JP2010184586A - Device and method for reducing noise - Google Patents
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Description
本発明は、車体等の構造物の振動や騒音を打ち消す波動を加えて騒音や振動を低減する騒音低減装置及び方法に関する。 The present invention relates to a noise reduction apparatus and method for reducing noise and vibration by applying a wave that cancels vibration and noise of a structure such as a vehicle body.
車両などの構造物が発する騒音に対して、騒音を打ち消す音を発生させて能動的に騒音を低減する能動型騒音抑制装置が知られている。例えば、着座センサや赤外線カメラ、温度センサにより、乗員位置や車室内温度等の構造物環境を検出し、この環境の変化に応じてコントローラの特性を最適化し、アクチュエータから制御空間音圧までの伝達特性が変化しても騒音抑制効果が低下しない騒音低減装置や騒音低減方法が提案されている(例えば特許文献1、2)。 2. Description of the Related Art An active noise suppression device that actively reduces noise by generating a sound that cancels noise with respect to noise generated by a structure such as a vehicle is known. For example, a seating sensor, an infrared camera, or a temperature sensor detects the structural environment such as the occupant position and the passenger compartment temperature, optimizes the controller characteristics according to changes in the environment, and transmits from the actuator to the control space sound pressure. There have been proposed noise reduction devices and noise reduction methods that do not reduce the noise suppression effect even if the characteristics change (for example, Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、上記従来の騒音低減装置では、構造物環境の変化を検出するために、着座センサや赤外線カメラ、温度センサ等のセンサ類を備える必要があるので、装置が複雑になると共に、製造コストが高くなるという問題点があった。 However, in the above conventional noise reduction device, it is necessary to include sensors such as a seating sensor, an infrared camera, and a temperature sensor in order to detect a change in the structure environment. There was a problem of becoming higher.
上記課題を解決するために、本発明は、構造物の振動を検出する振動検出手段と、構造物に波動を加える波動印加手段と、振動検出手段の検出信号に応じた駆動信号を前記波動印加手段に供給して、前記構造物の振動、騒音の少なくとも一方を低減させる制御手段とを備えた騒音低減装置において、前記波動印加手段に入力したテスト信号から前記検出信号までの伝達特性を同定し、伝達特性に応じて前記構造物の状態を推定し、推定した状態に応じて前記駆動信号の特性を変更する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a vibration detection means for detecting vibration of a structure, a wave application means for applying a wave to the structure, and a drive signal corresponding to the detection signal of the vibration detection means. And a control means for reducing at least one of vibration and noise of the structure to identify a transfer characteristic from the test signal input to the wave applying means to the detection signal. The state of the structure is estimated according to the transfer characteristic, and the characteristic of the drive signal is changed according to the estimated state.
本発明によれば、構造物の状態を検出するセンサ類を設けることなく、構造物の状態変化に応じて駆動信号の特性変更をすることができ、装置を複雑にすることなく、またコスト増加を招くことなく、構造物の状態変化による騒音低減性能の低下を防止することができるという効果がある。 According to the present invention, it is possible to change the characteristics of the drive signal in accordance with a change in the state of the structure without providing sensors for detecting the state of the structure, thereby increasing the cost without complicating the apparatus. Without lowering the noise reduction performance due to a change in the state of the structure.
次に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。尚、以下に説明する各実施例は、構造物としての車両の内部の振動、騒音の少なくとも一方を低減する騒音低減装置及び方法について説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each embodiment described below describes a noise reduction device and method for reducing at least one of vibration and noise inside a vehicle as a structure.
実施例の説明の前に、車室内騒音について説明する。車室内騒音の原因は、代表的なものとして、エンジンの振動に起因するエンジン騒音、走行時に路面の凹凸の影響がタイヤから侵入することに起因する騒音(以下、ロードノイズと呼ぶ)、走行時の気流によって発生する風切音などがある。ロードノイズ及び風切音は、エンジン騒音がない電動車両にもあり、電動車両にも本発明を適用することができる。 Prior to the description of the embodiment, vehicle interior noise will be described. Typical causes of vehicle interior noise are engine noise caused by engine vibration, noise caused by intrusion of road surface irregularities from tires during driving (hereinafter referred to as road noise), and driving There is a wind noise generated by the air current. Road noise and wind noise are also present in electric vehicles without engine noise, and the present invention can be applied to electric vehicles.
図1は、路面の凹凸の影響による車体の振動およびロードノイズの主な伝播経路を示す概念図である。本実施例では、主にロードノイズの低減を扱う。 FIG. 1 is a conceptual diagram showing main propagation paths of vehicle body vibration and road noise due to the influence of road surface unevenness. This embodiment mainly deals with reduction of road noise.
路面の凹凸によるタイヤ2の振動は、まず車軸120およびサスペンション130の取り付け部(図示省略)からメンバ140と呼ばれる剛性の高い梁状の部材に侵入する。その後、メンバ140によって囲まれたフロアパネル3と呼ばれる比較的剛性の低い板状の部材に振動が伝播し、このフロアパネル3が振動する。そして、フロアパネル3の振動により車室内の空気振動が引き起こされ、車室内に共振現象を起こす。このため、車室内の所定空間(以下、制御空間6と呼ぶ)においてロードノイズが聞こえる。フロアパネル3の他にルーフパネルや窓ガラス(いずれも図示省略)が振動することによっても騒音が発生するが、主にサスペンション130の取り付け部から侵入するロードノイズは、フロアパネル3の振動と因果関係が高いことがわかっている。
The vibration of the
従って、フロアパネル3の振動を加速度センサ4a〜4dで検出し、この振動を打ち消すように、ピエゾアクチュエータ( Piezo-electric actuator )5a〜5dを用いて波動を印加すれば、制御空間6におけるロードノイズを低減することができる。
Therefore, if the vibration of the floor panel 3 is detected by the
ただし、ピエゾアクチュエータ5a〜5dでフロアパネル3に波動を与える場合、図2(a)や図3(a)のように乗員の位置や車体および車室内空間の温度に応じて、アクチュエータ入力から制御空間6における音圧までの伝達特性が変化する。このため、制御空間6で制御音が所望の制御音からずれるため、騒音制御に誤差が生じて、制御空間6での騒音低減効果が悪化して、乗員に不快感を与える可能性がある。
However, when the
ここで、図2(b)及び図3(b)に示すように、フロアパネルに波動を印加するアクチュエータ入力からフロア振動を検出するセンサ出力までの伝達特性も乗員位置や車体温度、車室温度に応じて変化することがわかっている。そこで、本実施例では、ピエゾアクチュエータ5a〜5dにテスト信号を入力した場合の加速度センサ4a〜4dの検出信号に基づいて、乗員位置や温度を推定し、この推定結果に基づいて、騒音制御のためのアクチュエータ入力を演算している制御部を補正する。これにより、マイクや乗員位置検出センサや温度センサを用いることなく、乗員位置や温度の変化による騒音低減効果の低下を抑制することができ、制御空間6近傍にいる乗員の不快感を低減できる。
Here, as shown in FIGS. 2 (b) and 3 (b), the transfer characteristics from the actuator input that applies the wave to the floor panel to the sensor output that detects the floor vibration are also the occupant position, the vehicle body temperature, and the cabin temperature. It turns out that it changes according to. Therefore, in this embodiment, the occupant position and temperature are estimated based on the detection signals of the
図1に示すように、本実施例では、加速度センサは4a、4b、4c、4d、の4つ、波動印加部であるピエゾアクチュエータは5a、5b、5c、5dの4つ、制御空間は6a、6bの2つを前提とする。 As shown in FIG. 1, in this embodiment, the acceleration sensors are 4a, 4b, 4c, and 4d, the piezoelectric actuators that are wave application units are 4a, 5a, 5b, 5c, and 5d, and the control space is 6a. , 6b is assumed.
このように、振動源のタイヤが複数あり、複数の加速度センサと複数の波動印加部と複数の制御空間が存在する場合、各加速度センサでは、すべてのタイヤの加振力とすべての波動印加部による振動とが重なり合って検出される。また、それぞれの制御空間では、すべてのタイヤ加振力とすべての波動印加部による音とが重なり合う。 As described above, when there are a plurality of tires as vibration sources, and there are a plurality of acceleration sensors, a plurality of wave application units, and a plurality of control spaces, in each acceleration sensor, the excitation force of all tires and all the wave application units It is detected by overlapping the vibration caused by. Moreover, in each control space, all the tire exciting forces overlap with the sounds generated by all the wave application units.
なお、加速度センサと波動印加部と制御空間の数は、図1に示す数に限定されるものではなく、以下のような条件を満たす数であれば良い。 Note that the number of acceleration sensors, wave application units, and control spaces is not limited to the number shown in FIG. 1, but may be any number that satisfies the following conditions.
一般に、加速度センサの数は振動源の数より多いことが必要とされる。フロアパネル3における加速度センサの数および設置位置は、各加速度センサ4の検出信号と制御空間6における騒音の音圧との間のコヒーレンスが十分高くなるように(例えば0.9以上)決定すればよい。ここで、2つの時間関数である、信号x(t)と信号y(t)との相関度を示すコヒーレンスCxy(ω)は、次の式(1)で定義される。2つの信号x(t)と信号y(t)とが無相関であれば、Cxy(ω)の値は0となり、両者が一致すれば、Cxy(ω)の値は1となる。
ここで、Pxy(ω)は信号x(t)と信号y(t)との間のクロスパワースペクトル、Pxx(ω)は信号x(t)のオートパワースペクトル、Pyy(ω)は信号y(t)のオートパワースペクトルである。また、PH は、Pのエルミート転置行列を表す。 Here, Pxy (ω) is the cross power spectrum between the signal x (t) and the signal y (t), Pxx (ω) is the auto power spectrum of the signal x (t), and Pyy (ω) is the signal y ( It is an auto power spectrum of t). P H represents a Hermitian transpose matrix of P.
また、ピエゾアクチュエータ5は、制御空間6での騒音を低減するために十分な数をフロアパネル3の適切な場所に貼付すればよい。制御空間6は、例えば、予め所定の空間に設定されていても良いし、後述する乗員位置検出方法で検出した乗員位置などに応じて適切に設定されていても良い。
また、本発明の効果の範囲はフロアパネル3の振動による騒音低減の範疇にはとどまらず、例えばダッシュパネルやフロントグラス、さらにルーフパネル(いずれも図示省略)といった同じメカニズムで発生する車室内の騒音発生源に対しても、本発明を当該部位に対して用いるようにすれば、同様の効果を得ることが可能である。
In addition, a sufficient number of piezoelectric actuators 5 may be attached to an appropriate location on the floor panel 3 in order to reduce noise in the control space 6. For example, the control space 6 may be set in a predetermined space in advance, or may be set appropriately in accordance with an occupant position detected by an occupant position detection method described later.
Further, the scope of the effect of the present invention is not limited to the category of noise reduction due to vibration of the floor panel 3, but for example, noise in the passenger compartment generated by the same mechanism such as a dash panel, a front glass, and a roof panel (both not shown). The same effect can be obtained for the generation source if the present invention is used for the site.
次に、本発明の実施例1を説明する。実施例1は、一つの波動印加部に複数周波数のテスト信号を印加して、テスト信号から振動検出信号までの伝達特性を同定する実施例である。 Next, Example 1 of the present invention will be described. Example 1 is an example in which a test signal having a plurality of frequencies is applied to one wave application unit to identify transfer characteristics from a test signal to a vibration detection signal.
図4は、実施例1の騒音低減装置の全体構成図である。騒音低減装置は、車体1のフロアパネル3の振動を検出する加速度センサ4(図1の加速度センサ4a〜4dに相当)と、フロアパネル3に機械的な波動を加える波動印加部であるピエゾアクチュエータ5(図1のピエゾアクチュエータ5a〜5dに相当)と、加速度センサ4の検出信号に応じてピエゾアクチュエータ5に供給する制御指令信号を生成して、ピエゾアクチュエータ5からフロアパネル3に波動を印加することで、フロアパネル3の振動、騒音の少なくとも一方を低減させる制御部30を備えている。
FIG. 4 is an overall configuration diagram of the noise reduction device according to the first embodiment. The noise reduction device includes an acceleration sensor 4 (corresponding to the
本実施例は、タイヤ2から車体1の制御空間6a及び6bへ侵入するロードノイズの低減を行う実施例である。制御空間6aは、車体1の前席乗員の耳の位置が含まれる空間であり、制御空間6bは、車体1の後席乗員の耳の位置が含まれる空間である。
In this embodiment, road noise entering the
加速度センサ4は、自己に加わる加速度を検出するセンサであり、加速度センサ4をフロアパネル3の下面に固定して加速度を検出することにより、検出された加速度の変化からフロアパネル3の振動を検出することができる。 The acceleration sensor 4 is a sensor that detects the acceleration applied to itself. The acceleration sensor 4 is fixed to the lower surface of the floor panel 3 to detect the acceleration, thereby detecting the vibration of the floor panel 3 from the detected acceleration change. can do.
ピエゾアクチュエータ5は、圧電素子に電界を加えると電界に比例した歪みが生じるピエゾ効果(圧電効果)を利用したアクチュエータである。ピエゾアクチュエータ5は、フロアパネル3の下面に固定され、電気的な信号である制御指令信号を受けて自らが歪むことにより、フロアパネル3に制御波動を印加することができる。 The piezo actuator 5 is an actuator that uses a piezo effect (piezoelectric effect) in which distortion is proportional to the electric field when an electric field is applied to the piezoelectric element. The piezo actuator 5 is fixed to the lower surface of the floor panel 3, and receives a control command signal that is an electrical signal, and is distorted by itself to apply a control wave to the floor panel 3.
尚、制御波動を印加するデバイスとして、本実施例では、ピエゾアクチュエータを用いたが、これ以外に、磁歪型変換素子等の電気信号を機械的な波動に変化することができるデバイスであれば、特に限定されることはない。 In this embodiment, a piezoelectric actuator is used as a device for applying a control wave. However, in addition to this, a device capable of changing an electrical signal such as a magnetostrictive transducer into a mechanical wave, There is no particular limitation.
制御部30は、加速度センサ4の検出信号を増幅する増幅部31と、増幅された加速度信号をアナログ/デジタル変換するA/D変換部32と、デジタル変換された加速度信号に基づいてデジタル制御指令信号を生成する制御指令信号算出部33と、デジタル制御指令信号をアナログ信号に変換するD/A変換部34と、アナログ制御指令信号を増幅してピエゾアクチュエータ5へ供給する増幅部35とを備えている。
The
増幅部31には、実際には加速度センサ4a〜4dの数に合わせて4つ(または4チャンネル)の増幅器が備えられ、同様に増幅部35には、ピエゾアクチュエータ5a〜5dの数に合わせて4つ(または4チャンネル)の増幅器が備えられている。また増幅部31は、加速度センサ4が電荷チャージタイプである場合には、電荷と電圧との間の変換も行う。
The amplifying
図5は、制御部30のうち、制御指令信号算出部33の機能構成を説明するブロック図である。制御指令信号算出部33は、実際には、例えば、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)と、DSPを制御する中央処理装置(CPU)と、CPUのプログラムを格納するプログラムROMと、不揮発性メモリと、作業用RAMとを備えたマイクロコンピュータで構成されている。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a functional configuration of the control command
制御指令信号算出部33は、加速度検出信号から制御指令信号を生成するデジタル適応フィルタである制御指令信号生成フィルタ335と、ピエゾアクチュエータにテスト信号を入力した場合における該テスト信号から加速度検出信号までの伝達特性を同定する伝達特性同定部331と、この伝達特性に応じて車体の状態、例えば乗車人員の数と乗車位置を推定する状態推定部332と、この推定された状態に応じて制御指令信号生成フィルタ335の特性を変更することによりピエゾアクチュエータ5の駆動信号である制御指令信号の特性を変更する特性変更部333と、テスト信号を発生するテスト信号発生部334と、加算部336とを備える。
The control command
次に、制御指令信号算出部33の各構成部について詳細に説明する。まず、制御指令信号生成フィルタ335について説明する。制御指令信号生成フィルタ335では、加速度センサ4が検出した加速度検出信号αから制御指令信号uを算出する。制御指令信号生成フィルタ335で使用されるフィルタは、例えば以下のように設計すればよい。
Next, each component of the control command
図6は、制御指令信号生成フィルタ335を算出するためのブロック線図である。ブロック3311(図6ではCと記載)は、実際に制御指令信号生成フィルタ335に実装されるフィルタを示す。ブロック3312(図6ではGp-SPL と記載)は、ピエゾアクチュエータ5から制御空間音圧(SPL)までの伝達関数を示す。ブロック3313(図6ではGα-SPL と記載)は、加速度検出信号から制御空間音圧までの伝達関数を示す。また、ブロック3314(図6ではWcと記載)は波動印加部であるピエゾアクチュエータ5a〜5dへの出力に対する重み関数を示す。
FIG. 6 is a block diagram for calculating the control command
ブロック3312の伝達関数は、ピエゾアクチュエータ5にインパルス信号やホワイトノイズ等を入力し、一時的に制御空間6に設置したマイクロホンを用いて、そのときの音圧を測定する実験を行って、その入出力信号を用いてシステム同定すれば求めることができる。システム同定には、例えば、汎用数値解析プログラムMATLABのツールボックス「System Identification Toolbox 」の関数「n4sid 」等を用いればよい。関数「n4sid 」では、時刻暦データから部分空間同定法を用いて状態空間モデルを同定している。
The transfer function of the
ブロック3313の伝達関数は、一時的に制御空間6にマイクロホンを設置して、車両走行時の加速度センサ4による加速度検出信号と制御空間音圧とを計測する実験を行い、上述の方法でシステム同定すればよい。例えば、定員5名の乗用車であれば、5名分の座席があり、各座席に乗員が居るか居ないかにより、32通りの乗車パターンがある。この32通りについて上記実験を行う。この結果、32通りのシステム同定が行われる。尚、定員5名の内、常に運転者が乗車しているものとすれば、残り4座席に乗員が居るか居ないかにより16通りの乗車パターンとなる。
For the transfer function of
ブロック3314は、制御指令信号がピエゾアクチュエータ5の最大許容電圧を超えないように設定する。このとき、加速度検出信号から制御空間音圧(SPL)までの伝達関数と、加速度信号から制御指令信号までの伝達関数のノルムを最小化するようにフィルタCを設計する。フィルタCの設計には、例えば汎用数値解析プログラムMATLABのツールボックス「Robust Control Toolbox」のH2制御器の設計法を用いて設計すればよい。
次に、伝達特性同定部331について説明する。伝達特性同定部331は、テスト信号を制御指令信号としてピエゾアクチュエータ5に印加したときの加速度センサ4が検出した加速度信号に基づいて、テスト信号から加速度検出信号までの伝達特性を同定する。
Next, the transfer
次に、状態推定部332について説明する。状態推定部332は、伝達特性同定部331が同定した伝達特性に基づいて、車体1の状態である乗員数及び乗車位置を推定する。この推定は、上記定員5名の乗用車であれば、予め記憶した32通りまたは16通りの乗員数及び乗車位置の何れのパターンに最も近い伝達特性であるかを判断する。尚、以下の説明では、乗員数及び乗車位置を、単に乗車位置または乗車位置の組み合わせと呼ぶことにする。尚、車両の状態として、更に、各座席の乗員が大人か子供かの体格別と、姿勢良く着座しているか足を投げ出したりしているか等の乗員の姿勢を加えてもよい。
Next, the
そして状態推定部332は、推定した乗車位置に応じた制御指令信号特性となるように、特性変更部333に指示する。特性変更部333は、状態推定部332の指示により、制御指令信号生成フィルタ335のパラメータを変更する。
Then, the
テスト信号発生部334では、ピエゾアクチュエータ5の入力から加速度検出信号までの伝達特性を同定するためにピエゾアクチュエータ5へ入力する信号を生成する。
The
テスト信号発生部334では、ピエゾアクチュエータ5のいずれか1つにテスト信号を印加し、それ以外のピエゾアクチュエータ5には印加する信号を0とする。テスト信号には、複数の周波数からなる正弦波信号を用いる。印加する正弦波信号の周波数が連続しており、ある周波数帯域にテスト信号を印加させるような状態であってもよい。このようなテスト信号を用いることで、状態推定部332で伝達特性を比較し、近い伝達特性を持つ乗員位置組合せを特定する際に、比較する周波数帯が増えるため、より正確に乗員位置を検出できるようになる。
ここで、テスト信号は必ずしも複数の周波数を同時に含まなくてもよく、単一周波数の正弦波信号を時間をずらして入力してもよい。この場合、伝達特性同定部331では、テスト信号が複数の周波数全てを入力した後で、伝達特性の同定を行うことになる。テスト信号の入力が終了したかどうかは、テスト信号入力終了時に終了信号をテスト信号に印加し、それを伝達特性同定部331で検出すればよい。
The
Here, the test signal does not necessarily include a plurality of frequencies at the same time, and a sine wave signal having a single frequency may be input while shifting the time. In this case, the transfer
テスト信号の周波数は、図7に示すような、乗員位置によらずピエゾアクチュエータから制御空間音圧までの音特性ゲインが低い周波数に設定すればよい。このような周波数にテスト信号を印加することで、テスト信号が音になりにくくなるため、テスト信号による騒音を低減することができる。 The frequency of the test signal may be set to a frequency at which the sound characteristic gain from the piezo actuator to the control space sound pressure is low as shown in FIG. By applying the test signal to such a frequency, the test signal is less likely to be a sound, so that noise caused by the test signal can be reduced.
また、車両が内燃機関車両の場合、キー挿入時からエンジン始動までの間に、ピエゾアクチュエータ5に可聴帯域外の低周波音をテスト信号で入力してもよい。キー挿入時からエンジン始動までの間であれば、路面やエンジンからの振動がないため、可聴帯域外の周波数のようにピエゾアクチュエータで十分な波動を出力できない周波数帯であっても、センサにより振動を検出することができる。 When the vehicle is an internal combustion engine vehicle, low frequency sound outside the audible band may be input to the piezo actuator 5 as a test signal between the time of key insertion and the engine start. Since there is no vibration from the road surface or engine from when the key is inserted until the engine is started, the sensor vibrates even in a frequency band where the piezo actuator cannot output a sufficient wave, such as a frequency outside the audible band. Can be detected.
また、乗員にはテスト信号が聞こえないため、テスト信号による騒音を完全に抑えることができる。エンジン始動後に乗員位置が変化することも考えられるが、その後に状態推定部332で乗員位置を再度推定する際に、このときに推定した乗員位置を基準にし、近傍の乗員位置組合せの伝達特性のみと比較することで、乗員位置推定にかかる時間を短縮することができる。
In addition, since the test signal cannot be heard by the occupant, noise caused by the test signal can be completely suppressed. Although it is conceivable that the occupant position changes after the engine is started, when the occupant position is estimated again by the
また、乗員位置を再推定する際に、このときに推定した乗員位置を基準にして、テスト信号の周波数を選択することで、考慮すべき制御空間音圧までの伝達特性の数を限定できることから、より乗員位置で騒音になりにくい周波数帯を選択できるようになる。
また、テスト信号は、ピエゾアクチュエータ5から加速度センサ4までの伝達特性が、乗員位置によって変動しやすいピエゾアクチュエータ5a〜5dの一つを選択して印加すればよい。状態推定部332で伝達特性を比較し、近い伝達特性を持つ乗員位置組合せを特定する際に、乗員位置による伝達特性の差が大きければ、異なる乗員位置組合せの伝達特性との区別が容易になり、より精度よく乗員位置を特定しやすくなる。
In addition, when re-estimating the occupant position, the number of transfer characteristics up to the control space sound pressure to be considered can be limited by selecting the frequency of the test signal based on the occupant position estimated at this time. Thus, it becomes possible to select a frequency band that is less prone to noise at the passenger position.
The test signal may be applied by selecting one of the
また、テスト信号を印加している周波数で、ピエゾアクチュエータ5にテスト信号を印加する以前に加速度センサ4が検出していた加速度検出信号より、テスト信号を印加した後の方が検出する加速度検出信号が大きくなるようにテスト信号の入力を調整したほうがよい。テスト信号による加速度検出を大きくすることで、テスト信号印加時の加速度検出信号のSN比が向上し、伝達特性の同定精度が向上する。 In addition, the acceleration detection signal detected after applying the test signal is higher than the acceleration detection signal detected by the acceleration sensor 4 before applying the test signal to the piezo actuator 5 at the frequency at which the test signal is applied. It is better to adjust the input of the test signal so that becomes larger. By increasing the acceleration detection by the test signal, the SN ratio of the acceleration detection signal when the test signal is applied is improved, and the identification accuracy of the transfer characteristic is improved.
また、テスト信号を車両の停車時や極低速時に印加することで、路面からの入力が入らないため、テスト信号印加時の加速度検出信号のSN比が向上し、伝達特性の同定精度が向上する。 In addition, by applying the test signal when the vehicle is stopped or at an extremely low speed, the input from the road surface does not enter, so the SN ratio of the acceleration detection signal when applying the test signal is improved, and the identification accuracy of the transfer characteristic is improved. .
加算部336では、制御指令信号生成フィルタ335により算出したピエゾアクチュエータ5への印加信号と、テスト信号発生部334からのテスト信号とを加算し、ピエゾアクチュエータ5に印加する制御指令信号を生成する。
The
次に、図8のフローチャートを参照して、制御指令信号算出部33の処理を説明する。ステップS101では、伝達特性同定部331でテスト信号発生部334によりテスト信号が印加されているかどうかを確認する。テスト信号が印加されている場合、テスト信号が印加されているピエゾアクチュエータ5とその周波数を特定し、S102に移動する。テスト信号が印加されていない場合は、特性変更部333は、制御指令信号生成フィルタ335を前回と同じ特性として処理を終了する。
Next, the process of the control command
ステップS102では、伝達特性同定部331が、ピエゾアクチュエータに印加したテスト信号から加速度センサ4で検出する加速度検出信号までの伝達特性を同定する。実際には、ピエゾアクチュエータ5には騒音を制御するために制御指令信号生成フィルタ335で算出された入力もテスト信号と同時に印加されることから、テスト信号と制御指令信号生成フィルタ335の出力を加算部336で加算した制御指令信号から、加速度検出信号までの特性を同定することになる。ただし、伝達経路が同じであるため、伝達特性の同定結果はテスト信号のみを印加した場合と一致する。
In step S102, the transfer
この伝達特性の同定には、例えば「weighted overlapped segment averaging method」等のノンパラメトリックのシステム同定法を用いればよい。また、システム同定は、伝達特性同定部331で特定したテスト信号が印加されているピエゾアクチュエータやテスト信号が印加されている周波数だけに限定して行えばよい。同定する周波数を限定することで、演算にかかる時間を短縮することができる。
For identification of this transfer characteristic, a non-parametric system identification method such as “weighted overlapped segment averaging method” may be used. The system identification may be limited to only the piezoelectric actuator to which the test signal specified by the transfer
ステップS103では、状態推定部332が、予め状態推定部332内のメモリに記憶させておいた乗員位置組合せごとの伝達特性とステップS102でシステム同定した結果とを比較する。メモリに記憶させておく乗員位置組合せごとの伝達特性は、考えられる全ての乗員数及び乗員位置毎に、ピエゾアクチュエータ5にインパルス信号やホワイトノイズを印加し、そのとき得られた加速度センサ4による加速度検出信号を用いてシステム同定を行うことにより得ることができる。システム同定には、テスト信号印加時と同様の方法を用いればよい。
In step S103, the
ステップS104では、状態推定部332が、伝達特性同定部331でシステム同定した結果と、伝達特性の近い乗員位置組合せがあるかどうか判断する。特性の近い組合せがある場合はステップS105に移動する。特性の近い組合せが無い場合はステップS106に移動する。ここで、伝達特性の近い乗員位置組合せがあるかどうかの判断は、例えば次のように行えばよい。ステップS102で同定した現時点での伝達特性と、各乗員位置組合せでの伝達特性の差分を周波数ごとに計算する。そして、その伝達特性の差分の絶対値の総和が最も小さい乗員位置組合せを、現時刻での乗員位置とする。ただし、各周波数での伝達特性の差分のうちゲイン、位相のいずれかがそれぞれ閾値Tg,Tpを超えている場合には、伝達特性が近い乗員位置組合せが無いと判断する。閾値Tg、Tpは騒音制御を行う際に、フィルタ設計時の伝達特性から、それぞれTg、Tpだけ特性がずれても、所望の制御効果が得られるような値を設定すればよい。
In step S104, the
ステップS105では、特性変更部333が、予めメモリに記憶しておいたフィルタの中から、推定した乗員位置組合せに対応する制御指令信号生成フィルタ335に切り替えて処理を終了する。このとき、切り替える制御指令信号生成フィルタ335は、乗員のいる空間で、より騒音低減効果が高くなるように設計しておけばよい。このような制御指令信号生成フィルタを用いることで、特定の空間に制御を集中できるため、より効果的な騒音低減を実現できる。
In step S105, the characteristic changing
ステップS106では、乗員位置の違い以外に伝達特性を変動させる要因があると判断し、特性変更部333は、制御指令信号生成フィルタ335を切り替えずに処理を終了する。
In step S106, it is determined that there is a factor that causes the transfer characteristic to fluctuate other than the difference in the occupant position, and the characteristic changing
以上に記載した騒音低減装置を用いた場合の効果を示す。図9は騒音低減制御を行った後の制御空間6での騒音レベルを示している。実施例による乗員位置の特定を行った場合には、適切な制御指令信号生成フィルタを選択することができるため、高い騒音低減効果が得られているのに対し、実施例を用いずに、乗員位置の特定ができない場合には、騒音低減効果が低下しているのが分かる。 The effect at the time of using the noise reduction apparatus described above is shown. FIG. 9 shows the noise level in the control space 6 after the noise reduction control is performed. When the occupant position is specified according to the embodiment, since an appropriate control command signal generation filter can be selected, a high noise reduction effect is obtained, but the occupant is not used without using the embodiment. If the position cannot be specified, it can be seen that the noise reduction effect is reduced.
ここで、本実施例では、車体1の状態として乗員位置を検出する方法について述べたが、状態推定部332内のメモリに、乗員位置組み合わせごとの伝達特性だけでなく、乗員位置組み合わせのそれぞれに対して、車体または車室内の一定温度毎(例えば、5℃刻みで)伝達特性も記憶させておくこともできる。そして、伝達特性同定部331で同定した現在の特性と比較して、最も近い伝達特性を選択してもよい。そして、その乗員位置及び温度に対応した制御指令信号生成フィルタ特性となるように特性変更部333が制御指令信号生成フィルタ335の特性を変更すればよい。
Here, in the present embodiment, the method of detecting the occupant position as the state of the vehicle body 1 has been described. However, not only the transfer characteristics for each occupant position combination but also each occupant position combination is stored in the memory in the
この場合、乗員位置による伝達特性の変化だけでなく、温度による伝達特性の変化にも対応することができる。またこのとき、乗員位置検出時と同様に、温度によってピエゾアクチュエータ5から加速度センサ4までの伝達特性が変動しやすい位置に配置されたピエゾアクチュエータ5a〜5dの何れかを用いることで、異なる温度の伝達特性との区別が容易になり、より精度よく車体の温度または車室内の温度を特定しやすくなる。
In this case, it is possible to cope with not only the change of the transfer characteristic due to the occupant position but also the change of the transfer characteristic due to the temperature. At this time, similarly to the detection of the occupant position, by using any one of the
次に、本発明の実施例2を説明する。実施例1では、ピエゾアクチュエータ5a〜5dから選択した一つのピエゾアクチュエータにテスト信号を印加した。本実施例2では、複数のピエゾアクチュエータにテスト信号を印加して伝達特性を検出する。なお、実施例1と同様の部分については、同一符号を付することにより、その詳細な説明を省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In Example 1, the test signal was applied to one piezoelectric actuator selected from the
テスト信号発生部334では、ピエゾアクチュエータ5a〜5dから選択した複数のピエゾアクチュエータにテスト信号を印加し、それ以外のピエゾアクチュエータには印加する信号を0とする。それぞれのピエゾアクチュエータに印加するテスト信号は、単一の周波数からなる正弦波信号を用いる。このように複数のピエゾアクチュエータにテスト信号を印加することで、状態推定部332で伝達特性を比較し、近い伝達特性を持つ乗員位置を特定する際に、比較する伝達特性の数が増えるため、より正確に乗員位置を検出できるようになる。
The
ここで、テスト信号の周波数は、複数のピエゾアクチュエータ間で異なっていてもよいし、同じであってもよく、例えば次のように設定すればよい。テスト信号の周波数は、図8に示したような伝達特性を示す乗員位置A,B,Cによらず、それぞれのピエゾアクチュエータから制御空間音圧までの伝達特性が低い周波数に設定する。このような周波数のテスト信号を印加することで、テスト信号により発生する音のレベルが低くなり、テスト信号による騒音を低減することができる。 Here, the frequency of the test signal may be different among a plurality of piezoelectric actuators, or may be the same. For example, the test signal may be set as follows. The frequency of the test signal is set to a frequency having a low transfer characteristic from each piezo actuator to the control space sound pressure, regardless of the occupant positions A, B, and C showing the transfer characteristic as shown in FIG. By applying a test signal having such a frequency, the level of sound generated by the test signal is lowered, and noise due to the test signal can be reduced.
また、テスト信号は、ピエゾアクチュエータ5から加速度センサ4までの伝達特性が、乗員位置によって変動しやすい位置に配置されたピエゾアクチュエータ5に印加すればよい。このようなピエゾアクチュエータ5の組合せにテスト信号を印加することで、それぞれのピエゾアクチュエータ5の伝達特性を比較する際に、他の乗員位置の状態との違いを容易に検出することができ、より精度よく乗員位置を特定できるようになる。このようなピエゾアクチュエータ5は、例えば、座席下や座席背面に設置されているものである。これらのピエゾアクチュエータは、設置されている座席の乗員がいる場合といない場合とで、伝達特性が大きく異なるため、容易にその座席の乗員を検出できる。 The test signal may be applied to the piezo actuator 5 disposed at a position where the transfer characteristic from the piezo actuator 5 to the acceleration sensor 4 is likely to vary depending on the occupant position. By applying a test signal to such a combination of piezo actuators 5, when comparing the transfer characteristics of the piezo actuators 5, differences from other occupant position states can be easily detected. The occupant position can be specified with high accuracy. Such a piezo actuator 5 is, for example, installed under the seat or behind the seat. These piezo actuators can easily detect the occupant of the seat because the transmission characteristics differ greatly depending on whether or not the occupant of the seat is installed.
複数のピエゾアクチュエータ5にテスト信号を印加する際に、テスト信号による振動は加速度センサ4が検出するものの、テスト信号による騒音を制御空間6で打消し合うような、テスト信号は、以下のようにして生成する。 When a test signal is applied to a plurality of piezo actuators 5, vibrations caused by the test signal are detected by the acceleration sensor 4, but the test signal that cancels noise caused by the test signal in the control space 6 is as follows. To generate.
図10は、テスト信号による騒音を制御空間6で打消し合うようなテスト信号を生成するフィルタ算出のためのブロック線図を示す。ここで、複数のピエゾアクチュエータ5に印加しているテスト信号のうちのいずれか1つを基準信号ui とする。テスト信号の周波数帯がピエゾアクチュエータ5毎に異なっている場合には、周波数毎に基準信号を変え、対応するテスト信号を基準信号にすればよい。 FIG. 10 is a block diagram for calculating a filter that generates a test signal that cancels out noise caused by the test signal in the control space 6. Here, one of the test signals applied to the plurality of piezo actuators 5 is set as a reference signal ui. When the frequency band of the test signal is different for each piezo actuator 5, the reference signal may be changed for each frequency and the corresponding test signal may be used as the reference signal.
図10において、ブロック3331(図10ではCtと記載)は、基準信号による騒音を打ち消す信号を生成するフィルタを示す。ブロック3332(図10ではGpj-SPLと記載)は、基準信号による騒音を打ち消す波動を出力するピエゾアクチュエータ5から制御空間音圧までの伝達関数を示す。ブロック3333(図10ではGpi-SPLと記載)は、基準信号であるテスト信号を出力するピエゾアクチュエータ5から制御空間音圧までの伝達関数を示す。また、ブロック3334(図6ではW1と記載)はピエゾアクチュエータ5の出力に対する重み関数を示す。 In FIG. 10, a block 3331 (denoted as Ct in FIG. 10) indicates a filter that generates a signal that cancels noise caused by the reference signal. A block 3332 (denoted as Gpj-SPL in FIG. 10) represents a transfer function from the piezo actuator 5 that outputs a wave that cancels noise caused by the reference signal to the control space sound pressure. A block 3333 (described as Gpi-SPL in FIG. 10) represents a transfer function from the piezo actuator 5 that outputs a test signal that is a reference signal to the control space sound pressure. A block 3334 (denoted as W1 in FIG. 6) represents a weight function for the output of the piezoelectric actuator 5.
ブロック3332およびブロック3333の伝達関数は、実施例1に記載した制御指令信号生成フィルタ設計時と同様の方法でシステム同定すればよい。ただし、ブロック3332およびブロック3333の伝達関数は、乗員位置によって変更する必要があり、前時刻に状態推定部332で推定した乗員位置に応じて、設定すればよい。なお、状態推定部332で乗員位置を推定した後、その結果に応じて、ブロック3332およびブロック3333を変更する。
The transfer functions of the
ブロック3334は制御指令信号がピエゾアクチュエータ5の最大電圧を超えないように設定する。このとき、基準信号ui から制御空間音圧レベル(SPL)までの伝達関数と、基準信号ui から基準信号キャンセル信号uj までの伝達関数のノルムを最小化するように、フィルタCt3331を設計する。フィルタCt3331の設計は、実施例1に記載した制御指令信号生成フィルタ335と同様の方法で行えばよい。
次に図11を参照して、制御指令信号算出部33の処理を説明する。ステップS201では、伝達特性同定部331でテスト信号発生部334によりテスト信号が印加されているかどうかを確認する。テスト信号が印加されている場合、テスト信号が印加されているピエゾアクチュエータとその周波数を特定し、S202に移動する。テスト信号が印加されていない場合は、特性変更部333で前回と同じ制御指令信号生成フィルタ335を選択して終了する。
Next, the process of the control command
ステップS202では、伝達特性同定部331が、各ピエゾアクチュエータ5に印加したテスト信号から加速度検出信号までの伝達特性を同定する。実際には、それぞれのピエゾアクチュエータ5に、騒音を制御するために制御指令信号生成フィルタ335で算出された入力も印加されることから、テスト信号と制御指令信号生成フィルタ335出力を加算部336で加算した制御指令信号から、加速度検出信号までの特性を同定することになる。ただし、伝達経路が同じであるため、伝達特性の同定結果はテスト信号のみを印加した場合と一致する。
In step S <b> 202, the transfer
この伝達特性の同定には、例えば「weighted overlapped segment averaging method」等のノンパラメトリックのシステム同定法を用いればよい。また、システム同定は、伝達特性同定部331で特定したテスト信号が印加されているピエゾアクチュエータやテスト信号が印加されている周波数だけに限定して行えばよい。同定する周波数を限定することで、演算にかかる時間を低減することができる。
For identification of this transfer characteristic, a non-parametric system identification method such as “weighted overlapped segment averaging method” may be used. The system identification may be limited to only the piezoelectric actuator to which the test signal specified by the transfer
ステップS203では、状態推定部332が、予め状態推定部332内のメモリに記憶させておいた乗員位置組合せごとの伝達特性とステップS202でシステム同定した結果とを比較する。メモリに記憶させておく乗員位置組合せごとの伝達特性は、考えられる全ての乗員位置ごとに、ピエゾアクチュエータ5にインパルス信号やホワイトノイズを印加し、そのとき得られた加速度信号を用いてシステム同定を行うことにより得ることができる。システム同定には、テスト信号印加時と同様の方法を用いればよい。
In step S203, the
ステップS204では、状態推定部332で、伝達特性同定部331がシステム同定した結果と、予め記憶した乗員位置の組合せ毎の伝達特性との間に、伝達特性が近いものがあるか否かを判断する。伝達特性の近い乗員位置組み合わせがある場合はステップS205に移動する。伝達特性の近い乗員位置組み合わせ特性が無い場合はステップS206に移動する。ここで、伝達特性の近い乗員位置組合せがあるかどうかの判断は、例えば次のように行えばよい。ステップS202で同定した現時刻での伝達特性と、各乗員位置組合せでの伝達特性の差分を、テスト信号を印加されたピエゾアクチュエータごとに計算する。そして、その伝達特性の差分の絶対値の総和を計算し、その値が最も小さい乗員位置組合せを、現時刻での乗員位置とする。ただし、各ピエゾアクチュエータの伝達特性の差分のうちゲイン、位相のいずれかがそれぞれ閾値Tg,閾値Tpを超えている場合には、近い乗員位置組合せが無いと判断する。閾値Tg、閾値Tpは騒音制御を行う際に、フィルタ設計時の伝達特性から、それぞれ閾値Tg、閾値Tpだけ特性がずれても、所望の制御効果が得られる値を選択すればよい。
In step S204, the
ステップS205では、特性変更部335が、予めメモリに記憶しておいたフィルタの中から、推定した乗員位置組合せに対応する制御指令信号生成フィルタ335に切り替えを行って処理を終了する。
In step S205, the characteristic changing
ステップS206では、乗員位置の違い以外に伝達特性を変動させる要因があると判断し、フィルタを切り替えずに処理を終了する。 In step S206, it is determined that there is a factor that causes the transfer characteristic to fluctuate other than the difference in the occupant position, and the process ends without switching the filter.
ここで、本実施例では乗員位置を検出する方法について述べたが、状態推定部332内のメモリに、乗員位置組み合わせごとの伝達特性だけでなく、温度違いの伝達特性も記憶させておき、現在の特性と比較し、最も近い伝達特性を選択してもよい。そして、その乗員位置及び温度に対応した制御指令信号生成フィルタ335を特性変更部333で選択すればよい。
Here, the method for detecting the occupant position has been described in the present embodiment, but not only the transfer characteristics for each occupant position combination but also the transfer characteristics for temperature differences are stored in the memory in the
この場合、乗員位置による伝達特性の変化だけでなく、温度による伝達特性の変化にも対応することができる。またこのとき、乗員位置検出時と同様に、温度によってピエゾアクチュエータ5から加速度センサ4までの伝達特性が変動しやすいピエゾアクチュエータを用いることで、異なる温度の伝達特性との区別が容易になり、より精度よく車体および車室内の温度を特定しやすくなる。 In this case, it is possible to cope with not only the change of the transfer characteristic due to the occupant position but also the change of the transfer characteristic due to the temperature. At this time, similarly to the detection of the occupant position, by using a piezo actuator in which the transfer characteristic from the piezo actuator 5 to the acceleration sensor 4 is likely to vary depending on the temperature, it becomes easier to distinguish the transfer characteristic from different temperatures. It becomes easy to specify the temperature of the vehicle body and the passenger compartment with high accuracy.
ここで、実施例1と実施例2を同時におこない、乗員位置や温度を検出し、その結果に基づき制御指令信号生成フィルタ335を変更してもよい。この場合、実施例1および実施例2をそれぞれ個別に行うよりも、精度よく乗員位置や温度を特定することができる。
Here, the first embodiment and the second embodiment may be performed simultaneously to detect the occupant position and temperature, and the control command
また、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。 The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made depending on the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it is possible to change.
以上説明した実施例1、2の騒音低減装置によれば、以下のような作用効果を得ることができる。 According to the noise reduction devices of the first and second embodiments described above, the following operational effects can be obtained.
構造物の状態を検出するセンサ類を設けることなく、構造物の状態変化に応じて、構造物に波動を印加する波動印加部の駆動信号の特性変更をすることができ、装置を複雑にすることなく、またコスト増加を招くことなく、構造物の状態変化による騒音低減性能の低下を防止することができる。 Without providing sensors to detect the state of the structure, the characteristics of the drive signal of the wave application unit that applies the wave to the structure can be changed according to the state change of the structure, making the device complicated Without lowering the cost and without increasing the cost, it is possible to prevent a reduction in noise reduction performance due to a change in the state of the structure.
また、乗員位置や車体及び車室内の温度が変化し、波動印加部から制御空間の伝達特性が変化した場合に、その特性変化による騒音制御効果の悪化を抑えるような制御手段を用いるため、騒音制御効果が悪化することで乗員の感じる不快感を低減することができる。 In addition, when the occupant position, the temperature of the vehicle body and the passenger compartment change, and the transfer characteristics of the control space from the wave application section change, control means that suppresses the deterioration of the noise control effect due to the change in the characteristics is used. The uncomfortable feeling felt by the occupant can be reduced by the deterioration of the control effect.
また、構造物内の人員位置変動によって加速度センサ出力特性が変化しやすい波動印加部にテスト信号を印加しているので、伝達特性から乗員位置を判別しやすくなる。このため、より適切に制御手段を変更することができ、特性変化による騒音制御効果の悪化を抑え、乗員の感じる不快感を低減することができる。 In addition, since the test signal is applied to the wave application unit in which the acceleration sensor output characteristic is likely to change due to the change in the position of the person in the structure, the position of the passenger can be easily determined from the transfer characteristic. For this reason, a control means can be changed more appropriately, the deterioration of the noise control effect by a characteristic change can be suppressed, and the discomfort which a passenger | crew feels can be reduced.
また、テスト信号は、構造物内に設置されている座席の、下面または背面に配置された波動印加部に印加することにより、乗員位置による伝達特性の違いが大きいため、伝達特性から乗員位置を判別しやすくなり、より適切に制御手段を変更できる。 In addition, since the test signal is applied to the wave application unit located on the lower or rear surface of the seat installed in the structure, there is a large difference in transfer characteristics depending on the passenger position. It becomes easy to discriminate and the control means can be changed more appropriately.
また、テスト信号は、構造物および構造物内の温度変化によって加速度センサ出力特性が変化しやすい波動印加部に印加しているので、車体および車室内温度の変化による伝達特性の違いが大きいため、伝達特性から乗員位置を判別しやすくなる。 In addition, because the test signal is applied to the structure and the wave application unit where the acceleration sensor output characteristics are likely to change due to temperature changes in the structure, there is a large difference in transmission characteristics due to changes in the body temperature and the cabin temperature. It becomes easier to determine the occupant position from the transfer characteristics.
また、予め人員位置ごとの加速度センサ出力特性をメモリに記憶しておき、テスト信号による加速度センサ出力特性と比較することで、人員位置を推定しているので、メモリに記憶している伝達特性と、現在の伝達特性とから乗員位置を判別しやすくなる。 In addition, since the acceleration sensor output characteristics for each personnel position are stored in the memory in advance and the personnel position is estimated by comparing with the acceleration sensor output characteristics based on the test signal, the transfer characteristics stored in the memory are This makes it easier to determine the occupant position from the current transmission characteristics.
また、加速度センサ出力特性から推定した人員位置に基づき、制御空間を変更しているので、騒音制御を乗員がいる空間に集中できるようになり、より効果的に騒音制御を行うことができる。 Further, since the control space is changed based on the personnel position estimated from the acceleration sensor output characteristics, the noise control can be concentrated in the space where the passenger is present, and the noise control can be performed more effectively.
また、予め構造物及び構造物内の温度毎の加速度センサ出力特性を記憶しておき、テスト信号による加速度センサ出力特性と比較することで、車体および車室内温度を判別しやすくなり、構造物の状態変化による騒音制御効果の悪化を抑え、乗員の感じる不快感を低減することができる。 Also, the acceleration sensor output characteristics for each temperature in the structure and the structure are stored in advance, and by comparing with the acceleration sensor output characteristics by the test signal, it becomes easier to discriminate the vehicle body temperature and the cabin temperature. The deterioration of the noise control effect due to the state change can be suppressed, and the discomfort felt by the occupant can be reduced.
また、テスト信号は、複数の周波数成分を含むことにより、乗員位置を特定する際に、比較する周波数帯が増えるため、より正確に乗員位置を検出できるようになる。この結果、より適切に制御手段を変更できるようになり、特性変化による騒音制御効果の悪化を抑え、乗員の感じる不快感を低減することができる。 Further, since the test signal includes a plurality of frequency components, the frequency band to be compared increases when the occupant position is specified, so that the occupant position can be detected more accurately. As a result, the control means can be changed more appropriately, the deterioration of the noise control effect due to the characteristic change can be suppressed, and the discomfort felt by the occupant can be reduced.
また、テスト信号は、複数のピエゾアクチュエータ(波動印加部)に印加することにより、乗員位置を特定する際に、比較する伝達特性が増えるため、より正確に乗員位置を検出できるようになる。この結果、より適切に制御部を変更できるようになり、構造物の状態変化による騒音制御効果の悪化を抑え、乗員の感じる不快感を低減することができる。 Further, by applying the test signal to a plurality of piezo actuators (wave application units), the transmission characteristics to be compared are increased when specifying the occupant position, so that the occupant position can be detected more accurately. As a result, the control unit can be changed more appropriately, the deterioration of the noise control effect due to the state change of the structure can be suppressed, and the discomfort felt by the occupant can be reduced.
また、テスト信号は、人員位置や温度によらず波動印加部から制御空間音圧までの伝達特性のゲインが低い周波数信号とすることで、テスト信号を印加して伝達特性を同定する際に、テスト信号が騒音になりにくくなり、乗員の感じる不快感を低減することができる。 In addition, the test signal is a frequency signal having a low transfer characteristic gain from the wave application unit to the control space sound pressure regardless of the position and temperature of the person, so that when the test signal is applied and the transfer characteristic is identified, The test signal is less likely to be noise, and the discomfort felt by the occupant can be reduced.
また、キーオン時に可聴帯域外のテスト信号を印加することにより、伝達特性を同定する際に、テスト信号が騒音にならなく、乗員の感じる不快感を低減することができる。 In addition, by applying a test signal outside the audible band at the time of key-on, the test signal does not become noise when the transfer characteristic is identified, and the discomfort felt by the occupant can be reduced.
次に、本発明に係る騒音低減装置の実施例3を説明する。実施例3の全体構成は、図4に示した実施例1,2と同様である。尚、実施例1,2と共通する部分は同じ符号を付与して、重複する説明を省略する。 Next, a third embodiment of the noise reduction device according to the present invention will be described. The overall configuration of the third embodiment is the same as that of the first and second embodiments shown in FIG. In addition, the same code | symbol is provided to the part which is common in Example 1, 2, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図12は、本発明に係る騒音低減装置の実施例3における制御部30も含めた騒音制御系のブロック図を示す。図12において、dはタイヤ加振力に起因した加速度センサ4の位置での振動、αは制御部30の入力である加速度センサ4の加速度検出信号、uは、制御部30がピエゾアクチュエータ5へ出力する制御指令信号、SPLは制御空間の音圧、C(s) は制御部30の伝達関数、Gd-SPL(s)は、タイヤ加振力による振動dから制御空間音圧SPLへの伝達関数、Gu-α(s)は、制御指令信号uから加速度検出信号αへの伝達関数、Gu-SPL(s)は、制御指令信号uから制御空間音圧SPLへの伝達関数である。
FIG. 12 shows a block diagram of a noise control system including the
図12に示すように、制御指令信号uで駆動されたピエゾアクチュエータ5の振動は、は、伝達関数Gu-α(s)で表される特性でフロアパネル3を伝播し、タイヤ2からの振動dが加わって、加速度検出信号αとして検出され、制御部30に入力される。また、制御指令信号uで駆動されたピエゾアクチュエータ5の振動は、伝達関数Gu-SPL(s)で表される特性でフロアパネルと車室内空間を伝播し、制御空間6での制御音となる。この制御音は、タイヤ加振力に起因したセンサ位置での振動dから伝達関数Gd-SPL(s)を介して表現される制御空間6でのロードノイズ騒音に作用し、この騒音を低減させる。
As shown in FIG. 12, the vibration of the piezo actuator 5 driven by the control command signal u propagates through the floor panel 3 with the characteristic represented by the transfer function Gu-α (s), and the vibration from the
ピエゾアクチュエータ5の入力である制御指令信号uから制御空間音圧SPLまでの伝達関数Gu-SPL(s)は、車体や車内空間の温度に応じて変化する。よって、制御部30の設計時に仮定した温度と実際の温度が異なれば、伝達関数Gu-SPL(s)に変化が生じ、制御空間6での制御音が所望の制御音からずれるため、騒音制御に誤差が生じて、制御空間6での騒音低減効果が低下し、制御空間6近傍の乗員に不快感を与える可能性がある。また、この伝達関数の変化は車体と車内空間の温度によるために、伝達関数の変化を引き起こす温度変化を測定するためには、温度センサを車体及び車内空間に複数個所設置する必要がありコストが上昇する。さらに、伝達関数Gu-SPL(s)の入出力信号を計測して、これら信号の関係から伝達関数Gu-SPL(s)の変化を同定する方法が考えられるが、本実施例では制御空間6にマイクを設置しないため、この方法も使えない。
The transfer function Gu-SPL (s) from the control command signal u, which is an input of the piezo actuator 5, to the control space sound pressure SPL changes according to the temperature of the vehicle body or the interior space. Therefore, if the temperature assumed at the time of designing the
ここで、図3(b)に示したように、ピエゾアクチュエータ5(波動印加部)の入力である制御指令信号uから加速度センサ4の加速度検出信号αまでの伝達関数Gu-α(s)も車体の温度に応じて変化し、伝達関数Gu-SPL(s)と伝達関数Gu-α(s)の温度変化には関連性があることがわかっている。 Here, as shown in FIG. 3B, the transfer function Gu-α (s) from the control command signal u, which is the input of the piezo actuator 5 (wave application unit), to the acceleration detection signal α of the acceleration sensor 4 is also obtained. It changes according to the temperature of the vehicle body, and it is known that there is a relationship between the temperature changes of the transfer function Gu-SPL (s) and the transfer function Gu-α (s).
そこで本実施例では、制御指令信号uと加速度検出信号αとから、伝達関数Gu-α(s)の温度変化を同定し、この関連性を使って、伝達関数GGu-α(s)の変化から伝達関数Gu-SPL(s)の温度変化を推定し、この変化に応じて制御部30を調整することで、マイクや温度センサを用いることなく、温度変化による制御効果の悪化を抑制することができ、制御空間6近傍の乗員の不快感を低減できる。
Therefore, in this embodiment, the temperature change of the transfer function Gu-α (s) is identified from the control command signal u and the acceleration detection signal α, and the change of the transfer function GGu-α (s) is used using this relationship. From this, the temperature change of the transfer function Gu-SPL (s) is estimated, and the
図13は、本実施例3で前提とする加速度センサ4と、ピエゾアクチュエータ5と制御空間6の数を定義する図である。図13に示すように、加速度センサ4は、4a、4b、4c、4dの4つ、ピエゾアクチュエータ5は、5a、5b、5cの3つ、制御空間は6a、6bの2つを前提とする。このように、複数のタイヤ加振力と複数の加速度センサと複数のピエゾアクチュエータと複数の制御空間が存在する場合、それぞれの加速度センサでは、すべてのタイヤ加振力とすべてのピエゾアクチュエータ波動による振動とが重なり合って検出され、それぞれの制御空間6a,6bでは、すべてのタイヤ加振力とすべてのピエゾアクチュエータ波動による音とが重なり合って発生する。
FIG. 13 is a diagram that defines the number of acceleration sensors 4, piezoelectric actuators 5, and control spaces 6 that are assumed in the third embodiment. As shown in FIG. 13, the acceleration sensor 4 is premised on four of 4a, 4b, 4c and 4d, the piezoelectric actuator 5 is premised on three of 5a, 5b and 5c, and the control space is premised on two of 6a and 6b. . As described above, when there are a plurality of tire excitation forces, a plurality of acceleration sensors, a plurality of piezoelectric actuators, and a plurality of control spaces, each acceleration sensor has a vibration caused by all the tire excitation forces and all the piezoelectric actuator waves. Are detected in an overlapping manner, and in each of the
なお、加速度センサとピエゾアクチュエータと制御空間の数は、図13に示した数に限定されるものではない。加速度センサ4の数は一般に振動源であるタイヤ2の数より多いことが必要とされる。フロアパネル3上の具体的な加速度センサ4の数および設置位置は、各加速度センサ4と制御空間6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)決定すればよい。
Note that the number of acceleration sensors, piezoelectric actuators, and control spaces is not limited to the number shown in FIG. The number of acceleration sensors 4 is generally required to be larger than the number of
ピエゾアクチュエータ5は、制御空間6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3の適切な位置に貼り付けられる。 A sufficient number of piezoelectric actuators 5 are attached to appropriate positions on the floor panel 3 of the vehicle body in order to reduce noise in the control space 6.
制御空間6は、例えば予めいくつかの制御空間候補を設定しておき、車室内の乗員位置を検出する座席圧力センサや赤外線センサなどを用いて、乗員位置に近い候補を制御空間として適切に選択すればよい。また、センサを使わずとも、予め所定の空間を制御空間と定めてもよい。 For the control space 6, for example, several control space candidates are set in advance, and a candidate close to the occupant position is appropriately selected as a control space using a seat pressure sensor or an infrared sensor that detects the occupant position in the passenger compartment. do it. Further, a predetermined space may be determined as a control space in advance without using a sensor.
以上に加えて、フロアパネル3を発生源とする騒音が制御対象としてすべて含まれるため、エンジン騒音の一部や車体底部を流れる空気が発生する風切音についても同様に扱うことができる。 In addition to the above, since all noises generated from the floor panel 3 are included as control targets, part of the engine noise and wind noise generated by the air flowing through the bottom of the vehicle body can be handled in the same manner.
また、本発明の効果の範囲はフロアパネル3の振動による騒音低減の範疇にはとどまらず、例えばダッシュパネルやフロントガラス、さらにルーフパネル(いずれも図示省略)といった同じメカニズムで発生する車室内の騒音発生源に対しても、本発明を当該部位に対して用いるようにすれば、同様の効果を得ることが可能である。 Further, the scope of the effect of the present invention is not limited to the category of noise reduction due to vibration of the floor panel 3, but for example, noise in the passenger compartment generated by the same mechanism such as a dash panel, a windshield, and a roof panel (both not shown). The same effect can be obtained for the generation source if the present invention is used for the site.
本実施例による騒音低減装置の全体略図は、図4に示した実施例1と同様である。図4中の制御指令信号算出部33の本実施例における制御ブロック図を図14に示す。
The overall schematic diagram of the noise reduction apparatus according to this embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. FIG. 14 shows a control block diagram of this embodiment of the control command
本実施例の制御指令信号算出部33は、加速度検出信号に基づいて所定空間音圧を低減する騒音制御部41と、ピエゾアクチュエータ5(波動印加手段)にテスト信号を入力した場合におけるテスト信号から加速度検出信号までの振動伝達特性の変化を推定または検出する振動特性変化推定部42と、前記推定または検出された振動伝達特性の変化に基づいて、ピエゾアクチュエータ5入力から所定空間音圧への音振特性変化を推定する音振特性変化推定部43と、前記音振特性変化に応じて、騒音制御部41の特性を変更する特性変化補償部44と、騒音制御部41の出力とテスト信号とを加算する加算部45と、を備えている。
The control command
本実施例では、この制御指令信号算出部33をいわゆるディジタルコンピュータ上に実装し、例えば1msecの制御周期毎に演算が実行される。このディジタルコンピュータは、例えば、CPUとプログラムROMと作業用RAMと入出力インタフェースとを備える。
In this embodiment, the control command
騒音制御部41では、加速度センサ4が検出した加速度検出信号αから、制御指令信号算出部33の伝達特性Cを用いて、制御空間6における騒音を低減するようにピエゾアクチュエータ5への騒音制御指令値ucを算出する。加速度検出信号αと騒音制御指令値ucとの関係は、次の式(2),(3)で表される。
The noise control unit 41 uses the transmission characteristic C of the control command
x=Ac×x+Bc×α …(2)
uc =Cc×x+Dc×α …(3)
ここで、Ac 、Bc 、Cc 、Dc が制御指令信号算出部33の伝達特性Cを表すパラメータであり、騒音制御指令値ucは式(2)と式(3)を用いて加速度検出信号αから計算される。
x = Ac × x + Bc × α (2)
uc = Cc × x + Dc × α (3)
Here, Ac, Bc, Cc and Dc are parameters representing the transfer characteristic C of the control command
振動特性変化推定部42では、アクチュエータへの騒音制御指令値ucに加えるテスト信号usを設定し、テスト信号usと加速度検出信号αとに基づいて、テスト信号usから加速度検出信号αまでの伝達関数を同定する。騒音制御指令値ucとテスト信号usとアクチュエータ入力信号uとの関係は次の式(4)で表される。
The vibration characteristic
u=uc +us …(4)
よって、この線形関係から、テスト信号usから加速度検出信号αまでの伝達関数は、アクチュエータ入力信号uから加速度検出信号αまでの伝達関数Gu-α(s)に等しい。
u = uc + us (4)
Therefore, from this linear relationship, the transfer function from the test signal us to the acceleration detection signal α is equal to the transfer function Gu−α (s) from the actuator input signal u to the acceleration detection signal α.
そこで、ピエゾアクチュエータ5a〜5cのうちいずれか1つに、例えばテスト信号としてホワイトノイズを入力して、このホワイトノイズといずれか1つの加速度センサ4a〜4dの出力とから、テスト信号を印加したピエゾアクチュエータ入力から選択した加速度センサ出力への伝達関数Gu-α(s)を求める。次いで、求めた伝達関数Gu-α(s)と、予めメモリに記憶した各温度毎の伝達関数とを比較し、最も適合する伝達関数の温度を求める。次いで、騒音制御部41を設計した際の前提温度と求めた温度との温度差を特徴量として、音振特性変化推定部43に出力する。
Therefore, for example, white noise is input as a test signal to any one of the
また、特性変化補償部44で騒音制御部41変更の必要性を求めるために、すべてのピエゾアクチュエータ5から加速度センサ4までの伝達関数Gu-α(s)を測定し、特性変化補償部44へ出力する。
Further, in order to determine the necessity of changing the noise control unit 41 by the characteristic
ここで、テスト信号はホワイトノイズに限定されるものではなく、温度変化などによるピエゾアクチュエータ入力から加速度センサ出力への伝達関数Gu-α(s)の変化を推定できるものならよい。例えば、単一周波数もしくはあるバンド幅の正弦波信号を入力し、この周波数を徐々に変化させて、対象とする全周波数帯で伝達関数Gu-α(s)を測定してもよい。 Here, the test signal is not limited to white noise, and any test signal that can estimate the change of the transfer function Gu-α (s) from the piezo actuator input to the acceleration sensor output due to a temperature change or the like may be used. For example, a sine wave signal having a single frequency or a certain bandwidth may be input, and this frequency may be gradually changed to measure the transfer function Gu-α (s) in the entire frequency band of interest.
また、このような単一周波数もしくはあるバンド幅の正弦波信号を全周波数帯ではなく、伝達関数Gu-α(s)の変化を推定するに足る周波数に限定して出力してもよい。 Further, such a sine wave signal having a single frequency or a certain bandwidth may be output not limited to the entire frequency band but limited to a frequency sufficient to estimate the change of the transfer function Gu-α (s).
例えば、図15に示した周波数ωのように、音振特性ゲインが反共振点近傍で、振動特性ゲインから温度変化を読み取れるような周波数に限定してテスト信号を出力すると、制御空間6近傍のテスト信号による騒音を小さくしながら、周波数ωでの伝達関数Gu-α(s)の変化を推定できるので、テスト信号騒音による乗員の不快感を低減できる。 For example, when the test signal is output only at a frequency at which the sound vibration characteristic gain is near the anti-resonance point and the temperature change can be read from the vibration characteristic gain as in the frequency ω shown in FIG. Since the change of the transfer function Gu-α (s) at the frequency ω can be estimated while reducing the noise due to the test signal, the passenger's discomfort due to the test signal noise can be reduced.
他にも、テスト信号出力前の加速度センサ検出信号周波数特性の反共振周波数近傍の周波数ωでテスト信号を出力すると、テスト信号のS/N比を上げられるので、伝達関数Gu-α(s)の推定精度が上がり、例えば温度変化による騒音変化の補償精度が上がり、乗員の不快感をより低減できる。 In addition, if the test signal is output at a frequency ω in the vicinity of the anti-resonance frequency of the acceleration sensor detection signal frequency characteristic before the test signal is output, the S / N ratio of the test signal can be increased, so that the transfer function Gu-α (s) For example, the accuracy of compensation for noise changes due to temperature changes is increased, and passenger discomfort can be further reduced.
そして、周波数ωでの伝達関数Gu-α(s)の変化から、例えば温度変化を読み取り、特徴量として出力してもよい。そして、例えば、予めメモリに保存しておいた温度ごとの伝達関数Gu-α(s)の周波数特性から、今の温度に対応した伝達関数Gu-α(s)の周波数特性を選んで特性変化補償部44へ出力するとよい。
Then, for example, a temperature change may be read from the change of the transfer function Gu-α (s) at the frequency ω and output as a feature amount. For example, the frequency change of the transfer function Gu-α (s) corresponding to the current temperature is selected from the frequency characteristics of the transfer function Gu-α (s) for each temperature stored in the memory in advance. It may be output to the
なお、特徴量は温度変化に限定されず、伝達関数Gu-α(s)と伝達関数Gu-SPL とを関連性を持って変化させる他の因子であってもよい。
また、テスト信号を用いずに、騒音制御信号ucをテスト信号と考えてもよい。
Note that the feature amount is not limited to a temperature change, and may be another factor that changes the transfer function Gu-α (s) and the transfer function Gu-SPL with relevance.
Further, the noise control signal uc may be considered as the test signal without using the test signal.
また、テスト信号は、窓明け時やオーディオ出力時に行うと、テスト信号による制御空間での騒音をマスキングでき、乗員の不快感を減らすことができる。更に、テスト信号レベルをオーディオのボリューム以下にすると、なお効果的である。また、テスト信号は車両の停止時に出力すると、路面からの入力が入らないので、テスト信号のS/N比が向上し、伝達特性の同定精度があがる。 Further, when the test signal is generated at the time of opening a window or at the time of audio output, noise in the control space by the test signal can be masked, and passenger discomfort can be reduced. Furthermore, it is still effective to set the test signal level below the audio volume. Further, when the test signal is output when the vehicle is stopped, no input from the road surface is input, so the S / N ratio of the test signal is improved and the identification accuracy of the transfer characteristic is improved.
音振特性変化推定部43では、振動特性変化推定部42から入力した特徴量に応じて、予めメモリに保存しておいた伝達関数Gu-SPL を特性変化補償部44へ出力する。例えば、特徴量が温度の場合には、温度毎に用意した伝達関数Gu-SPL から、温度に応じて選択して出力するとよい。
The sound vibration characteristic
特性変化補償部44では、振動特性変化推定部42から入力した伝達関数Gu-α(s)と、音振特性変化推定部43から入力した伝達関数Gu-SPL と、現時刻で用いている騒音制御部41の伝達関数C(s) と、予め取得してメモリに保存してある外乱dから制御空間音圧への伝達関数Gd-SPL と、加速度検出信号とを用いて、図12に示したブロック図で、伝達関数Gu-α(s)と伝達関数Gu-SPL との特性変化時の制御性能変化を求め、例えば、騒音低減効果が所定値を下回ったら、騒音低減効果を上げるために騒音制御部41を変更する。ここで所定値は、例えば、セダン系乗用車の2クラス上の静寂度と言われる3dBとすればよいが、この値に限定されるものではない。
In the
なお、ブロック図に入力する外乱d(タイヤ加振力による振動)と、制御指令信号uと、加速度検出信号αとの関係は次の式(5)で表される。 The relationship between the disturbance d (vibration caused by the tire excitation force), the control command signal u, and the acceleration detection signal α input to the block diagram is expressed by the following equation (5).
α=d+Gu-α ×u …(5)
よって、この式(5)を用いて、ブロック図に入力する外乱dは、制御指令信号uと加速度検出信号αから求められる。
α = d + Gu−α × u (5)
Therefore, the disturbance d inputted to the block diagram is obtained from the control command signal u and the acceleration detection signal α using this equation (5).
制御部30は、例えば以下に示すH2制御を用いて再設計される。先ず、図12に示した騒音制御系から、伝達関数C(s) と伝達関数Gu-α(s)とを抜き取り、図16に示すように変形する。ここで、Wc(s) は、ピエゾアクチュエータ出力の重み関数、uは、制御指令信号、yは加速度検出信号である。Gu-α(s)を抜き取るのは、制御指令信号uから加速度検出信号αへの振動回り込みがないものとして伝達関数C0(s) を設計するためである。
The
図16に示す一般化プラントを用いてH2制御で設計すれば、外乱d(タイヤ加振力による振動)からz1およびz2へのH2ノルムを最小化するように伝達関数C(s) が設計されるので、ロードノイズを低減するような伝達関数C0(s) が得られる。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。 When designing with H2 control using the generalized plant shown in FIG. 16, the transfer function C (s) is designed so as to minimize the H2 norm from disturbance d (vibration caused by tire excitation force) to z1 and z2. Therefore, a transfer function C0 (s) that reduces road noise is obtained. For H2 control, see Active Structural Acoustic Control in a car cabin using a virtual sound sensing method, Mens Remy Shell (Nissan Motor), Yoshiro Takamatsu, Satoshi Deguchi, Haruki Yashiro, Dynamics and Design Conference 2006 (D & D2006).
実際には、ピエゾアクチュエータ指令値となる制御指令信号uから加速度検出信号αへの振動回り込みがあるので、この回り込みを排除するために、図17に示すように、式(5)に示す関係を用いて、伝達関数Gu-α(s)の推定モデルeGu-α(s)を用いて、制御指令信号uからの回り込み量を推定し、加速度検出信号αから引くことで、騒音制御部41の伝達関数C0(s)の入力である外乱dを抽出する。よって、図17に示すように、騒音制御部41の伝達関数C0(s) と推定モデルeGu-α の組み合わせを騒音制御部41の伝達関数C(s) とする。これにより、伝達関数Gu-α(s)の変化による制御効果の悪化も抑えることができる。 Actually, there is a vibration wraparound from the control command signal u, which is a piezo actuator command value, to the acceleration detection signal α. Therefore, in order to eliminate this wraparound, as shown in FIG. By using the estimation model eGu-α (s) of the transfer function Gu-α (s), the amount of sneak from the control command signal u is estimated and subtracted from the acceleration detection signal α. A disturbance d, which is an input of the transfer function C0 (s), is extracted. Therefore, as shown in FIG. 17, the combination of the transfer function C0 (s) of the noise control unit 41 and the estimated model eGu-α is set as the transfer function C (s) of the noise control unit 41. Thereby, the deterioration of the control effect due to the change of the transfer function Gu-α (s) can also be suppressed.
なお、騒音制御部41の変更方法は、この方法に限定されるものではなく、以上の設計を例えば温度などの特徴量毎に行って予めメモリに保存しておき、この特徴量に応じて騒音制御部41を選択してもよい。 Note that the method of changing the noise control unit 41 is not limited to this method, and the above design is performed for each feature quantity such as temperature, for example, and stored in the memory in advance. The control unit 41 may be selected.
以上の騒音制御部41設計を行うと、伝達関数Gu-α(s)と伝達関数Gu-SPL の周波数特性も考慮して騒音制御部41を変更するので、例えば温度変化による制御後の騒音の上昇のみならず、音質変化も補償するとができる。 When the noise control unit 41 is designed as described above, the noise control unit 41 is changed in consideration of the frequency characteristics of the transfer function Gu-α (s) and the transfer function Gu-SPL. It can compensate not only for the rise, but also for sound quality changes.
次に図18のフローチャートを参照して、制御指令信号算出部33で実行される演算を説明する。ステップS301では、上記振動特性変化推定部42の説明で示した振動特性同定の演算を行い、ステップS302に進む。
Next, the calculation executed by the control command
ステップS302では、上記音振特性変化推定部43の説明で示した演算を行い、ステップS303に進む。
In step S302, the calculation described in the description of the sound vibration characteristic
ステップS303では、上記特性変化補償部44の説明で示したように、例えば温度変化による騒音低減効果の変化をシミュレーションで推定し、ステップS304に進む。
In step S303, as shown in the description of the characteristic
ステップS304では、上記特性変化補償部44の説明で示したように、ステップS303で推定した騒音低減効果が所定値以下ならば、騒音低減効果を上げるためにステップS305に進み騒音制御部41を変更し、推定した騒音低減効果が所定値以下でなければ現状維持のためステップS306に進む。
In step S304, as shown in the description of the characteristic
ステップS305では、上記特性変化補償部44の説明で示したように、例えば温度変化による騒音低減効果の減少を補償するために騒音制御部41を変更し、ステップS306に進む。
In step S305, as shown in the description of the characteristic
ステップS306では、騒音制御部41が加速度検出信号αに基づいて制御指令信号uを演算して処理を終える。 In step S306, the noise control unit 41 calculates the control command signal u based on the acceleration detection signal α and ends the process.
以上説明した実施例3によれば、波動印加部(ピエゾアクチュエータ)から所定空間音圧までの音振特性及び振動伝達特性の温度変化特性が図3に示したように、温度が高いほどゲインが高くなるという関連性を用いて、波動印加部にテスト信号を入力した場合の加速度センサ出力への振動伝達特性の変化を計測し、この変化から波動印加部入力から所定空間音圧への音振特性変化を推定することで、例えば温度変化による車体の固体伝播の変化も含めた音振特性変化を推定することができる。そして、この音振特性変化に応じて騒音制御部を変更するので、温度センサ等を設けることなく、温度変化などによる騒音低減効果の低下を抑制でき、騒音悪化による乗員の不快感を低減できるという効果がある。 According to the third embodiment described above, the temperature change characteristics of the sound vibration characteristic and the vibration transfer characteristic from the wave applying unit (piezo actuator) to the predetermined spatial sound pressure are as shown in FIG. Using this relationship, the vibration transfer characteristics change to the acceleration sensor output when a test signal is input to the wave application unit is measured, and the sound vibration from the wave application unit input to the specified spatial sound pressure is measured from this change. By estimating the characteristic change, for example, it is possible to estimate a sound vibration characteristic change including a change in solid propagation of the vehicle body due to a temperature change. And since the noise control unit is changed according to this sound vibration characteristic change, it is possible to suppress a decrease in noise reduction effect due to a temperature change or the like without providing a temperature sensor or the like, and to reduce passenger discomfort due to noise deterioration. effective.
また実施例3によれば、テスト信号は、構造物の音振特性の反共振周波数近傍で発生させるので、テスト信号騒音による乗員の不快感を低減できるという効果がある。 Further, according to the third embodiment, since the test signal is generated in the vicinity of the anti-resonance frequency of the sound vibration characteristic of the structure, there is an effect that occupant discomfort due to the test signal noise can be reduced.
さらに実施例3によれば、テスト信号は、テスト信号入力前の加速度センサ出力信号周波数特性の反共振周波数近傍で発生させるので、テスト信号入力時の加速度検出信号のS/N比を上げて、伝達関数Gu-α(s)の推定精度が上がり、例えば温度変化による騒音変化の補償精度を向上させ、乗員の不快感をより低減できるという効果がある。 Further, according to the third embodiment, the test signal is generated in the vicinity of the anti-resonance frequency of the acceleration sensor output signal frequency characteristic before the test signal is input, so that the S / N ratio of the acceleration detection signal when the test signal is input is increased, The estimation accuracy of the transfer function Gu-α (s) is increased, and for example, there is an effect that the compensation accuracy of noise change due to temperature change can be improved, and passenger discomfort can be further reduced.
1 車体
2 タイヤ
3 フロアパネル
4 加速度センサ(振動検出手段)
5 ピエゾアクチュエータ(波動印加手段)
6 制御空間
30 制御部
31 増幅器
32 A/D変換部
33 制御指令信号算出部
331 伝達特性同定部
332 状態推定部
333 特性変更部
334 テスト信号発生部
335 制御指令信号生成フィルタ
336 加算部
34 D/A変換部
35 増幅部
41 騒音制御部
42 振動特性変化推定部
43 音振特性変化推定部
44 特性変化補償部
45 加算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
5 Piezo actuators (wave application means)
6 control
Claims (17)
前記構造物に波動を加える波動印加手段と、
前記振動検出手段の検出信号に応じて前記波動印加手段に供給する駆動信号を生成して、前記波動印加手段から前記構造物に制御波動を印加することで、前記構造物の振動、騒音の少なくとも一方を低減させる制御手段と、
を備えた騒音低減装置において、
前記制御手段は、
前記波動印加手段にテスト信号を入力した場合における該テスト信号から前記検出信号までの伝達特性を同定する伝達特性同定手段と、
前記伝達特性に応じて前記構造物の状態を推定する状態推定手段と、
前記推定された状態に応じて前記駆動信号の特性を変更する特性変更手段と、
を備えたことを特徴とする騒音低減装置。 Vibration detecting means for detecting the vibration of the structure;
Wave applying means for applying a wave to the structure;
By generating a drive signal to be supplied to the wave applying means according to the detection signal of the vibration detecting means, and applying a control wave to the structure from the wave applying means, at least vibration and noise of the structure Control means to reduce one,
In a noise reduction device equipped with
The control means includes
A transfer characteristic identifying means for identifying a transfer characteristic from the test signal to the detection signal when a test signal is input to the wave applying means;
State estimating means for estimating the state of the structure according to the transfer characteristics;
Characteristic changing means for changing the characteristic of the drive signal in accordance with the estimated state;
A noise reduction device comprising:
前記構造物内に設置されている座席の、下面または背面に配置された波動印加手段であることを特徴とする請求項4に記載の騒音低減装置。 The wave applying means for supplying the test signal includes:
5. The noise reduction device according to claim 4, wherein the noise reduction device is a wave applying unit disposed on a lower surface or a rear surface of a seat installed in the structure.
予め記憶した人員位置毎の検出信号の出力特性と、前記テスト信号を前記波動印加手段に供給したときの前記検出信号の出力特性とを比較し、最も出力特性の近い人員位置を推定することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の騒音低減装置。 The state estimating means includes
Comparing the output characteristics of the detection signal for each personnel position stored in advance with the output characteristics of the detection signal when the test signal is supplied to the wave applying means, and estimating the personnel position closest to the output characteristics. The noise reduction device according to claim 4 or 5, characterized by the above.
前記構造物に波動を加える波動印加手段と、
前記振動検出手段の検出信号に応じて前記波動印加手段に供給する駆動信号を生成して、前記波動印加手段から前記構造物に制御波動を印加することで、前記構造物の振動、騒音の少なくとも一方を低減させる騒音制御手段と、
を備えた騒音低減装置において、
前記波動印加手段にテスト信号を入力した場合における該テスト信号から前記検出信号までの振動伝達特性の変化を推定または検出する振動特性変化推定手段と、
前記推定または検出された振動伝達特性の変化に基づいて、波動印加手段入力から所定空間音圧への音振特性変化を推定する音振特性変化推定手段と、
前記音振特性変化に応じて、前記騒音低減手段の特性を変更する特性変化補償手段と、
を備えたことを特徴とする騒音低減装置。 Vibration detecting means for detecting the vibration of the structure;
Wave applying means for applying a wave to the structure;
By generating a drive signal to be supplied to the wave applying means according to the detection signal of the vibration detecting means, and applying a control wave from the wave applying means to the structure, at least vibration and noise of the structure Noise control means to reduce one,
In a noise reduction device equipped with
Vibration characteristic change estimating means for estimating or detecting a change in vibration transfer characteristics from the test signal to the detection signal when a test signal is input to the wave applying means;
Sound vibration characteristic change estimating means for estimating a sound vibration characteristic change from the wave applying means input to a predetermined spatial sound pressure based on the estimated or detected change of the vibration transfer characteristic;
A characteristic change compensating means for changing a characteristic of the noise reducing means in accordance with the sound vibration characteristic change;
A noise reduction device comprising:
前記構造物に試験波動を印加した場合の前記検出信号に基づいて、試験波動から検出信号までの伝達特性を同定し、
前記伝達特性に応じて前記構造物の状態を推定し、
前記推定した状態に応じて前記構造物に印加する波動の特性を変更することを特徴とする騒音低減方法。 In a noise reduction method for reducing at least one of vibration and noise of the structure by applying a wave to the structure according to a detection signal that detects vibration of the structure,
Based on the detection signal when a test wave is applied to the structure, the transfer characteristic from the test wave to the detection signal is identified,
Estimating the state of the structure according to the transfer characteristics;
A noise reduction method comprising changing a characteristic of a wave applied to the structure according to the estimated state.
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- 2009-02-12 JP JP2009029724A patent/JP2010184586A/en active Pending
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