JP2010078852A - 騒音制御装置及び騒音制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動信号の大きさが検出可能範囲外である場合においても騒音を効果的に低減する。
【解決手段】制御装置本体３が、加速度センサ１により検出された車両のフロアパネル５４の振動量に応じて、フロアパネル５４の振動に起因する制御空間騒音を低減させるための騒音低減振動とセンサ振動を制振するための制振振動とをフロアパネル５４に与えるようにピエゾアクチュエータ２を制御する。これにより、振動量の大きさが検出可能範囲外になるような大きな外乱振動が加速度センサ１に入力された場合であっても、加速度センサ１により検出される騒音となる振動量の大きさを検出可能範囲内に制御することができるので、騒音を精度よく検出し、騒音を効果的に低減させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、音波や振動等の波動を騒音に重ね合わせることにより騒音を低減する騒音制御装置及び騒音制御方法に関する。

従来より、走行時に車室内に発生する騒音と相関が高い車両のドアヒンジ部に配設された振動検出器を有し、振動検出器により検出された振動信号から車室内に発生する騒音を推定し、推定結果に基づいて騒音を打ち消すように制振音を放射する騒音制御装置が知られている（特許文献１参照）。
特開平８−２９２７７１号公報

従来の騒音制御装置によれば、振動信号の大きさが振動検出器の検出可能範囲外になることにより振動検出器の出力が飽和状態になった場合、車室内に発生する騒音の大きさや位相を精度よく推定することができなくなり、結果として、騒音を効果的に低減させることができなくなる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は振動信号の大きさが検出可能範囲外である場合においても騒音を効果的に低減可能な騒音制御装置及び騒音制御方法を提供することにある。

本発明は、構造物の振動に起因する騒音を低減させる騒音低減波動と構造物の振動の検出位置における外乱振動を制振する制振波動とを構造物に与える。

本発明によれば、構造物の振動の検出位置における外乱振動を低減させる波動を出力することにより振動信号の大きさを検出可能範囲内に制御するので、振動信号の大きさが検出可能範囲外である場合においても騒音を効果的に低減させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態となる騒音制御装置について説明する。なお本実施形態の騒音制御装置は、車両が走行している路面の凹凸に起因する騒音（以下、ロードノイズと表記）を低減することを目的とするものであるが、本発明は本実施形態に限定されることはなく、エンジンの振動に起因するエンジン騒音，車両走行時に空気の気流によって発生する風切音等、ロードノイズ以外の騒音の低減にも適用することができる。

〔ロードノイズの伝播経路〕
始めに、図１（ａ），（ｂ）を参照して、ロードノイズの伝播経路について説明する。一般に、タイヤ５０を介して車体に伝達したロードノイズの主成分となる振動は、図１（ｂ）に示すように、車軸５１及びサスペンション５２の取付部を介してメンバ５３（剛性が高い梁状の部材）に伝達した後、図１（ａ）に示すように、メンバ５３によって囲まれたフロアパネル５４（比較的剛性が低い板状部材）に伝達することによりフロアパネル５４を振動させる。そしてフロアパネル５４が振動することによって車室内の空気が振動し、車室内に共振現象が生じることにより、車室空間（以下、制御空間と表記）５５内においてロードノイズが聞こえるようになる。

なお騒音はフロアパネル５４の他にルーフパネルや窓ガラスが振動することによっても発生するが、サスペンション５２の取付部から伝達するロードノイズの大部分はフロアパネル５４の振動と関連性が高いことが知られている。従ってフロアパネル５４の振動に応じた騒音制御を行うことにより、ロードノイズを低減させることができる。但し本発明は、フロアパネル５４の振動による騒音の低減に限定されることはなく、ダッシュパネル，フロントガラス，ルーフパネル等の同じメカニズムで発生する車室内の騒音源にも適用することができる。

〔騒音制御装置の構成〕
次に、図２を参照して、本発明の実施形態となる騒音制御装置の構成について説明する。本発明の実施形態となる騒音制御装置は、車両に搭載され、図２に示すように、車両のフロアパネル５４の振動を測定する加速度センサ１と、フロアパネル５４に振動を与えるピエゾアクチュエータ２と、加速度センサ１の出力信号に基づいてピエゾアクチュエータ２の駆動を制御することにより制御空間５５内の騒音を低減する制御装置本体３とを主な構成要素として備える。

〔加速度センサ及びピエゾアクチュエータの構成〕
車両が走行している路面からタイヤに入力される加振力はフロアパネルを振動させ、図３に破線Ａで示すようにフロアパネルに設置された加速度センサ１において加振力に起因した振動が検出される。またフロアパネルの振動は車室内騒音を発生させることから、図３に実線Ｂで示すように制御空間５５内において加振力に起因した騒音が発生する。一方、ピエゾアクチュエータ２が制振振動によりフロアパネルを振動させることから、図３に破線Ｃで示すように加速度センサ１において制振振動に起因した振動が検出される。またタイヤ５０に入力された加振力の場合と同様、図３に一点破線Ｄで示すように制御空間５５内において制振振動に起因した騒音が発生する。実際には図４に示すように、複数のタイヤ５０から複数のタイヤ加振力が入力され、複数のタイヤ加振力による騒音が重なり合ってロードノイズとなる。従って騒音制御を行うためには、騒音源に含まれる独立した騒音成分を全て抽出する必要があることから、加速度センサ１の数は騒音成分の数より多くする必要がある。またピエゾアクチュエータ２については、制御空間５５での騒音を低減するために十分な数が車体のフロアパネルの適切な位置に貼り付けられる。具体的には本実施形態では、図４に示すようにに、制御空間５５を２つ（５５ａ，５５ｂ）として、加速度センサ１は４つ（１ａ〜１ｄ）、ピエゾアクチュエータ２は３つ（２ａ〜２ｃ）設けられている。

このようにタイヤ加振力，加速度センサ，ピエゾアクチュエータ，及び制御空間が複数存在する場合、各加速度センサでは、全てのタイヤ加振力とピエゾアクチュエータによる振動とが重なり合って検出され、各制御空間では、全てのタイヤ加振力とピエゾアクチュエータによる振動とが重なり合って発生する。従って、フロアパネル上に配置する加速度センサの数及びその配置位置は、各加速度センサと制御空間における騒音の音圧との間のコヒーレンシーが十分高くなるように（例えば０．９以上）決定することが望ましい。なおコヒーレンシーＣｘｙ（ω）は、以下の数式１により定義され、信号ｘと信号ｙとの間の因果関係の度合いを表す。数式１中、Ｐｘｙは信号ｘと信号ｙとの間のクロスパワースペクトル、Ｐｘｘは信号ｘのオートパワースペクトル、Ｐｙｙは信号ｙのオートパワースペクトルを示す。またＰ^ＨはＰのエルミート転置行列を示す。

〔制御装置本体の構成〕
制御装置本体３は、図２に示すように、加速度センサ１（１ａ〜１ｄ）により検出されたアナログ形態の加速度信号α（α１，α２，α３，α４）を増幅する増幅部４，増幅部４により増幅された加速度信号αをデジタル形態に変換するＡ／Ｄ変換部５と、ピエゾアクチュエータ２の駆動を制御する制御指令値を算出する制御指令値算出部６，制御指令値算出部６により算出された制御指令値をアナログ形態に変換するＤ／Ａ変換部７，及びアナログ形態の制御指令値を増幅してピエゾアクチュエータ２に出力する増幅部８を備え、ピエゾアクチュエータ２は増幅部８から出力された制御指令値に従ってフロアパネルを振動させる。なお加速度センサ１がいわゆるチャージタイプである場合、増幅部４は加速度センサ１により検出された電荷を電圧信号に変換した後にＡ／Ｄ変換部５に出力する。

〔制御指令値算出部の構成〕
制御指令値算出部６は、マイクロコンピュータにより構成され、制御周期（例えば１ｍｓｅｃ）毎に制御指令値を演算する。本実施形態では、制御指令値算出部６は図５に示すように振動源推定部５ａと波動指令算出部５ｂを有する。振動源推定部５ａは、加速度信号αと前回の制御周期において演算された制御指令値ｕを用いて、加速度信号αから制御空間内の騒音（以下、制御空間騒音と略記）を低減するための制振振動が除去された振動成分、すなわち騒音源振動ｄを算出する。具体的には、加速度信号α，制御指令値ｕ，及び騒音源振動ｄの間には以下の数式２に示す関係があるので、振動源推定部５ａは以下の数式２を用いて騒音源振動ｄを算出する。なお数式２中、α１，α２，α３，α４は加速度信号、ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４は各加速度センサの取付位置における振動源振動、ｕ１，ｕ２，ｕ３は各ピエゾアクチュエータへの制御指令値、Ｇ_α ^Ｕは予めマイクロコンピュータ内に格納されている制御指令値ｕから加速度信号αへの伝達特性を示す。そして振動源推定部５ａは算出された騒音源振動ｄに対し高速フーリエ変換を施すことにより騒音源の周波数特性Ｄ（ｊω）を算出する。

波動指令算出部５ｂは、加速度信号αと騒音源の周波数特性Ｄ（ｊω）を用いて制御空間騒音を低減しつつ加速度センサ１の取付位置における振動（以下、センサ振動と略記）を抑制する制御指令値を算出する。ここで図６に示すような騒音制御系を考える。図６中、ＳＰＬは制御空間音圧，Ｇ_ｄ ^ＳＰＬ（ｓ）は振動源振動ｄから制御空間音圧ＳＰＬへの伝達関数，Ｇ_ｕ ^ＳＰＬ（ｓ）は制御指令値ｕから制御空間音圧ＳＰＬへの電圧関数，Ｃ（ｓ）はコントローラ特性を示す。図６に示す騒音制御系では、制御空間音圧ＳＰＬは、振動源振動ｄによる音圧と制御指令値ｕによる音圧の和となる。またコントローラ特性Ｃ（ｓ）以外の伝達特性は固定値とみなせるので、制御空間音圧ＳＰＬ及び加速度信号αはコントローラ特性Ｃ（ｓ）と振動源振動ｄによって決まる。従って振動源特性ｄに応じて制御空間騒音を低減しつつセンサ振動を抑制するようにコントローラ特性Ｃ（ｓ）を設計することにより、制御空間騒音を低減しつつセンサ振動を抑制する制御指令値を算出することができる。

なおコントローラ特性Ｃ（ｓ）はＨ２制御を用いて設計するとよい（Ｈ２制御に関しては、Active Structural Acoustic Control in a car cabin using a virtual sound sensing method, メンスレミシェル（日産自動車），高松吉郎，出口欣高，屋代春樹，Dynamics and Design Conference 2006 (D&D2006)参照）。具体的には、始めに図７に示すように、制御空間騒音を低減しつつセンサ振動を抑制するという設計指針を盛り込んだ一般化プラントを作成する。図７に示す一般化プラントは、図６に示す騒音制御系からコントローラ特性Ｃ（ｓ）を抜き取り、重み関数Ｗｄ（ｓ），Ｗｅ（ｓ），Ｗｖ（ｓ），Ｗｃ（ｓ）を加えたものである。

図７中、ｗは外乱入力、ｚ１，ｚ２，ｚ３は評価出力、ｕはコントローラ出力である制御指令値、ｙはコントローラ入力である加速度信号を示す。またＷｄ（ｓ）は外乱振動の重み関数、Ｗｅ（ｓ）は制御空間音圧の重み関数、Ｗｖ（ｓ）は加速度信号の重み関数、Ｗｃ（ｓ）は制御指令値の重み関数であり、本実施形態の一般化プラントにおける加速度センサ，ピエゾアクチュエータ，及び制御空間の数に合わせてそれぞれ以下の数式３のように表される。なお数式３中、Ｗｄ１（ｓ），Ｗｄ２（ｓ），Ｗｄ３（ｓ），Ｗｄ４（ｓ）は各加速度センサの取付位置における振動源振動の周波数特性、Ｗｖ１（ｓ），Ｗｖ２（ｓ），Ｗｖ３（ｓ），Ｗｖ４（ｓ）は各加速度信号の重み関数、Ｗｃ１（ｓ），Ｗｃ２（ｓ），Ｗｃ３（ｓ）は各制御指令値の重み関数、Ｗｅ１（ｓ），Ｗｅ２（ｓ）は各制御空間音圧の重み関数を示す。

Ｈ２制御設計法とは、この一般化プラントを用いて外乱入力から評価出力までの２ノルム（ゲインの二乗和）を最小化するコントローラ特性Ｃ（ｓ）を求めるものである。従って評価出力に何を選ぶかによって何を制御したいかが決まる。本実施形態では、評価出力ｚ１は重み付けされた制御空間の音圧、評価出力ｚ２は重み付けされた加速度信号，評価出力ｚ３は重み付けされた制御指令値である。よって重み関数を適切に設定することにより、制御空間騒音を低減しつつセンサ振動を抑制するコントローラ特性Ｃ（ｓ）を設計することができる。なお本実施形態は、重み付けされた加速度信号の評価出力ｚ２を用いてセンサ振動を抑制することを特徴としている。従来までは、評価出力ｚ２を用いないために、センサ振動を抑制することができず、加速度信号の飽和が発生する可能性があった。これに対して、本設計方法は、ホワイトノイズｗが入力された時、評価出力の周波数特性が平坦、且つ、大きさが同じになるようにコントローラ特性Ｃ（ｓ）が設計されると考えてよい。従って、制御したいものを所望の特性に整形するために重み関数が用いられる。外乱入力の重み関数出力から評価出力の重み関数入力までが実際の制御系モデルである。このことから、外乱入力の重み関数出力を外乱の周波数特性とし、評価出力の重み関数入力を制御したいものの所望の周波数特性の逆特性とすれば、実際の制御したいものを所望の周波数特性に整形することができる。

以下、図８に示すフローチャートを参照して、コントローラ特性Ｃ（ｓ）の設計手順について説明する。

コントローラ特性Ｃ（ｓ）を設計する際は、始めに、重み関数Ｗｄ（ｓ），Ｗｅ（ｓ），Ｗｖ（ｓ），Ｗｃ（ｓ）を設定する（ステップＳ１）。具体的には、始めに、重み関数Ｗｄ（ｓ）を制御したい状態での振動源周波数特性に設定する。そして騒音低減に対して重み関数Ｗｅ（ｓ）を、加速度信号の飽和に対して重み関数Ｗｖ（ｓ）をそれぞれ適切に設定する。例えば騒音低減後の制御空間音圧が平坦な周波数特性で且つ同じ大きさになるように、重み関数Ｗｅ（ｓ）は同じ値の定数に設定しておけばよい。また後述する重み関数Ｗｖ（ｓ）の違いに対してもＷｅ（ｓ）を同じに保つと重み関数Ｗｖ（ｓ）の違いにより制振効果が変わったとしても、制御空間の空間的な音圧バランスと周波数的な音圧バランスを同じに保つことができる。また重み関数Ｗｖ（ｓ），Ｗｃ（ｓ）は、加速度信号と制御指令値が飽和することがなければ重み関数Ｗｅ（ｓ）に対して十分小さい定数に設定しておけばよい。

次に設定した重み関数を用いた一般化プラントに基づきＨ２コントローラを設計する（ステップＳ２）。次に、図６に示す関係に基づいて、設計されたコントローラ特性Ｃ（ｓ）と制御したい状態での振動源の周波数特性Ｄ（ｊω）を用いて、加速度センサの出力特性と制御空間の音圧特性を推定する（ステップＳ３）。そして推定値に基づいて加速度センサの出力が飽和することなく制御空間の音圧を低減できているか否かを確認する（ステップＳ４）。確認の結果、加速度センサの出力が飽和している場合、ステップＳ１の処理に戻って加速度信号の重み関数Ｗｖ（ｓ）を増加補正して、飽和が収まるまでステップＳ１〜ステップＳ４の手順を繰り返す。制御空間騒音を低減しつつ加速度信号を加速度センサの検出可能範囲内に抑えられるコントローラが設計できたら、コントローラの設計を終了する。

加速度センサの分解能は固定値であり、加速度信号が大きい程、振動の検出精度は良くなるので、加速度センサの出力は飽和しない範囲でできるだけ大きい方が望ましく、制振の必要がない時には制振しない方がよい。従って、上述の手順によりコントローラを設計すると、加速度センサの出力が飽和しない時には、加速度センサ評価出力の重み関数が小さく制振が行われないため、検出精度を維持することができる。そして車速が高い時等、加速度センサの出力の飽和が大きい程制振量を大きくし、検出可能範囲内でできるだけ大きな加速度を検出するように重み関数を設定することにより、より高い検出精度を得ながら加速度センサ出力の飽和を抑えることができる。また加速度信号の重み関数を増加補正する時には、全て一律に増加させるのではなく、各加速度センサ出力の飽和の程度に応じて、飽和が大きい加速度センサからの加速度信号に対応する重み関数程大きく設定することにより、振動がそれほど大きくないセンサ振動まで制振して加速度信号が小さくなりすぎることがなくなるので、各加速度センサの推定精度を高く保つことができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる騒音制御装置によれば、制御装置本体３が、加速度センサ１により検出された車両のフロアパネル５４の振動量に応じて、フロアパネル５４の振動に起因する制御空間騒音を低減させるための騒音低減振動とセンサ振動（外乱振動）を制振するための制振振動とをフロアパネル５４に与えるようにピエゾアクチュエータ２を制御する。そしてこのような構成によれば、振動量の大きさが検出可能範囲外になるような大きな外乱振動が加速度センサ１に入力された場合であっても、加速度センサ１により検出される振動量の大きさを検出可能範囲内に制御することができるので、騒音を精度よく検出し、騒音を効果的に低減させることができる。

また本発明の実施形態となる騒音制御装置では、制御装置本体３が、フロアパネル５４の振動量が加速度センサ１の検出可能範囲を超えた大きさに応じて制振振動を大きくする。そしてこのような構成によれば、センサ出力が飽和しない時には制振を行わずにセンサ出力の粗さを小さくすることができるので、加速度センサ１の分解能を高く維持し、騒音低減効果が悪化することを抑制できる。また本発明の実施形態となる騒音制御装置では、制御装置本体３が、車両の速度が速くなるのに応じて制振振動を大きくする。そしてこのような構成によれば、車速が低くセンサ出力が飽和しない時には制振を行わずにセンサ出力の粗さを小さくすることができるので、加速度センサ１の分解能を高く維持し、騒音低減効果が悪化することを抑制できる。

また本発明の実施形態となる騒音制御装置では、制御装置本体３が、フロアパネル５４の振動源の振動量を検出又は推定し、検出又は推定された振動源の振動量が大きいほど制振波動を大きくする。そしてこのような構成によれば、振動源の振動量が小さくセンサ出力が飽和しない時には制振を行わずにセンサ出力の粗さを小さくすることができるので、加速度センサ１の分解能を高く維持し、騒音低減効果が悪化することを抑制できる。また本発明の実施形態となる騒音制御装置では、制御装置本体３が、フロアパネル５４の振動量が変化しても騒音の大きさのバランスが空間的に変化しないようにピエゾアクチュエータ２を制御する。そしてこのような構成によれば、フロアパネル５４の振動源の振動量が変化した場合に騒音の空間的なバランスが変化することによって車両の乗員が不快感や違和感を感じることを抑制できる。

また本発明の実施形態となる騒音制御装置では、制御装置本体３が、フロアパネル５４の振動量が変化しても騒音の大きさのバランスが周波数的に変化しないようにピエゾアクチュエータ２を制御する。そしてこのような構成によれば、フロアパネル５４の振動源の振動量が変化した場合に騒音の周波数的なバランスが変化することによって車両の乗員が不快感や違和感を感じることを抑制できる。また本発明の実施形態となる騒音制御装置によれば、制御装置本体３が、複数の加速度センサ１のうち、検出限界に近い振動を検出している加速度センサ１の配設位置における振動を制振するようにピエゾアクチュエータ２を制御する。そしてこのような構成によれば、センサ振動が大きくない加速度センサ１に対し制振を行うことによりセンサ出力が小さくなり、センサ出力値が粗くなることを抑制できるので、各加速度センサ１の検出精度を高く保ち、騒音低減効果が悪化することを抑制できる。

なお振動源振動の周波数特性は、車速や路面状態によって変化することから、その変化に合わせてコントローラを適切な状態に切り換えて用いなければならない。この場合、例えば上述のコントローラの設計をオンラインで行い、振動源推定部５ａにより求められた振動源の周波数特性Ｄ（ｊω）から適切なコントローラを設計して用いればよい。また、考え得る振動源の周波数特性Ｄ（ｊω）毎にコントローラを予め設計してマイクロコンピュータ内に格納しておき、振動源推定部５ａにより求められた振動源の周波数特性Ｄ（ｊω）に応じてコントローラを選択して用いてもよい。

また本実施形態では、アクチュエータの数を最小限にしてコストを削減するために、騒音制御ための振動と加速度センサの振動抑制のための振動とを合わせて同じアクチュエータで制御することとしたが、本発明は特開平５−７３０７４号に記載されているようなスピーカを用いて騒音制御を行うものにも適用することができる。すなわち、騒音制御はスピーカで行い、制振はピエゾアクチュエータで行うようにして、騒音制御のための振動と加速度センサの振動抑制のための振動とを異なるアクチュエータで行っても良い。またピエゾアクチュエータが複数配置されている場合、騒音制御のための振動と加速度センサの振動抑制のための振動とをピエゾアクチュエータ間で分担して出力してもよい。この場合、出力する振動の大きさが変化するのに応じて、ピエゾアクチュエータ間の分担も変更することにより、アクチュエータ出力を効率的に用いながら騒音を低減しつつセンサ出力の飽和を抑えることができる。

また、赤外線センサ等を用いて人員位置を検出し、検出された人員位置のみに制御空間を絞って騒音を低減することにより、ピエゾアクチュエータの電力を人員位置の騒音制御に集中して使用し、より大きな騒音制御効果を得るようにしてもよい。なおこの場合には、人員位置以外の重み関数Ｗｅ（ｓ）を十分小さな値に設定してコントローラを設計すればよい。またある所定時間の振動源の周波数特性Ｄ（ｊω）とその時間の振動源振動ｄの二乗平均値との関係を予め算出しておき、振動源推定部５ａが、振動源の周波数特性Ｄ（ｊω）を算出しなくても、ある所定時間の振動源振動ｄの二乗平均値等から振動源の周波数特性Ｄ（ｊω）を推定し、波動指令算出部５ｂが、推定された振動源の周波数特性Ｄ（ｊω）に対応したコントローラを用いて騒音制御及び制振制御を行うようにしてもよい。

また加速度センサの出力が飽和する際、始めに特定の周波数を制振するようにしてもよい。具体的には、この場合、重み関数Ｗｖ（ｓ）を以下の３段階で設定する。すなわち第１段階では、上述の実施形態と同様に、ステップＳ１の処理において重み関数Ｗｅ（ｓ）に対して十分小さい定数に重み関数Ｗｖ（ｓ）を設定し、ステップＳ２以下の処理を実行する。そしてステップＳ４の処理において加速度センサの出力の飽和が確認されたら、第２段階として、図９に示すようなバンドストップフィルタ形式の重み関数を用いて制御帯域外の重みを増加補正しながらステップＳ２以後の処理を実行して制御帯域外の制振を大きくする。この理由は、制御帯域内のみの信号を制御に用いることから、制御帯域外の加速度信号を抑制することで出力の飽和を回避することができれば、制御帯域内の加速度信号を検出可能範囲内で大きく検出し、出力が飽和することなく検出精度よく制御帯域内の加速度信号を検出できるためである。従って、制御帯域内まで制振した時よりも高い騒音低減効果を得ることができる。そして制御帯域外の重み関数を十分に増加させても出力の飽和が収まらない時には、第３段階として、図１０に示すような、制御空間の音圧が閾値以上の周波数でゲインの小さなバンドパスフィルタ形式の重み関数を用いて閾値を増加させならがらステップＳ２以後の処理を実行し、制振を行う周波数帯域を広げていく。この理由は、騒音レベルが高い周波数ほど騒音低減効果を大きくしたいので、騒音レベルが高い周波数の検出精度を保つために、騒音レベルが低いところから制振を行うためである。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

路面の凹凸の影響による車体の振動及びロードノイズが伝播する様子を示す概念図である。 本発明に実施形態となる騒音制御装置の構成を示すブロック図である。 騒音制御時における音及び振動の伝播経路を示す模式図である。 本実施形態における加速度センサ，ピエゾアクチュエータ，及び制御空間のレイアウト図である。 図２に示す制御指令値算出部の内部構成を示すブロック図である。 本実施形態における騒音制御系を示すブロック図である。 Ｈ２制御系設計用の一般化プラントを示すブロック図である。 本実施形態におけるコントローラの設計処理の流れを示すフローチャート図である。 バンドストップフィルタ形式の重み関数の一例を示す図である。 バンドパスフィルタ形式の重み関数の一例を示す図である。

符号の説明

１（１ａ〜１ｄ）：加速度センサ
２：ピエゾアクチュエータ
３：制御装置本体
４，８：増幅部
５：Ａ／Ｄ変換部
５ａ：振動源推定部
５ｂ：波動例算出部
６：制御指令値算出部
７：Ｄ／Ａ変換部

Claims (13)

1. 構造物上に配設され、当該構造物の振動量を検出する振動検出手段と、
   前記構造物に波動を与える波動印加手段と、
   前記振動検出手段により検出された前記構造物の振動量に応じて、前記構造物の振動に起因する騒音を低減させる騒音低減波動と前記振動検出手段の配設位置における外乱振動を制振する制振波動とを前記構造物に与えるように前記波動印加手段を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする騒音制御装置。
2. 請求項１に記載の騒音制御装置において、
   前記制御手段は、前記構造物の振動量が前記振動検出手段の検出可能範囲を超えた大きさに応じて、前記制振波動を大きくすることを特徴とする騒音制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の騒音制御装置において、
   前記構造物は車体であり、前記制御手段は車両の速度が速くなるのに応じて前記制振波動を大きくすることを特徴とする騒音制御装置。
4. 請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の騒音制御装置において、
   前記制御手段は、前記構造物の振動源の振動量を検出又は推定する振動源特性検出手段を備え、振動源特性検出手段により検出又は推定された振動量が大きいほど前記制振波動を大きくすることを特徴とする騒音制御装置。
5. 請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の騒音制御装置において、
   前記制御手段は、前記振動検出手段により検出された前記構造物の振動量が変化しても前記騒音の大きさのバランスが空間的に変化しないように前記波動印加手段を制御することを特徴とする騒音制御装置。
6. 請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１項に記載の騒音制御装置において、
   前記制御手段は、前記振動検出手段により検出された前記構造物の振動量が変化しても前記騒音の大きさのバランスが周波数的に変化しないように前記波動印加手段を制御することを特徴とする騒音制御装置。
7. 請求項１乃至請求項６のうち、いずれか１項に記載の騒音制御装置において、
   前記振動検出手段を複数有し、前記制御手段は、複数の振動検出手段のうち、検出限界に近い振動を検出している振動検出手段の配設位置における外乱振動を制振するように前記波動印加手段を制御することを特徴とする騒音制御装置。
8. 請求項１乃至請求項７のうち、いずれか１項に記載の騒音制御装置において、
   前記構造物内における人員の位置を検出する人員検出手段を備え、前記制御手段は、前記人員位置検出手段により検出された人員の位置における騒音を低減させる騒音低減波動と前記振動検出手段の配設位置における外乱振動を制振する制振波動とを前記構造物に与えるように前記波動印加手段を制御することを特徴とする騒音制御装置。
9. 請求項１乃至請求項８のうち、いずれか１項に記載の騒音制御装置において、
   前記制御手段は、前記振動検出手段の配設位置における外乱振動のうち、前記騒音の周波数帯域外の周波数を有する外乱振動を制振するように前記波動印加手段を制御することを特徴とする騒音制御装置。
10. 請求項１乃至請求項９のうち、いずれか１項に記載の騒音制御装置において、
    前記制御手段は、前記振動検出手段の配設位置における外乱振動のうち、騒音レベルが小さい周波数を有する外乱振動を制振するように前記波動印加手段を制御することを特徴とする騒音制御装置。
11. 請求項１乃至請求項１０のうち、いずれか１項に記載の騒音制御装置において、
    複数の波動印加手段を備え、前記制御手段は、複数の波動印加手段間で分担させて前記騒音低減波動を前記構造物に与え、前記制振振動の大きさの変化に合わせて当該分担を変更することを特徴とする騒音制御装置。
12. 請求項１乃至請求項１１のうち、いずれか１項に記載の騒音制御装置において、
    前記波動印加手段は、一体により形成された、前記騒音低減波動を前記構造物に与える手段と前記制振波動を前記構造物に与える手段を有することを特徴とする騒音制御装置。
13. 構造物の振動量を検出する処理と、
    検出された前記構造物の振動量に応じて、構造物の振動に起因する騒音を低減させる騒音低減波動と前記振動量の検出位置における外乱振動を制振する制振波動とを前記構造物に与える処理と
    を有することを特徴とする騒音制御方法。

Images