JP2001001768A - 能動型振動除去システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンマウントの温度変化によるアクチュ
エータのインピーダンス変化に対し、フィルタ係数の最
適値からのずれを安価に是正する。 【解決手段】 試験車両に対して、適応制御方法を用
い、制御対象周波数帯域における最適フィルタ係数によ
り振幅及び位相補償された出力信号を基準電流値として
検出して、これを記憶した電流データＲＯＭ３２を作製
する。量産車に電流データＲＯＭを搭載し、出力信号を
電流値として検出する電流検出部３３を設ける。所定周
波数の出力信号を電流値Ｉとして検出し、電流データＲ
ＯＭから読み出された所定周波数での基準電流値Ｉ_ｋと
を比較し、その差の絶対値が誤差Δより小さいときは、
電流値Ｉに基くフィルタ係数により出力信号の振幅及び
位相補償を行い、誤差Δより大きいときは、基準電流値
Ｉ_ｋに基くフィルタ係数により出力信号の振幅及び位相
補償を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車体の振動を能動
的に抑制するための能動型振動除去システムの制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車におけるアクチュエータを
搭載したエンジンマウントの能動制御方法としては、例
えば図９、図１０に示すように、試験用車両Ｅ（以下、
試験車と記す）の制御装置７５に、遅延調和シンセサイ
ザ最小平均自乗フィルタ（以下、DXHS LMSフィルタと記
す）である適応制御部９０を適応して、任意の回転数
（周波数）毎の最適フィルタ係数を求めてデータテーブ
ルとして記憶し、この記憶されたデータテーブル９６を
ＲＯＭの形で取り出して、図７、図８に示すように、試
験車Ｅと同一種類の量産用車両Ｍ（以下、量産車と記
す）の制御装置７０に適応して、能動制御を行うように
していた。すなわち、信号源である自動車のエンジン等
の振動発生源８１から、クランク軸回転パルス等をセン
サ１２により取り出して、制御部７１の周波数判定部９
１にて制御対象周波数ωであることを判定し、制御対象
周波数ωの制御対象信号を選択して出力する。この信号
ｘは、データテーブル９６のフィルタ係数を用いて出力
部９７により振幅補償及び位相補償され、かつ正弦波信
号に合成されて出力される。出力信号ｙは、制御対象系
９３（伝達関数Ｇ）を通過し、遅延信号ｚとして出力さ
れ、この遅延信号ｚにより、エンジンの振動等である伝
達系８２（Ｇ′）を経た外力ｄの抑制が行われる。実際
には、図７に示すように、制御部７１の出力はパワーア
ンプ７２により増幅されてアクチュエータ２３に入力さ
れる。これにより、制御装置７０において、振動検出用
のセンサを省略できると共に、制御装置７０の構成を適
応制御装置に比べて簡略化でき、制御コストを大幅に低
減することができた。

【０００３】ここで、DXHS LMSフィルタを用いた適応制
御方法は、適応最小平均自乗フィルタ（Filtered-X LM
S）におけるフィルタ係数の演算量を低減するものであ
り、以下のようにして行われる。この適応制御では、図
１０に示すように、信号源である自動車のエンジン等の
振動発生源８１から、クランク軸回転パルス等をセンサ
１２により取り出して、周波数判定部９１にて制御対象
周波数ωであることを判定し、制御対象周波数ωの制御
対象信号を選択し、適応フィルタＷ９２に出力する。入
力信号ｘは、適応フィルタＷ９２のフィルタ係数により
振幅補償及び位相補償され、かつ正弦波信号に合成され
て出力される。出力信号ｙは、制御対象系９３（伝達関
数Ｇ）を通過し、遅延信号ｚとして出力される。遅延信
号ｚはエンジンの振動等である伝達系８２（Ｇ′）を経
た外力ｄが加算され、観測値としてセンサにより検出さ
れる。振動制御においてはセンサの検出値の目標は０で
あり、目標との差が誤差信号ｅになる。この誤差信号ｅ
（ｎ）と予め規定された推定伝達関数９４の推定値を用
い、デジタルフィルタ９５（DXHS LMS）により適応フィ
ルタＷが以下に示すように逐次更新される。すなわち、
時刻ｎにおける制御の対象となる周期性を持った信号ｄ
（ｎ）（目標信号）を下記数１により表す。

【０００４】

【数１】

【０００５】なお、Ｌは基本波に起因する調和成分の次
数を表し、Ｔはサンプリング周期を、ω^* は制御対象信
号の角周波数を、ａk^*及びφk^*はそれぞれｋ次の制御対
象信号の振幅及び位相を表す。このときＭ次（Ｍ＜Ｌ）
の出力信号ｚ（ｎ）は、下記数２となる。

【０００６】

【数２】

【０００７】なお、ωは出力信号の角周波数を、ａk及
びφkはそれぞれｋ次の出力信号の振幅及び位相を表
す。上記角周波数ω^*は、上記外部センサによるクラン
ク軸回転パルス信号やイグニッションパルス信号といっ
た既知の入力信号からなり、出力信号の角周波数ωと等
しいとする。ここで、瞬間自乗平均誤差Ｊは、下記数３
で表され、また時刻ｎにおけるフィルタ係数Ｗ（ｎ）
は、振幅と位相の関数として下記数４によって表され
る。

【０００８】

【数３】 Ｊ＝ｅ²（ｎ）＝（ｚ（ｎ）＋ｄ（ｎ））²

【０００９】

【数４】Ｗ（ｎ）＝［・・・ａk（ｎ）・・・，・・・
φk（ｎ）・・・］^T

【００１０】そして、上記数３及び数４を用いて勾配ベ
クトル▽（ｎ）を求めると、下記数５のように表され
る。

【００１１】

【数５】

【００１２】ここで、振幅及び位相はそれぞれ独立して
計算されるため、フィルタ係数更新のための更新式にお
いて振幅及び位相のステップサイズパラメータはそれぞ
れμａ、μｐと表される。従って、フィルタ係数の更新
式は下記数６のようになる。

【００１３】

【数６】

【００１４】このように更新されたフィルタ係数は、デ
ータテーブルＲＯＭ９６に記憶される。以上に示したよ
うに、上記アルゴリズムにおいては、係数更新のための
畳み込み演算を必要とせず、参照信号の生成においても
畳み込み演算は不要であり、そのため、周期性の振動あ
るいは騒音において、その基本波とその高次成分を制御
対象とした場合に、入力に外部からの高調波信号を必要
としない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、フィルタ係
数データを用いたエンジンマウントの能動的な振動制御
の場合、マウント周囲の温度変化によってアクチュエー
タのインピーダンスが変化するため、適用するフィルタ
係数が最適値からずれることになり、制御にバラツキが
発生するという問題がある。このようなアクチュエータ
のインピーダンスの温度変化に対応するために、所定の
温度範囲毎に複数のフィルタ係数データを用意し、周囲
温度に応じて使用するフィルタ係数データを切り替える
ようにする方法がある。しかし、そのためには多数のフ
ィルタ係数データを記憶するための大容量の記憶装置が
必要になるため記憶装置の価格が非常に高価になり、さ
らに、温度センサも用意する必要があるため、自動車用
として安価な振動制御装置を提供することが困難とな
る。

【００１６】本発明は、上記した問題を解決しようとす
るもので、車両周囲の温度変化によるアクチュエータの
インピーダンス変化に対し、適用するフィルタ係数の最
適値からのずれを安価に是正することができる能動型振
動除去システムの制御方法を提供することを目的とする
ものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、上記請求項１に係る発明の構成上の特徴は、車両の
振動発生源からの周期性のパルス信号に基づく入力信号
を、振幅補償係数及び位相補償係数の関数であるフィル
タ係数を用いて振幅及び位相補償を行い、その出力信号
が車両の制御対象系の伝達関数を通過した後、伝達関数
による遅延信号により振動発生源からの外力を抑制する
能動型振動除去システムの制御方法において、所定の試
験用車両に対して、適応制御方法を用い、振動抑制の制
御対象となる周波数帯域における最適フィルタ係数によ
り振幅補償及び位相補償された出力信号を所定周波数毎
に基準電流値として検出して、最適フィルタ係数に対応
して基準電流値を記憶した記憶装置を予め作製しておく
こととし、試験用車両と同種の制御対象車両に記憶装置
を搭載すると共に、出力信号を電流値として検出する電
流検出手段を設け、制御対象車両における所定周波数の
出力信号を電流検出手段により電流値として検出し、電
流値を記憶装置から読み出された所定周波数での基準電
流値と比較し、電流値と基準電流値との差の絶対値が、
予め規定の誤差より小さいときは、電流値に基くフィル
タ係数により出力信号の振幅及び位相補償を行い、規定
の誤差より大きいときは、基準電流値に基くフィルタ係
数により出力信号の振幅及び位相補償を行うようにした
ことにある。

【００１８】上記のように構成した請求項１に係る発明
においては、車体振動の適応制御方法を用い、所定の試
験用車両に対して、予め振動抑制の制御対象となる周波
数帯域において、所定周波数毎に最適フィルタ係数によ
り振幅補償及び位相補償された出力信号を電流値として
検出して基準電流値とし、この基準電流値データを記憶
した記憶装置が作製される。試験用車両と同一種類の制
御対象車両の制御部に、この記憶装置が搭載され、かつ
出力信号の電流値を検出する電流検出手段が設けられ
る。そして、制御対象車両における所定周波数の出力信
号を電流検出手段により電流値として検出し、この電流
値と記憶装置から読み出された所定周波数での基準電流
値とが比較される。電流値と基準電流値との差の絶対値
が、予め規定の誤差より小さいときは、検出された電流
値に基くフィルタ係数により出力信号の振幅及び位相補
償が行われ、規定の誤差より大きいときには、基準電流
値に基くフィルタ係数により出力信号の振幅及び位相補
償が行われる。これにより、周囲温度の変化によらず出
力信号の電流値に応じて記憶装置の基準電流値と比較す
ることにより出力信号の最適な振幅及び位相を決定で
き、適正な振動制御を行うことができる。この記憶装置
は、温度変化によらず、最適フィルタ係数の出力信号を
電流値として検出した結果を記憶したものであるので、
その結果、複数の温度範囲毎にデータを記憶する場合に
比べて記憶容量を大幅に低減できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて説明すると、図１は、同実施形態を適用した量
産される４サイクルガソリンエンジン車Ｍ(以下、量産
車と記す)の振動除去システムを概略的に示したもので
あり、図２は振動除去のための能動制御構成をブロック
図により示したものである。また、図５は、振動除去シ
ステムの要部である記憶装置である電流データＲＯＭ３
２を作製するための４サイクルガソリンエンジン車の振
動除去用のDXHS LMSフィルタを用いた制御システムを概
略的に示したものであり、図６は、DXHS LMSフィルタを
用いた適応制御システムをブロック図により示したもの
である。

【００２０】量産車Ｍは、車体１０にアクチュエータ搭
載エンジンマウント（以下、エンジンマウントと記す）
２０を搭載している。エンジンマウント２０は、図３に
示すように、筒状のケース２１内に、防振ゴム２２と、
防振ゴム２２の下方にエンジンの動的変位を電気的に制
御するアクチュエータ２３を備えている。防振ゴム２２
は、ケース２１の軸方向中間位置にて内壁に固定される
と共に、固定金具２４に取り付けられている。固定金具
２４には、防振ゴム２２のストッパ部２２ａが、ケース
２１の一端(図示上端)に向けて設けられている。固定金
具２４の軸心位置には、固定軸２５が軸方向に向けて取
り付けられており、その先端がケース２１の一端側に設
けた貫通穴２１ａから突出している。ケース２１の他端
には、固定軸２６が設けられている。エンジンンマウン
ト２０は、軸方向を上下に向けて車体１０内に配設さ
れ、固定軸２６によって車体１０に固定され、固定軸２
５にエンジン１１を取り付けることにより、エンジン１
１を支持している。エンジン１１のクランク軸には、回
転パルスセンサ１２が設けられており、回転パルスセン
サ１２は、クランク軸回転パルス信号を出力し、これに
基づいて後述する制御部３１は、出力信号の基本周波数
を決定する。

【００２１】振動除去システムは、制御装置３０を設け
ており、制御装置３０は、マイクロコンピュータ等より
なる制御部３１を備えている。制御部３１は、振動発生
源からのパルス入力信号ｓを受けてその制御周波数ｆ_ｋ
（ｋ＝１〜ｋ_０の所定の数）を決定する周波数判定部４
２と、入力信号ｘの振幅ａ及び位相φを決定して正弦波
信号ｙとして出力する出力部４３と、出力信号ｙの通過
により遅延信号ｚを出力する制御対象系伝達関数Ｇ４４
を備えている。制御部３１には、適応制御のフィルタ係
数の最適データを対応した出力信号の電流値である基準
電流値を記憶した電流データＲＯＭ３２が格納されてお
り、また、出力信号の電流値を検出する電流検出部３３
が設けられている。電流検出部３３としては、シャント
抵抗あるいは電流センサを用いることができる。そのう
ち、シャント抵抗については、自動車のフェールセーフ
用の抵抗を利用することができるので、別途用意する必
要はなく、一層安価に活用することができる。この制御
部３１は、図４に示す「振動制御プログラム」を実行す
るものである。

【００２２】制御部３１の入力側には、上記回転パルス
センサ１２が接続されている。また、制御部３１の出力
側には、パワーアンプ３４を介してエンジンマウント２
０のアクチュエータ２３が接続されている。

【００２３】次に、適応制御のフィルタ係数の更新デー
タに対応した電流値を記憶した電流データＲＯＭの作成
について説明する。電流データＲＯＭの作成システム
は、上記図５及び図６に示すように、作成対象車量であ
る試験車Ｅには、上記量産車Ｍと同様の構成に加えて、
シート１３にピックアップ加速センサ１４が取り付けら
れている。ピックアップ加速センサ１４は、エラー信号
を出力し、またシステムの位相特性も予め測定して出力
するものである。回転パルスセンサ１２及びピックアッ
プ加速センサ１４は、制御装置３５の制御部３６に接続
されている。制御部３６には、DXHS-LMSフィルタである
適応制御部３７が設けられており、適応制御部３７には
適応フィルタＷ６２の出力側に上記電流検出部３３が接
続されている。電流検出部３３には、電流値を記憶する
上記電流データＲＯＭ３２が接続されている。

【００２４】この作製システムにおいては、上記したよ
うに、DXHS-LMS適応制御を実行し、制御対象となる周波
数帯域において周波数をスィープさせることにより、任
意の周波数ｆ_ｋにおける更新された最適フィルタ係数が
得られる。そして、更新された最適フィルタ係数の出力
信号ｙについて、電流検出部３３を介してその電流値が
電圧に変換された形でフィルタ係数に対応して電流デー
タＲＯＭ３２に記憶される。その後、電流データＲＯＭ
３２が試験車Ｅから取り外されて、図１に示すように、
量産車Ｍの制御装置３０に格納される。

【００２５】つぎに、電流データＲＯＭ３２が搭載され
た量産車Ｍの、エンジンマウント２０の振動制御につい
て説明する。制御部３１は、イグニッションスイッチの
オンに応じてプログラムの実行を開始し、振幅ａ、位相
φ、及び電流誤差Δ等の変数の初期設定を行う（ステッ
プ１００，１０１）。振動発生源からのパルス入力信号
ｓを受けてその制御周波数ｆ _ｋ（ｋ＝１〜ｋ_０）が決定
される（ステップ１０２，１０３）。つぎに、制御部３
１の出力部４３で、信号の振幅と位相が決められている
か否かが判定され、ここでは振幅ａ及び位相φが決めら
れていないので、初期値ａ_０、φ_０に決定され出力信号
ｙが出力される（ステップ１０４〜１０６）。つづい
て、電流検出部３３において出力信号ｙの電流値Ｉ(電
圧に換算される)が検出され、さらに電流データＲＯＭ
３２から周波数ｆ_ｋにおける基準電流値Ｉ_ｋが読み出さ
れ、測定された電流値Ｉと比較される（ステップ１０７
〜１０９）。電流値Ｉと基準電流値Ｉ _ｋとの差の絶対値
が誤差Δの範囲内であれば、ステップ１０９において
「ＹＥＳ」と判定されて出力信号ｙの振幅ａ及び位相φ
は維持され、ステップ１０２以下の振動制御が繰り返さ
れる。ここで、出力信号ｙの振幅ａ及び位相φは維持さ
れているので、ステップ１０４においては「ＹＥＳ」と
の判定の基にプログラムがステップ１０６に移され、以
後のステップの処理が行われる。

【００２６】エンジン１１周囲の温度変化によりアクチ
ュエータ２３のインピーダンスが変化し、それに伴い電
流値Ｉが変化し、基準電流値Ｉ_ｋとの差の絶対値がΔよ
り大きくなると、ステップ１０９にて「ＮＯ」との判定
の基にプログラムはステップ１１０に移され、振幅ａ及
び位相φが、基準電流値Ｉ_ｋの振幅ａ_ｋ及び位相φ_ｋに
更新され、出力ｙも更新される。すなわち、周囲温度の
変化に拘らず、出力信号の電流値Ｉと電流データＲＯＭ
３２の基準電流値Ｉ_ｋと比較することにより出力信号の
最適な振幅及び位相を決定することができる。その結
果、温度変化によるアクチュエータ２３のインピーダン
スの変動に拘らず、フィルタ定数に対応する電流値を記
憶する電流データＲＯＭ３２の記憶容量を増大させる必
要がないので、安価に適正な振動制御を行うことができ
る。

【００２７】なお、上記各実施形態においては、エンジ
ンの回転パルス信号を用いているが、その他エンジンコ
ントロールユニット等から得られるエアコンオンオフ、
シフトポジション、水温等の車両の状態検出信号から、
それらの状態毎の最適フィルタを得て、それによって更
新された出力信号を電流値として記憶することにより、
さらに安定な能動制御を行うことも可能である。また、
上記各実施形態においては、適応フィルタとしてDXHS L
MSフィルタを用いているが、Filtered-X LMSフィルタ等
の他の適応フィルタを用いてもよい。

【００２８】

【発明の効果】上記請求項１の発明によれば、出力信号
の振幅及び位相制御を、最適フィルタ係数に更新された
出力信号に対し、その電流値として記憶しておき、電流
の測定値と記憶値を比較することにより行うようにし
た。その結果、周囲温度の変化に対しても記憶装置の記
憶容量を増加させる必要がなく、制御を正確にかつ安価
に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る車両の振動除去シス
テムを概略的に示す模式図である。

【図２】同振動除去システムの能動制御構成を概略的に
示すブロック図である。

【図３】能動制御に用いるアクチュエータ搭載エンジン
マウントを示す一部断面図である。

【図４】図１に示す制御部により実行される「振動制御
プログラム」のフローチャートである。

【図５】図１に示す電流値を記憶した電流データＲＯＭ
を得るための適応制御システムを適用した車両の一部を
示す模式図である。

【図６】同適応制御システム（DXHS LMS）を示すブロッ
ク図である。

【図７】従来例である車両の振動除去システムを概略的
に示す模式図である。

【図８】同振動除去システムの能動制御構成を示すブロ
ック図である。

【図９】適応制御のフィルタ係数の更新データを記憶し
たデータテーブルＲＯＭを得るための適応制御システム
を適用した車両の一部を示す模式図である。

【図１０】同適応制御システム（DXHS LMS）を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０…車体、１１…エンジン、１２…回転パルスセン
サ、１４…ピックアップ加速センサ、２０…アクチュエ
ータ搭載エンジンマウント、２１…ケース、２２…防振
ゴム、２３…アクチュエータ、３０…制御装置、３１，
３６…制御部、３２…電流データＲＯＭ、３３…電流検
出部、３７…適応制御部、４０…振動発生源、４１…信
号伝達系、４２…周波数判定部、４４…制御対象系（伝
達関数Ｇ）、５１…振動発生源、５２…信号伝達系、６
１…周波数判定部、６２…適応フィルタＷ、６３…制御
対象系（伝達関数Ｇ）、６４…制御対象系（推定伝達関
数）、６５…デジタルフィルタ（DXHS LMS）。

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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の振動発生源からの周期性のパルス
   信号に基づく入力信号を、振幅補償係数及び位相補償係
   数の関数であるフィルタ係数を用いて振幅及び位相補償
   を行い、その出力信号が車両の制御対象系の伝達関数を
   通過した後、該伝達関数による遅延信号により前記振動
   発生源からの外力を抑制する能動型振動除去システムの
   制御方法において、 所定の試験用車両に対して、適応制御方法を用い、振動
   抑制の制御対象となる周波数帯域における最適フィルタ
   係数により振幅補償及び位相補償された出力信号を所定
   周波数毎に基準電流値として検出して、該最適フィルタ
   係数に対応して該基準電流値を記憶した記憶装置を予め
   作製しておくこととし、 前記試験用車両と同種の制御対象車両に前記記憶装置を
   搭載すると共に、出力信号を電流値として検出する電流
   検出手段を設け、 該制御対象車両における所定周波数の出力信号を前記電
   流検出手段により電流値として検出し、該電流値を前記
   記憶装置から読み出された該所定周波数での基準電流値
   と比較し、該電流値と基準電流値との差の絶対値が、予
   め規定の誤差より小さいときは、該電流値に基くフィル
   タ係数により前記出力信号の振幅及び位相補償を行い、
   前記規定の誤差より大きいときは、前記基準電流値に基
   くフィルタ係数により前記出力信号の振幅及び位相補償
   を行うようにしたことを特徴とする能動型振動除去シス
   テムの制御方法。