JP2002023766A - Method and device for reducing cyclic noise - Google Patents

Method and device for reducing cyclic noise

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JP2002023766A
JP2002023766A JP2000201312A JP2000201312A JP2002023766A JP 2002023766 A JP2002023766 A JP 2002023766A JP 2000201312 A JP2000201312 A JP 2000201312A JP 2000201312 A JP2000201312 A JP 2000201312A JP 2002023766 A JP2002023766 A JP 2002023766A
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noise
control
periodic
template
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Sadao Akishita
貞夫 秋下
Taku Arimoto
卓 有本
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Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize sound pressure reduction at the target position of the cyclic noise of a fan or the like by adopting a learning control as a control algorithm substitutable for a conventional filtered-X (one input/one output system) or a filtered-ε (multi-input/multi-output system). SOLUTION: The template of cyclic components set based on a reaching sound at the target position for noise reduction from a noise source which generates a noise including a cyclic sound is stored in a storage device. When controlling the noise reduction, a sound detected by a sound receiving device placed at the target position of the noise reduction is compared with the template, and an arithmetic operation using learning control is performed so that the difference between them can be reduced, and a sounding device is controlled based on the arithmetic result. In this case, up to the primary and secondary components of the cyclic components of the noise source are enough to be included in the template.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エアコン等のファ
ンやポンプ等から発する、周期成分が主体となっている
騒音を低減する方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for reducing noise mainly composed of a periodic component, which is emitted from a fan or a pump of an air conditioner or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ファン騒音は一般に、広帯域周波数成分
と周期成分とから成り立っている。ファンの中のある種
のタイプでは周期成分が卓抜し、この成分がオーバーオ
ールレベルを支配している。例えば、空調機によく使わ
れるクロスフローファンの騒音では周期成分が顕著で、
ファン騒音全体を支配している。従って、この種のファ
ンでは、周期的な騒音成分を低減することが直ちにオー
バーオール騒音レベルを低減することにつながる。例え
ば、クロスフローファンの周期音は、ロータの羽根がフ
ァンの静止部を通過する際に、相互作用が誘起する羽根
の圧力分布が変動することにより生じる。このような相
互作用は、ファンの圧力上昇機構と不可分であるため
に、圧力変動を除去することは圧力上昇を低減すること
につながる。すなわち、この種のファンでは、基本性能
仕様である圧力上昇を保全したままで、発生するファン
騒音自体を低減することは難しい。そこで、発生したフ
ァン騒音が到達する目的位置において騒音を低減する消
音方法が種々考えられている。
2. Description of the Related Art Fan noise generally consists of a wideband frequency component and a periodic component. For certain types of fans, the periodic component is dominant, and this component dominates the overall level. For example, the cross-flow fan noise often used in air conditioners has a remarkable periodic component,
Dominates overall fan noise. Therefore, in this type of fan, reducing the periodic noise component immediately leads to a reduction in the overall noise level. For example, the periodic sound of a cross flow fan is caused by fluctuations in the pressure distribution of the blades induced by the interaction when the blades of the rotor pass through the stationary part of the fan. Since such an interaction is inseparable from the pressure increase mechanism of the fan, eliminating pressure fluctuations leads to a reduction in pressure increase. That is, with this type of fan, it is difficult to reduce the generated fan noise itself while maintaining the pressure rise, which is the basic performance specification. Therefore, various noise reduction methods have been considered for reducing noise at a target position where the generated fan noise reaches.

【0003】このような消音方法の一つとして、フィー
ドフォワード能動制御が既に開発され、多くの成功例が
報告されている(例えば、P. A. Nelson, S. J. Ellio
t:"Active Control of Sound", Academic Press,(199
2)、西村正治:"ANCによるダクト消音制御,精密工学会
誌,64巻(1998)5号,pp.669-673)。
[0003] As one of such silencing methods, feedforward active control has already been developed and many successful examples have been reported (eg, PA Nelson, SJ Ellio).
t: "Active Control of Sound", Academic Press, (199
2), Masaharu Nishimura: "Duct silencing control by ANC, Journal of the Japan Society of Precision Engineering, Vol. 64 (1998) No. 5, pp. 669-673).

【0004】また、他の方法としてアクティブコントロ
ール(能動制御)がある。能動制御には、LMSフィード
フォワード制御の方法として、1入力1出力システムに
はフィルタード-Xが、多入力多出力システムにはフィ
ルタード-εが、それぞれ適用されてきた(B. Widrow,
E. Walach:"Adaptive Inverse Control", Prentice Ha
ll PTR(1996))。
Another method is active control (active control). For active control, filtered-X has been applied to a one-input one-output system and filtered-ε has been applied to a multiple-input multiple-output system as a method of LMS feedforward control (B. Widrow,
E. Walach: "Adaptive Inverse Control", Prentice Ha
ll PTR (1996)).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらに代
わる優れた制御アルゴリズムとして、学習制御の適用を
行ったものである。
In the present invention, learning control is applied as an excellent control algorithm replacing these.

【0006】学習制御は本来、川村・宮崎・有本によっ
てロボットの動作の制御に用いることを目的として開発
された(川村貞夫,宮崎文夫,有本卓:"動的システムの
学習制御法(betterment process)の提案",計測自動制御
学会論文集, Vol.22(1986),No.1, pp.56-62)。例え
ば、ロボットアームで文字を描かせるタスクを想定す
る。この場合、文字のテンプレートは予め与えられてい
る。試行錯誤的に改良を繰り返すことにより、有限回で
ほぼテンプレートに限りなく近い文字を描くロボット動
作の時系列を習得できる。本発明は、周期的なファン騒
音のアクティブコントロールに、この学習制御アルゴリ
ズムを導入したものである。
The learning control was originally developed by Kawamura / Miyazaki / Arimoto for use in controlling the operation of a robot (Sadao Kawamura, Fumio Miyazaki, Taku Arimoto: "Learning control method for dynamic systems (betterment) Proposal of process) ", Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, Vol.22 (1986), No.1, pp.56-62). For example, assume a task of drawing characters with a robot arm. In this case, a character template is provided in advance. By repeating the improvement by trial and error, it is possible to acquire a time series of a robot operation that draws a character almost infinitely close to a template in a finite number of times. The present invention introduces this learning control algorithm into the active control of the periodic fan noise.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
周期性騒音の低減方法は、 a)予め、周期性の音を含む騒音を発生する騒音源から
の、騒音低減目的位置における到達音に基き、周期性成
分のテンプレートを設定しておき、 b)騒音低減制御時には、該目的位置において検出される
音と該テンプレートとを比較し、両者の差を低減するよ
うに、学習制御を用いた演算を行い、 c)その演算結果に基いて発音装置を制御する、 ことを特徴とする。
That is, the method for reducing periodic noise according to the present invention comprises the steps of: a) previously determining the arrival sound at a noise reduction target position from a noise source generating noise including periodic sound; Based on a template of a periodic component, b) at the time of noise reduction control, a sound detected at the target position is compared with the template, and learning control is used so as to reduce a difference between the two. Performing a calculation, and c) controlling the sounding device based on the calculation result.

【0008】また、そのような騒音低減制御を行う装置
は、 a)予め、周期性の音を含む騒音を発生する騒音源から
の、騒音低減目的位置における到達音に基いて設定され
た周期性成分のテンプレート(見本)を記憶しておく記
憶装置と、 b)上記騒音低減目的位置に設けた受音装置と、 c)発音装置と、 d)騒音低減制御時に、上記受音装置により検出される音
と該テンプレートとを比較し、両者の差を低減するよう
に、学習制御を用いた演算を行い、その演算結果に基い
て発音装置を制御する制御装置と、 を備えたもので実現することができる。
[0008] The apparatus for performing such noise reduction control includes: a) a periodicity set in advance based on a sound that arrives at a noise reduction target position from a noise source that generates noise including periodic sound. A storage device for storing a component template (sample); b) a sound receiving device provided at the noise reduction target position; c) a sound generating device; d) a sound receiving device which is detected by the sound receiving device during noise reduction control. And a control device that performs a calculation using learning control so as to reduce the difference between the sound and the template, and controls the sounding device based on the calculation result. be able to.

【0009】これらの制御方法及び装置おいて、テンプ
レートには騒音源の周期性成分の1次及び2次成分まで
を採用することが望ましい。もちろん、それ以上の高次
成分まで採用してもよいが、演算が複雑化し、応答速度
が低下する一方、大きな騒音低減効果には結びつかな
い。
In these control methods and apparatuses, it is desirable to employ up to the first and second order components of the periodic component of the noise source in the template. Of course, higher order components may be employed, but the calculation becomes complicated and the response speed is reduced, but it does not lead to a large noise reduction effect.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】[学習制御の原理]いま、期間
[0,T]において実現する時系列の繰り返し現象のテンプ
レートがyd(t)で与えられるとする。これを制御入力の
時系列uk(t)によって、テンプレートの現象を達成しよ
うとする。学習制御では、yd(t)を達成し得る目標の入
力u d(t)を逐次的な繰り返しにより見つける。このよう
な学習課程を、k回目でuk+ 1=F(uk,Δyk)と表して
おくとすれば、繰り返し課程での出力誤差Δyk(t)=y
k(t)−yd(t)を0に収束させればよいことになる。この
学習課程を次式(1)で表しておく。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [Principle of Learning Control]
Temporal repetition phenomena realized at [0, T]
Rate is ydLet it be given by (t). This is the control input
Time series ukAchieve the template phenomenon by (t)
Try to. In learning control, ydEnter goals that can achieve (t)
Force u dFind (t) by successive iterations. like this
Learning course at the kth time uk + 1= F (uk, Δyk)
In other words, the output error Δy in the repetition processk(t) = y
k(t) -ydWhat is necessary is to make (t) converge to 0. this
The learning process is expressed by the following equation (1).

【数1】 Φは、定数よりなる正定な行列であればよい。このよう
な学習課程を図1に示す。図1における関数F(uk,Δy
k)の具体例として、行列Φを含む式(1)が与えられたと
理解することができる。以下では、この繰り返し学習が
収束する条件を吟味する。
(Equation 1) Φ may be a positive definite matrix composed of constants. Such a learning process is shown in FIG. Function in FIG. 1 F (u k, Δy
It can be understood that Expression (1) including the matrix Φ has been given as a specific example of k ). In the following, the conditions under which this iterative learning converges will be examined.

【0011】いま、uk(t)の誤差量をΔuk(t)≡Δu
k(t)−ud(t)と定義する。このとき、式(1)からつぎの
関係が得られる。
Now, the error amount of u k (t) is expressed as Δu k (t) ≡Δu
It is defined as k (t) -u d (t ). At this time, the following relationship is obtained from Expression (1).

【数2】 上式(2)の両辺の内積を積分してそれぞれのノルムをと
れば、つぎの関係が得られる.
(Equation 2) By integrating the inner product of both sides of the above equation (2) and taking the respective norms, the following relationship is obtained.

【数3】 ここに、ノルム‖・‖はつぎのように定義する。(Equation 3) Here, the norms ‖ and ‖ are defined as follows.

【数4】 ここで、式(3)の右辺第3項についてつぎのような不等
式が成り立つとする。
(Equation 4) Here, it is assumed that the following inequality holds for the third term on the right side of Expression (3).

【数5】 ここに、βは正定数であり、Vk(t)は非負の関数であ
る。もしこのような関係が成り立つとすれば、結局式
(4)からつぎの関係が得られる。
(Equation 5) Where β is a positive constant and V k (t) is a non-negative function. If such a relationship holds, then the equation
The following relationship is obtained from (4).

【数6】 ここに、Vk≡V(kT)とした。上の不等式はつぎのこと
を意味する。すなわち、試行回数kが増すとともに、β>
0であれば、‖Δuk2 Φ-1+Vkは、‖ΔykΦが無
くならない限り、単調に減少する。これより、k→∞に
伴い‖Δyk Φ→Oとなることを証明することができ
る。
(Equation 6)Where Vk≡V (kT). The inequality above is
Means That is, as the number of trials k increases, β>
If 0, ‖ΔukTwo Φ-1+ VkIs ‖ΔykΦIs nothing
It decreases monotonically unless it goes away. From this, k → ∞
‖Δyk Φ→ O can be proved
You.

【0012】βが正であり、上の証明が成り立つこと
は、制御対象の動的システムに「受動性」が成り立つこ
とを意味する。本発明に係る音響システムでも受動性が
成立するので、行列Φを正定にとれば、学習制御の収束
性を保証できる。
When β is positive and the above proof holds, it means that “passivity” holds in the dynamic system to be controlled. Since the passivity is also established in the acoustic system according to the present invention, the convergence of the learning control can be guaranteed if the matrix Φ is positively definite.

【0013】[ファン騒音の学習制御]上に述べたよう
に、学習制御は周期音のみに有効である。従って、広周
波数帯域成分も含むファン騒音の中から実時間で周期成
分のみを取り出し、その成分に対して学習制御を適用す
る。その手順を以下に示す。
[Learning control of fan noise] As described above, learning control is effective only for periodic sounds. Therefore, only the periodic component is extracted in real time from the fan noise including the wide frequency band component, and the learning control is applied to the component. The procedure is shown below.

【0014】(1) 回転音のフーリエ成分を抽出する このフーリエ成分は、実際の現象では周波数、フーリエ
係数のいずれも変動する。ここでは回転音の1次及び2
次成分までを制御の対象とし、制御対象のマイクロフォ
ンから検出する誤差信号p(t)をつぎのように表してお
く。
(1) Extracting the Fourier component of the rotating sound The Fourier component fluctuates in both frequency and Fourier coefficient in an actual phenomenon. Here, the primary and secondary rotation sounds
The components up to the next component are to be controlled, and the error signal p (t) detected from the microphone to be controlled is expressed as follows.

【数7】 ここに、w(t)はランダム変動の成分である。厳密に
は、回転音の3次以上の成分があり得るが、後に示すよ
うに今回の実験ではこれらを殆ど見分けられないので、
このモデル化は妥当と考える。基本周波数f0または基
本周期T=1/f0も変動するが、実際上その変化は非常
に緩やかであるので、制御の際には定値として扱う。こ
の信号から実時間で周期成分のみを取り出すために、以
下のような有限時間フーリエ係数を計算する。
(Equation 7) Here, w (t) is a component of random fluctuation. Strictly speaking, there can be third- or higher-order components of the rotating sound, but as shown later, these can hardly be distinguished in this experiment,
This modeling is considered valid. The fundamental frequency f 0 or the fundamental period T = 1 / f 0 also fluctuates, but in practice the change is very gradual, so that it is treated as a constant value during control. In order to extract only the periodic component from this signal in real time, the following finite-time Fourier coefficient is calculated.

【数8】 ここに、上式(8)ではフーリエ係数を有限時間mTで計算
したことを示す。簡単な数値実験の結果によると、m=9
でほぼ実用上十分な精度でフーリエ係数を計算できるこ
とがわかった。
(Equation 8) Here, the above equation (8) shows that the Fourier coefficients were calculated in finite time mT. According to the results of a simple numerical experiment, m = 9
It was found that the Fourier coefficients could be calculated with sufficient accuracy for practical use.

【0015】(2) 係数行列Φを決定する 式(1)は出力誤差ベクトルと△yk(t)と制御入力ベクト
ルuk+1(t),ukを関連付ける。ここに、係数行列Φは正
定な正方定数行列または全て正の特異値を持つ定数行列
であればよい。式(1)の関係から、Φは制御入力からセ
ンサー出カへの伝達関数の逆行列と同等の意味を持つこ
とがわかる。
[0015] (2) Equation (1) to determine the coefficient matrix Φ control input and an output error vector △ y k (t) and the vector u k + 1 (t), associate u k. Here, the coefficient matrix Φ may be a positive definite square constant matrix or a constant matrix having all positive singular values. From the relationship of equation (1), it can be seen that Φ has the same meaning as the inverse matrix of the transfer function from the control input to the sensor output.

【0016】この実験の中で、学習制御と比較するため
に、適応フィードフォワード制御の一つとして、フィル
タードεの制御実験を行ったので、その際に同定したイ
ンパルス応答の初期値により逆行列を決定した。この場
合、逆行列が正定または正の特異値を持つことを確認済
みである。
In this experiment, a filtered ε control experiment was performed as one of the adaptive feedforward controls in order to compare the learning control with the learning control. It was determined. In this case, it has been confirmed that the inverse matrix has a positive definite or positive singular value.

【0017】[0017]

【発明の効果】例えばファンの騒音では、音としての圧
力変動が高速で繰り返される。能動制御システムは、本
来のファン音をテンプレートとし、有限回の学習におい
て2次音の圧力変動をテンプレートの逆位相で実現しさ
えすればよい。この場合、従来のフィードフォワード制
御システムの誤差マイクロフォンの信号をそのまま利用
する。しかし、ここでは参照信号は不要となる。また、
従来のフィードフォワード制御では、最小二乗の意味で
誤差を最小にするインパルス応答を同定しており、FIR
モデルにしろ、IIRモデルにしろ、同定を収束するのに
長い時間と大きなプログラムを要した。それに対し、学
習制御ではテンプレートを実現するための学習の収束の
条件は明示されており、収束を高速にするために不安定
性を誘起することはない。
For example, in the case of fan noise, pressure fluctuation as sound is repeated at high speed. The active control system only has to use the original fan sound as a template and realize the pressure fluctuation of the secondary sound in the opposite phase of the template in finite learning. In this case, the signal of the error microphone of the conventional feedforward control system is used as it is. However, no reference signal is required here. Also,
In conventional feedforward control, the impulse response that minimizes the error in the least squares sense is identified, and the FIR
Regardless of the model or IIR model, it took a long time and a large program to converge the identification. On the other hand, in the learning control, the conditions for the convergence of the learning for realizing the template are specified, and no instability is induced to speed up the convergence.

【0018】[0018]

【実施例】[実験装置の構成について]図2は、クロス
フローファンを内蔵する壁掛け型空調機11の模型、及
びそれに適用した本発明に係る騒音低減のための能動制
御システムを示す。ファンは交流モータにより駆動さ
れ、ロータの回転位置は羽根の位置と同期した信号とし
て回転センサ(RC)18により検出される。ファンの
騒音源はバッフル剛壁に埋め込まれていると見なされる
ように、空調機11は実験室の壁に密接して設置され
た。空調機11の上下の4ヶ所には、2次音源としての
制御用スピーカ12が取り付けられる。1ないし2個の
誤差信号検出のためのコンデンサーマイクロフォン(M
IC)13は、ファンの前方で半径約1.2mの位置に置か
れる。MIC13の検出信号は、マイクアンプ(MIC
AMP)14を経てデジタルシグナルプロセッサ(D
SP)15に送られる。なお、デジタルシグナルプロセ
ッサ(DSP)15のモニタ装置としてパーソナルコン
ピュータ(PC)16を使用している。
FIG. 2 shows a model of a wall-mounted air conditioner 11 having a built-in cross flow fan, and an active control system for noise reduction according to the present invention applied thereto. The fan is driven by an AC motor, and the rotation position of the rotor is detected by a rotation sensor (RC) 18 as a signal synchronized with the position of the blade. The air conditioner 11 was mounted close to the laboratory wall so that the noise source of the fan was considered embedded in the baffle rigid wall. At four locations above and below the air conditioner 11, control speakers 12 as secondary sound sources are attached. One or two condenser microphones (M
IC) 13 is located at a radius of about 1.2 m in front of the fan. The detection signal of the MIC 13 is supplied to a microphone amplifier (MIC)
AMP) 14 and a digital signal processor (D
SP) 15. Note that a personal computer (PC) 16 is used as a monitor device of the digital signal processor (DSP) 15.

【0019】デジタルシグナルプロセッサ(DSP)1
5は上記学習制御に基いて予め作成されたプログラムに
従い、MIC13による検出信号を処理し、制御信号を
創出する。送出された制御信号は2台のアンプ(AM
P)17を介して制御用スピーカ12に送られ、そこで
発音がなされる。
Digital signal processor (DSP) 1
5 processes a detection signal by the MIC 13 according to a program created in advance based on the learning control, and creates a control signal. The transmitted control signal is transmitted to two amplifiers (AM
The signal is sent to the control speaker 12 via P) 17, where the sound is produced.

【0020】[ファン音周期成分の発生について]クロ
スフローファンの周期音発生は、個々の羽根が1周する
間に経験する圧力変動、または、それを1枚の羽根全体
で積分した結果としての流体力変動が放射する回転双極
子の音場の、全ての羽根に関する和として表される。ロ
ータは同一の羽根をz枚持つとすると、羽根それぞれは
1周期間の2π/zの位相差を持つので、遠方音場で観測
される回転音の基本周波数はf0=zn/60(n:回転速度
[rpm])である。この騒音のスペクトルの実測値の一例
を図3に示す。このファンの場合、z=36, n=933[rp
m]であり、f0=560[Hz]となる。ここでは、基本周波数
成分及びその2倍成分のみが顕著である。
[Regarding Generation of Fan Sound Period Component] The generation of the periodic sound of the cross flow fan is caused by the pressure fluctuation experienced by each blade during one rotation or as a result of integrating the pressure fluctuation over one blade. Fluid force fluctuations radiate the sound field of the rotating dipole, expressed as the sum over all the blades. Assuming that the rotor has z identical blades,
Since there is a phase difference of 2π / z between one period, the fundamental frequency of the rotation sound observed in the far sound field is f 0 = zn / 60 (n: rotation speed
[rpm]). FIG. 3 shows an example of the actually measured value of the noise spectrum. In the case of this fan, z = 36, n = 933 [rp
m], and f 0 = 560 [Hz]. Here, only the fundamental frequency component and its double component are prominent.

【0021】[PCによる学習制御の結果]図2の空調
機模型11に対して本発明に係る学習制御のアルゴリズ
ムを用いたプログラムをPC16に実装して、制御実験
を行った。制御用2次音源は4個のスピーカ12で構成
し、AMP17への接続で示されるように、上下の各2
個のスピーカにはそれぞれに同一入力信号を与えて、2
入力システムと見なした。
[Result of Learning Control by PC] A program using the algorithm of the learning control according to the present invention was mounted on the air conditioner model 11 of FIG. The control secondary sound source is composed of four speakers 12, and as shown by the connection to the AMP 17,
The same input signal is given to each of the speakers and 2
Considered as an input system.

【0022】出力誤差マイクロフォン13も2個使用
し、ファンの中心を通る垂直断面の半径1.2mで、正面に
1個、上下角40度の位置に他の1個を配置した。ファン
の回転音の周波数を同定するために、回転軸の回転速度
を検出した。ここでは、回転音の基本周波数がf0=560
[Hz]となるように一応は調整した。制御の際の計算機プ
ログラムのサンプルレートは10[kHz]とした。
Two output error microphones 13 were also used, and one was placed at the front and another at a vertical angle of 40 degrees with a radius of 1.2 m in a vertical section passing through the center of the fan. In order to identify the frequency of the fan rotation sound, the rotation speed of the rotation shaft was detected. Here, the fundamental frequency of the rotating sound is f 0 = 560
At first, it was adjusted to [Hz]. The sample rate of the computer program at the time of control was set to 10 [kHz].

【0023】この場合、ファン正面(φ=0[deg])の誤差
マイクロフォン13での学習制御収束後のファン音の周
波数分析結果を図3に示した。制御実施前(点線)と実
施後(実線)の比較で明らかなように、回転音の1次成
分において約12[dB]の減少が得られた。また、2次成分
に対して2〜3[dB]程度の減少が得られた。
In this case, FIG. 3 shows the frequency analysis result of the fan sound after the learning control is converged by the error microphone 13 in front of the fan (φ = 0 [deg]). As is clear from the comparison before the control (dotted line) and after the control (solid line), a decrease of about 12 [dB] was obtained in the primary component of the rotating sound. In addition, a reduction of about 2 to 3 [dB] was obtained for the second-order component.

【0024】この場合、学習制御による回転音の収束の
推移を示すため、1次成分の係数の変化を図4に示す。
図4では横軸にサンプルステップ数、縦軸にフーリエ係
数c 1をそれぞれ示した。これより、1400ステップ(0.1
4sec)でほぼ収束しており、これはフィルタード-Xな
どの適応フィードフォワード制御での適応速度に比べて
格段に早い応答である。
In this case, the convergence of the rotation sound by the learning control
FIG. 4 shows the change of the coefficient of the first-order component to show the transition.
In FIG. 4, the horizontal axis represents the number of sample steps, and the vertical axis represents the Fourier relation.
Number c 1Are shown respectively. From this, 1400 steps (0.1
4sec), which is almost converged,
Which adaptive feedforward control compared to the adaptive speed
This is a much faster response.

【0025】騒音低減の目的は、単に誤差マイクロフォ
ン位置において音圧レベルを低減するだけで達成される
訳ではない。最終的な目標は、半径1.2mの半球面におい
て音圧を低減し、その半球面の外に伝わる音波を消滅す
ることである。この効果を調べるために、ファン中央を
含む垂直面内での半径1.2mにおける音圧の指向性を図5
に、ファン中央を含む水平面内での半径1.2mにおける音
圧の指向性を図6に、それぞれ示す。これらの図では、
実線で表した制御後の指向性を、点線で表した制御前の
それと比較して示した。これより、一般に垂直面内での
指向性において、水平面内でのそれにおいてより、制御
の効果が顕著に現れている。これは、2つのマイクロフ
ォン13を垂直面内の2ヶ所に配置した効果によると思
われる。さらに、同じマイクロフォン配置のもとで、制
御アルゴリズムとしてフィルタード-εを適用した場合
の同じ垂直面内での指向性を図7に示した。これより、
学習制御による効果の方がフィルタード-εによる効果
より若干大きいことがわかる。
The purpose of noise reduction is not achieved simply by reducing the sound pressure level at the error microphone location. The ultimate goal is to reduce sound pressure in a hemisphere with a radius of 1.2 m and to eliminate sound waves traveling outside the hemisphere. In order to investigate this effect, the directivity of sound pressure at a radius of 1.2 m in a vertical plane including the center of the fan is shown in FIG.
FIG. 6 shows the directivity of sound pressure at a radius of 1.2 m in a horizontal plane including the center of the fan. In these figures,
The directivity after control represented by a solid line is shown in comparison with that before control represented by a dotted line. Thus, in general, the control effect is more remarkable in the directivity in the vertical plane than in the horizontal plane. This seems to be due to the effect of arranging the two microphones 13 at two places in the vertical plane. Further, FIG. 7 shows directivity in the same vertical plane when filtered-ε is applied as a control algorithm under the same microphone arrangement. Than this,
It can be seen that the effect of learning control is slightly larger than the effect of filtered-ε.

【0026】最後に、クロスフローファンに生じる回転
音の能動制御に学習制御を適用した。1次及び2次の成
分に対して、音圧レベルで最大で15[dB]の低減効果が得
られた。また、ファン中央から半径1.2mの半球面のほぼ
全面で低減効果が認められた。
Finally, learning control was applied to the active control of the rotation noise generated in the cross flow fan. For the primary and secondary components, a reduction effect of a maximum of 15 [dB] was obtained at the sound pressure level. In addition, a reduction effect was observed on almost the entire surface of the hemisphere having a radius of 1.2 m from the center of the fan.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る学習制御により行われる学習課
程を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a learning process performed by learning control according to the present invention.

【図2】 本発明に係る騒音低減制御システムの性能実
験に用いた壁掛空調機及びその制御機構の概略構成図。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a wall-mounted air conditioner and its control mechanism used in a performance experiment of the noise reduction control system according to the present invention.

【図3】 実験に用いた空調機の騒音低減制御前及び騒
音低減学習制御収束後のファン音実測値の周波数スペク
トル。
FIG. 3 is a frequency spectrum of a measured fan sound value before and after convergence of the noise reduction learning control of the air conditioner used in the experiment.

【図4】 学習制御におけるフーリエ成分の1次成分の
係数の変化を示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing a change in a coefficient of a primary component of a Fourier component in learning control.

【図5】 ファン中央を含む垂直面内での半径1.2mにお
ける音圧の指向性を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing the directivity of sound pressure at a radius of 1.2 m in a vertical plane including the center of the fan.

【図6】 ファン中央を含む水平面内での半径1.2mにお
ける音圧の指向性を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing the directivity of sound pressure at a radius of 1.2 m in a horizontal plane including the center of the fan.

【図7】 図2のマイクロフォン配置のもとで、制御ア
ルゴリズムとしてフィルタード-εを適用した場合の図
5と同じ垂直面内での指向性を示すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing directivity in the same vertical plane as in FIG. 5 when filtered-ε is applied as a control algorithm under the microphone arrangement of FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…空調機模型 12…制御用スピーカ 13…誤差マイクロフォン(MIC) 14…マイク用アンプ(MIC AMP) 15…デジタルシグナルプロセッサ(DSP) 16…パーソナルコンピュータ(PC) 17…スピーカ用アンプ(AMP) 18…回転センサ(RC) DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Air-conditioner model 12 ... Control speaker 13 ... Error microphone (MIC) 14 ... Microphone amplifier (MIC AMP) 15 ... Digital signal processor (DSP) 16 ... Personal computer (PC) 17 ... Speaker amplifier (AMP) 18 ... Rotation sensor (RC)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 a)予め、周期性の音を含む騒音を発生す
る騒音源からの、騒音低減目的位置における到達音に基
き、周期性成分のテンプレートを設定しておき、 b)騒音低減制御時には、該目的位置において検出される
音と該テンプレートとを比較し、両者の差を低減するよ
うに、学習制御を用いた演算を行い、 c)その演算結果に基いて発音装置を制御する、 ことを特徴とする周期性騒音低減方法。
1. a) a template of a periodic component is set in advance based on a sound that arrives at a noise reduction target position from a noise source that generates noise including a periodic sound; b) noise reduction control Sometimes, the sound detected at the target position is compared with the template, and a calculation using learning control is performed so as to reduce the difference between the two.c) controlling the sounding device based on the calculation result; A method for reducing periodic noise.
【請求項2】 上記テンプレートには、騒音源の周期性
成分の1次及び2次成分までを含むようにした請求項1
記載の周期性騒音低減方法。
2. The method according to claim 1, wherein the template includes first and second order components of the periodic component of the noise source.
The method for reducing periodic noise described in the above.
【請求項3】 a)予め、周期性の音を含む騒音を発生す
る騒音源からの、騒音低減目的位置における到達音に基
いて設定された周期性成分のテンプレートを記憶してお
く記憶装置と、 b)上記騒音低減目的位置に設けた受音装置と、 c)発音装置と、 d)騒音低減制御時に、上記受音装置により検出される音
と該テンプレートとを比較し、両者の差を低減するよう
に、学習制御を用いた演算を行い、その演算結果に基い
て発音装置を制御する制御装置と、 を備えることを特徴とする周期性騒音低減装置。
3. A storage device for storing in advance a template of a periodic component set based on a sound that arrives at a noise reduction target position from a noise source that generates noise including periodic sound. B) a sound receiving device provided at the noise reduction target position; c) a sound generating device; and d) a sound detected by the sound receiving device and the template during noise reduction control, and a difference between the two is compared. A control device that performs an operation using learning control so as to reduce the noise, and controls the sounding device based on the operation result.
【請求項4】 上記テンプレートには、騒音源の周期性
成分の1次及び2次成分までを含むようにした請求項3
記載の周期性騒音低減装置。
4. The template includes up to first-order and second-order components of a periodic component of a noise source.
The periodic noise reduction device as described in the above.
【請求項5】 受音装置及び発音装置をそれぞれ複数個
備え、制御装置が多入力多出力学習制御を行う請求項3
又は4に記載の周期性騒音低減装置。
5. The apparatus according to claim 3, further comprising a plurality of sound receiving devices and a plurality of sound generating devices, wherein the control device performs multi-input multi-output learning control.
Or the periodic noise reduction device according to 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1363270A2 (en) * 2002-05-15 2003-11-19 Siemens VDO Automotive Inc. Active noise control for vehicle door noise

Cited By (3)

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