
ドバックコントローラ１２から出力された振動発生信号
および積分器２４から出力された振動発生信号を加算
し、アクチュエータ４に出力する。このようにして、Ｈ
∞制御と適応予測制御とを併用した制御であるが、その
干渉を低減したものである。

【００２５】ちなみに、本発明に係るＡＶＣに基づく試
験を行った結果を図６に示す。実線で示すグラフが本発
明に係るＡＶＣを行った場合の加速度応答を示すもので
あり、破線で示すグラフがなんら制御を行わなかった場
合のグラフである。図６に示すように、広い周波数域に
おいて加速度応答が改善され、車室内の騒音をなくすこ
とができることが判った。

【００２６】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、車体パ
ネルの振動制御を行う際に、低周波帯域のみならず、高
周波帯域にまでわたる広い周波数域における制御を行う
ことができる。したがって、車室内の騒音を効果的に低
減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車体パネルのＡＶＣ装置のブロッ
ク図である。

【図２】Ｈ∞制御によるＡＶＣ装置のブロック図であ
る。

【図３】適応予測制御によるＡＶＣ装置のブロック図で
ある。

【図４】Ｈ∞制御によるＡＶＣの効果を示すグラフであ
る。

【図５】適応予測制御によるＡＶＣの効果を示すグラフ
である。

【図６】本発明に係るＡＶＣの効果を示すグラフであ
る。

【図７】従来のアクティブ騒音制御装置のブロック図で
ある。

【図８】従来の振動抑制装置の概要を示す摸式図であ
る。

【符号の説明】

１アクティブ振動制御（ＡＶＣ）装置２エラーセンサ３車体パネル４アクチュエータ（振動発生手段）１０フィードバック制御回路（Ｈ∞制御回路）２０適応予測制御回路Ｅエラー信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０５Ｂ 13/04 Ｇ０５Ｂ 13/04 Ｇ０５Ｄ 19/02 Ｇ０５Ｄ 19/02 ＤＧ１０Ｋ 11/178 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｈ (72)発明者山下剛埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者浜田晴夫東京都千代田区神田錦町２−２東京電気大学工学部音響情報研究室内Ｆターム(参考） 3D020 BA10 BC01 BD05 BE04 3J048 AB08 AB12 AD01 CB30 EA36 5D061 FF02 GG10 5H004 GA17 GA40 GB12 HA20 HB07 HB09 HB15 JB09 KA32 KA65 KB04 KB21 KC12 KC18 KC54 MA11 9A001 BB02 BB04 BB06 FF01 GG16 HH05 HH09 HH16 JJ77 KK32 KK37 KZ56

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両内の騒音を打ち消す振動を車体パネ
ルに与える振動発生手段を備える車体パネルのアクティ
ブ振動制御装置において、前記車体パネルに与える振動を求めるにあたり、Ｈ∞制
御と適応予測制御とを併用し、前記Ｈ∞制御のエラー信号として変位信号を用い、前記
適応予測制御のエラー信号として加速度信号を用いるこ
とを特徴とする車体パネルのアクティブ振動制御装置。