JP2010202081A - Active vibration and noise control device - Google Patents

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JP2010202081A JP2009051029A JP2009051029A JP2010202081A JP 2010202081 A JP2010202081 A JP 2010202081A JP 2009051029 A JP2009051029 A JP 2009051029A JP 2009051029 A JP2009051029 A JP 2009051029A JP 2010202081 A JP2010202081 A JP 2010202081A
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Yoshiro Takamatsu
吉郎 高松
Shinichiro Jo
新一郎 城
Noriaki Fujiki
教彰 藤木
Yoshitaka Deguchi
欣高 出口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an active vibration and noise control device capable of continuing a noise reduction control without giving a sense of incongruity even if an environment around a structure such as the state of a road surface on which a vehicle travels is changed. <P>SOLUTION: A plurality of acceleration sensors 10a-10d and actuators 20a, 20b which apply wave motion into a cabin are installed in the cabin. A control instruction value calculation part 32 is provided to control the outputs of the actuators 20a, 20b so that the noise in the control space 100 inside the cabin can be reduced according to the output signals of the acceleration sensors 10a-10d. When the frequency characteristics of the output signals of the acceleration sensors 10a-10d are varied, the control instruction value calculation part 32 controls the outputs of the actuators 20a, 20b so that the noise in the control space nears desired frequency characteristics. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両等の構造体の内部に生じる騒音を、波動を出力することにより低減する技術に関する。   The present invention relates to a technique for reducing noise generated in a structure such as a vehicle by outputting a wave.

従来より、車両の車室内において車両の走行に伴い発生する騒音を計測し、その騒音を打ち消すような音波を発生して騒音を低減する騒音制御装置や騒音制御方法が提案されている。例えば、車両の車体の振動を検出するための振動検出手段を複数設け、検出した車体の振動に基づいて車両に設置したスピーカや加振器等のアクチュエータを作動させ、車室内の騒音を低減する騒音制御装置が提案されている(特許文献1参照)。   Conventionally, a noise control device and a noise control method have been proposed that measure noise generated as a vehicle travels in a vehicle cabin and generate sound waves that cancel the noise to reduce noise. For example, a plurality of vibration detection means for detecting the vibration of the vehicle body of the vehicle are provided, and an actuator such as a speaker or a vibrator installed in the vehicle is operated based on the detected vibration of the vehicle body to reduce the noise in the vehicle interior. A noise control device has been proposed (see Patent Document 1).

特開平8−292771号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-2922771

しかしながら、上述した特許文献1に記載された騒音制御装置を用いた場合には、適応フィルタを用いた制御を行うため、制御時の騒音の周波数特性を自在に設計することができない。従って、車両が走行する路面の状況が変化した場合には、所望の周波数帯域での騒音低減制御の効果を十分に得ることができなくなり、騒音の音質変化により乗員に不快感を与えるという虞があった。   However, when the noise control device described in Patent Document 1 described above is used, since the control using the adaptive filter is performed, the frequency characteristics of the noise during the control cannot be freely designed. Therefore, when the road surface on which the vehicle travels changes, the effect of noise reduction control in a desired frequency band cannot be sufficiently obtained, and there is a possibility that the passenger may feel uncomfortable due to a change in noise quality. there were.

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、車両が走行する路面状態等の構造物の周辺環境が変化した場合であっても違和感無く騒音低減制御を継続することにある。   The present invention has been made to solve such a conventional problem, and the object of the present invention is to feel uncomfortable even when the surrounding environment of the structure such as a road surface on which the vehicle travels changes. It is to continue noise reduction control.

本発明は、構造物上に配置され構造物の振動を検出するセンサと、構造物内の空間或いは構造物に波動を加える波動印加手段と、前記センサの出力信号に基づき、前記構造物内の制御空間における騒音を低減す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。そして、この制御手段は、前記センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音が変化した場合に、当該基準となる騒音へ近づくように前記波動印加手段による出力を調整する。   The present invention is based on a sensor disposed on a structure for detecting vibration of the structure, a wave applying means for applying a wave to a space or structure in the structure, and an output signal of the sensor. Control means for controlling the wave applying means so as to reduce noise in the control space. Then, when the reference noise corresponding to the frequency of the output signal of the sensor changes, the control means adjusts the output from the wave applying means so as to approach the reference noise.

本発明では、構造物(例えば車両)の周辺環境の変化が発生してセンサ信号の周波数特性が変化した場合であっても、制御手段で使用するパラメータを適宜調整して波動印加手段を駆動するので、違和感無く構造物内部の騒音を低減することができる。   In the present invention, even when a change in the surrounding environment of a structure (for example, a vehicle) occurs and the frequency characteristic of the sensor signal changes, the wave application unit is driven by appropriately adjusting parameters used in the control unit. Therefore, the noise inside the structure can be reduced without a sense of incongruity.

本発明に係る能動振動騒音制御装置の概略を示す説明図であり(a)は車両全体、(b)はタイヤ周辺を示す。It is explanatory drawing which shows the outline of the active vibration noise control apparatus which concerns on this invention, (a) shows the whole vehicle, (b) shows the tire periphery. 本発明に係る能動振動騒音制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the active vibration noise control apparatus which concerns on this invention. 本発明の第1実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、制御指令値算出部の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the control command value calculation part of the active vibration noise control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、制御指令値算出部による処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence by the control command value calculation part of the active vibration noise control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、切り替え指示部の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the switching instruction | indication part of the active vibration noise control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、切り替え指示部による処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence by the switching instruction | indication part of the active vibration noise control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラによる処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence by the controller of the active vibration noise control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラで用いるフィルタ係数を再計算する構成を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the structure which recalculates the filter coefficient used with a controller of the active vibration noise control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係り、車両が路面Aを走行した場合に生じる騒音の周波数特性図である。FIG. 4 is a frequency characteristic diagram of noise generated when the vehicle travels on a road surface A according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係り、車両が路面A、Bを走行した場合に生じる騒音の周波数特性図である。FIG. 4 is a frequency characteristic diagram of noise generated when the vehicle travels on road surfaces A and B according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係り、車両が路面Bを走行した場合に生じる騒音の周波数特性図である。FIG. 5 is a frequency characteristic diagram of noise generated when the vehicle travels on a road surface B according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係り、車両が路面Bを走行した場合に生じる騒音の周波数特性図である。FIG. 5 is a frequency characteristic diagram of noise generated when the vehicle travels on a road surface B according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラの詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of a controller of the active vibration noise control apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラによる処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence by the controller of the active vibration noise control apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラで用いるフィルタ係数を再計算する構成を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the structure which recalculates the filter coefficient used with a controller of the active vibration noise control apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、切り替え指示部の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the switching instruction | indication part of the active vibration noise control apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、切り替え指示部による処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence by the switching instruction | indication part of the active vibration noise control apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。車両(構造体)の外部から侵入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進入することに起因する騒音(以下、ロードノイズと称する)、走行時に空気の気流によって発生する風切音等が存在する。本実施形態では、上記の各騒音の中から主としてロードノイズの低減について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Typical causes of vehicle interior noise entering from the outside of the vehicle (structure) are engine noise caused by engine vibration and noise caused by road surface unevenness entering from tires during driving ( Hereinafter, it is referred to as road noise), and there is a wind noise generated by the air flow during traveling. In the present embodiment, reduction of road noise will be mainly described from the above noises.

図1は、車両が走行している場合の、路面の凹凸の影響による車体の振動、及びロードノイズの主な伝播経路を模式的に示す説明図であり、図1(a)はフロアパネル110と4個のタイヤ200を示した説明図、図1(b)はタイヤ200の側面図である。   FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing main propagation paths of vehicle body vibration and road noise caused by road surface unevenness when the vehicle is traveling. FIG. FIG. 1B is a side view of the tire 200. FIG.

図1(a)に示すように、4個のタイヤ200から車体に進入したロードノイズの主成分となる振動は、まず図1(b)に示す車軸120及びサスペンション130の取り付け部(図示省略)からメンバ140と称する剛性の高い梁状の部材に進入する。その後、メンバ140によって囲まれた比較的剛性の低い板状の部材であるフロアパネル110に振動が伝播し、このフロアパネル110が振動する。   As shown in FIG. 1 (a), vibrations that are the main components of road noise entering the vehicle body from the four tires 200 are first attached to the axle 120 and suspension 130 shown in FIG. 1 (b) (not shown). The member 140 enters a highly rigid beam-like member called a member 140. Thereafter, the vibration propagates to the floor panel 110, which is a plate member having a relatively low rigidity and surrounded by the member 140, and the floor panel 110 vibrates.

更に、フロアパネル110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ので、車室内の所定の空間100においてロードノイズが聞こえる。本実施形態では、煩雑さを避けるために運転席の右側耳元近傍の空間100(構造物内の制御空間)のみを騒音低減制御空間として扱う。   Furthermore, the vibration of the floor panel 110 causes air vibrations in the passenger compartment and causes a resonance phenomenon in the passenger compartment, so that road noise can be heard in a predetermined space 100 in the passenger compartment. In this embodiment, in order to avoid complexity, only the space 100 (control space in the structure) near the right ear of the driver's seat is handled as the noise reduction control space.

複数の座席や、複数の耳元空間を制御空間とする場合には適宜設定を変更すればよい。フロアパネル110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の取り付け部から進入するロードノイズの大部分は、フロアパネル110の振動に起因することが判っている。このため、フロアパネル110の振動に起因するロードノイズを打ち消すように騒音制御を行えば、ロードノイズを低減することができる。   When a plurality of seats or a plurality of ear spaces are used as the control space, the setting may be changed as appropriate. Although noise is also generated when the roof panel and window glass (both not shown) vibrate in addition to the floor panel 110, most of the road noise that enters mainly from the attachment portion of the suspension 130 is generated by the floor panel 110. It is known to be caused by vibration. For this reason, if noise control is performed so as to cancel road noise caused by vibration of the floor panel 110, road noise can be reduced.

本発明では、フロアパネル110にセンサ(後述する加速度センサ10)を配置して、このセンサの出力信号に基づいて車室内騒音の推定を行い、制御指令値生成手段により制御指令値を生成し、この制御指令値に基づいてフロアパネル110に設けたアクチュエータ(波動印加部)により発生した制御音を車室内に入力するという手法を採用する。   In the present invention, a sensor (acceleration sensor 10 to be described later) is arranged on the floor panel 110, vehicle interior noise is estimated based on the output signal of this sensor, and a control command value is generated by the control command value generating means. Based on this control command value, a method is adopted in which control sound generated by an actuator (wave application unit) provided on the floor panel 110 is input into the passenger compartment.

ここで、本発明ではセンサとしてマイクロフォンを使用せず、加速度センサ10の信号から制御空間100の騒音を推定するという方法を用いている。フロアパネル110、或いはメンバ140に設置した加速度センサ10を用いるため、制御対象としてフロアパネル110に起因するロードノイズを扱う。ここで、加速度センサ10の設置場所としてフロアパネル110、或いはメンバ140を選択したのは、車室内騒音との間のコヒーレンス(定義は後述)が高いからである。   Here, the present invention uses a method of estimating the noise of the control space 100 from the signal of the acceleration sensor 10 without using a microphone as a sensor. Since the acceleration sensor 10 installed on the floor panel 110 or the member 140 is used, road noise caused by the floor panel 110 is handled as a control target. Here, the reason why the floor panel 110 or the member 140 is selected as the installation location of the acceleration sensor 10 is that coherence with the vehicle interior noise (definition will be described later) is high.

なお、フロアパネル110やメンバ140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, since all noises generated from the floor panel 110 and the member 140 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110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、更に、ルーフパネル(いずれも図示省略)といった同一の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 110, but is 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 noise generation source if the present invention is applied to the part concerned.

図2は、本発明の第1実施形態に係る能動振動騒音制御装置の構成を概略的に示す説明図である。図2に示すように、本実施形態に係る能動振動騒音制御装置は、フロアパネル110、及びメンバ140の振動を測定するための、4個の加速度センサ10a、10b、10c、10d(以下、個々を区別する必要が無い場合には「加速度センサ10」と称する)と、フロアパネル110、或いはメンバ140に振動を与える波動印加手段としての2個のアクチュエータ20a、20b(以下、個々を区別する必要が無い場合には「アクチュエータ20」と称する)と、加速度センサ10で検出された加速度信号に基づいて車室内騒音を低減する制御指令値を算出し、アクチュエータ20の制御を行う制御装置本体30を備えている。   FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the active vibration noise control device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the active vibration noise control apparatus according to the present embodiment includes four acceleration sensors 10a, 10b, 10c, 10d (hereinafter referred to as individual) for measuring vibrations of the floor panel 110 and the member 140. If there is no need to distinguish between the two actuators 20a and 20b (hereinafter referred to as "acceleration sensor 10") as two wave applying means for applying vibration to the floor panel 110 or the member 140 If there is no such signal, it is referred to as “actuator 20”.) Based on the acceleration signal detected by the acceleration sensor 10, a control command value for reducing vehicle interior noise is calculated, and the control device main body 30 that controls the actuator 20 is obtained. I have.

ここで、本実施形態では、アクチュエータ20の一例としてピエゾアクチュエータ(Piezo-electric actuator)を用いる。また、フロアパネル110やメンバ140に設置する形態を採用せず、ダッシュパネルやフロントグラス、ドアパネル、更にルーフパネルといった部位に設置したアクチュエータを用いることも可能である。更に、車室内に設置したスピーカをアクチュエータとして用いることも可能である。   Here, in this embodiment, a piezo-electric actuator is used as an example of the actuator 20. Moreover, it is also possible to use an actuator installed in a part such as a dash panel, a front glass, a door panel, and further a roof panel, without adopting a form installed on the floor panel 110 or the member 140. Furthermore, a speaker installed in the vehicle compartment can be used as an actuator.

制御装置本体30の入力信号は、各加速度センサ10の出力であり、出力信号はアクチュエータ20に出力する制御指令信号である。   An input signal of the control device main body 30 is an output of each acceleration sensor 10, and an output signal is a control command signal output to the actuator 20.

アクチュエータ20は、制御空間100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110の適切な位置に貼り付けられている。   A sufficient number of actuators 20 are attached to appropriate positions on the floor panel 110 of the vehicle body in order to reduce noise in the control space 100.

加速度センサ10の数は一般に振動源の数より多いことが必要とされる。具体的な加速度センサ10の数、及び設置位置は、次の(1)式で示される各加速度センサ10と制御空間100における騒音の音圧との間のコヒーレンスCxy(ω)が十分高くなるように(例えば0.9以上)決定される。

Figure 2010202081
Generally, the number of acceleration sensors 10 needs to be larger than the number of vibration sources. The specific number of acceleration sensors 10 and their installation positions are such that the coherence Cxy (ω) between each acceleration sensor 10 and the sound pressure of noise in the control space 100 expressed by the following equation (1) is sufficiently high. (For example, 0.9 or more).
Figure 2010202081

本実施形態では、加速度センサの個数を4個(10a、10b、10c、10d)とし、アクチュエータの個数を2個(20a、20b)としている。なお、加速度センサ10、アクチュエータ20の数は、任意の数に適宜設定することができる。   In the present embodiment, the number of acceleration sensors is four (10a, 10b, 10c, 10d), and the number of actuators is two (20a, 20b). In addition, the number of the acceleration sensors 10 and the actuators 20 can be appropriately set to an arbitrary number.

上述した(1)式において、Pxy(ω)は、加速度と音圧の間のクロスパワースペクトラム、Pxx(ω)、Pyy(ω)は、それぞれ加速度と音圧のオートパワースペクトラムを示している。また、PHはPのエルミート転置行列を表す。   In the above equation (1), Pxy (ω) represents a cross power spectrum between acceleration and sound pressure, and Pxx (ω) and Pyy (ω) represent auto power spectra of acceleration and sound pressure, respectively. PH represents a Hermitian transpose matrix of P.

制御装置本体30は、信号増幅用の増幅部31(31a〜31f)と、車室内騒音を低減する制御指令値を算出して出力する制御指令値算出部32とを備える。   The control device body 30 includes an amplification unit 31 (31a to 31f) for signal amplification and a control command value calculation unit 32 that calculates and outputs a control command value for reducing vehicle interior noise.

増幅部31a〜31fは、加速度センサ10がいわゆる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を行う。   When the acceleration sensor 10 is a so-called charge type, the amplifying units 31a to 31f perform conversion between charge and voltage.

図3は、図2に示した制御指令値算出部32の詳細な構成を示すブロック図である。図3に示すように、制御指令値算出部32は、A/D変換部33と、切り替え指示部34と、振動伝播特性モデル70と、コントローラ38、及びD/A変換部39を備えている。   FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the control command value calculation unit 32 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the control command value calculation unit 32 includes an A / D conversion unit 33, a switching instruction unit 34, a vibration propagation characteristic model 70, a controller 38, and a D / A conversion unit 39. .

A/D変換部33は、加速度センサ10(10a〜10d)で検出され、増幅部31a〜31dで増幅された加速度信号α1、α2、α3、α4をディジタル信号に変換し、減算器35aに出力する。   The A / D converter 33 converts the acceleration signals α1, α2, α3, and α4 detected by the acceleration sensor 10 (10a to 10d) and amplified by the amplifiers 31a to 31d into digital signals, and outputs them to the subtractor 35a. To do.

振動伝播特性モデル70は、アクチュエータ20で発生した振動が加速度センサ10まで回り込む場合の伝達関数のモデルを示す。通常はオンラインで処理するためにIIRフィルタの形式でメモリ内に保持される。センサ、アクチュエータが複数設けられる場合には(本実施形態では、4個の加速度センサと2個のアクチュエータ)、その数に応じたフィルタを保持しておく。振動伝播特性モデル70では、制御指令信号uにアクチュエータ20からSPL*(騒音レベル;Sound Pressure Level)までのモデルを乗算することにより、アクチュエータ20が加速度センサ10の設置位置に生成する振動を計算する。   The vibration propagation characteristic model 70 is a model of a transfer function when vibration generated by the actuator 20 goes around to the acceleration sensor 10. Usually kept in memory in the form of an IIR filter for online processing. When a plurality of sensors and actuators are provided (in this embodiment, four acceleration sensors and two actuators), a filter corresponding to the number is held. In the vibration propagation characteristic model 70, a vibration generated by the actuator 20 at the installation position of the acceleration sensor 10 is calculated by multiplying the control command signal u by a model from the actuator 20 to SPL * (noise level; Sound Pressure Level). .

減算器35aは、加速度センサ10で検出される加速度信号α1〜α4から、アクチュエータ20が加速度センサ10の設置位置に生成する振動を減算する。この結果得られる信号は、加速度センサ10で検出される振動のうち、車両の外部から進入した成分である信号αd(以下これを「減算信号」と称する)のみとなる。   The subtractor 35 a subtracts vibration generated by the actuator 20 at the installation position of the acceleration sensor 10 from the acceleration signals α <b> 1 to α <b> 4 detected by the acceleration sensor 10. The signal obtained as a result is only the signal αd (hereinafter referred to as “subtraction signal”) which is a component entered from the outside of the vehicle among the vibrations detected by the acceleration sensor 10.

切り替え指示部34は、減算器35aより出力される減算信号αdに基づいて、コントローラ38で、制御指令信号uの演算に用いるパラメータを切り替えるか否かを判断するための切り替え指示信号δを生成してコントローラ38に出力する。そして、切り替え指示信号δがパラメータを切り替えることを示す信号である場合には、この切り替え指示信号δと共に、切り替え後におけるパラメータをコントローラ38に出力する。   Based on the subtraction signal αd output from the subtractor 35a, the switching instruction unit 34 generates a switching instruction signal δ for determining whether or not the parameter used for the calculation of the control command signal u is to be switched by the controller 38. To the controller 38. When the switching instruction signal δ is a signal indicating that the parameter is switched, the parameter after switching is output to the controller 38 together with the switching instruction signal δ.

コントローラ38は、減算器35aより出力される減算信号αdに基づいて、制御空間100での騒音を低減するために、アクチュエータ20へ出力する制御指令信号uを演算する。   The controller 38 calculates a control command signal u to be output to the actuator 20 in order to reduce noise in the control space 100 based on the subtraction signal αd output from the subtractor 35a.

D/A変換部39は、コントローラ38で演算された制御指令信号uをアナログ信号に変換し、アナログ信号に変換された制御指令信号uを図2に示す増幅部31e、31fに出力する。なお、本実施形態では、制御指令値算出部32をいわゆるCPU上に実装する。   The D / A conversion unit 39 converts the control command signal u calculated by the controller 38 into an analog signal, and outputs the control command signal u converted into the analog signal to the amplification units 31e and 31f shown in FIG. In the present embodiment, the control command value calculation unit 32 is mounted on a so-called CPU.

次に、図4に示すフローチャートを参照して、制御指令値算出部32における処理手順について説明する。   Next, a processing procedure in the control command value calculation unit 32 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、ステップS11では、A/D変換部33でディジタル信号に変換された加速度信号α1〜α4が、減算器35aに入力される。その後、フローはステップS12へ移行する。   First, in step S11, acceleration signals α1 to α4 converted into digital signals by the A / D conversion unit 33 are input to the subtractor 35a. Thereafter, the flow proceeds to step S12.

ステップS12では、1ステップ前にコントローラ38より出力された制御指令信号uに、振動伝播特性モデル70のフィルタを乗算し、乗算により得られた信号が減算器35aに出力される。その後、フローはステップS13に移行する。   In step S12, the control command signal u output from the controller 38 one step before is multiplied by the filter of the vibration propagation characteristic model 70, and a signal obtained by the multiplication is output to the subtractor 35a. Thereafter, the flow proceeds to step S13.

ステップS13では、減算器35aが、ステップS11の処理で得られた各加速度信号α1〜α4から、ステップS12の処理で得られた信号を減算する。その後、フローはステップS14に移行する。   In step S13, the subtractor 35a subtracts the signal obtained in the process in step S12 from each acceleration signal α1 to α4 obtained in the process in step S11. Thereafter, the flow proceeds to step S14.

ステップS14では、切り替え指示部34が、コントローラ38で使用するパラメータを切り替えるか否かを判定し、更に、切り替え後のパラメータを演算する処理を実行する。また、パラメータを切り替えると判定した場合には、切り替え後のパラメータを出力する。この処理の詳細については、図6に示すフローチャートを参照して後述する。その後、フローはステップS15へ移行する。   In step S <b> 14, the switching instruction unit 34 determines whether or not to switch the parameter used by the controller 38, and further executes processing for calculating the parameter after switching. If it is determined that the parameter is to be switched, the parameter after switching is output. Details of this processing will be described later with reference to the flowchart shown in FIG. Thereafter, the flow proceeds to step S15.

ステップS15では、コントローラ38が、減算器35aより出力される減算信号αdと、切り替え指示部34より出力される切り替え指示信号δ及びパラメータを用いて、制御空間100での騒音を小さくするための制御指令信号uを演算する。この処理の詳細については、図7に示すフローチャートを参照して後述する。その後、フローはステップS16へ移行する。   In step S15, the controller 38 uses the subtraction signal αd output from the subtractor 35a, the switching instruction signal δ and the parameter output from the switching instruction unit 34, and control for reducing noise in the control space 100. The command signal u is calculated. Details of this processing will be described later with reference to the flowchart shown in FIG. Thereafter, the flow proceeds to step S16.

ステップS16では、D/A変換部39が、コントローラ38より出力される制御指令信号uをアナログ信号に変換して外部へ出力する。   In step S16, the D / A converter 39 converts the control command signal u output from the controller 38 into an analog signal and outputs the analog signal to the outside.

図5は、図3に示した切り替え指示部34の処理の流れ(図4のステップS14の処理)を示すブロック線図である。図5に示すように、切り替え指示部34は、PS(パワースペクトル)計算部51と、PS保持部52と、更新判定部37、及びパラメータ更新部41を備えている。   FIG. 5 is a block diagram showing a flow of processing of the switching instruction unit 34 shown in FIG. 3 (processing in step S14 of FIG. 4). As illustrated in FIG. 5, the switching instruction unit 34 includes a PS (power spectrum) calculation unit 51, a PS holding unit 52, an update determination unit 37, and a parameter update unit 41.

PS計算部51は、図3に示す減算器35aより出力された減算信号αdのパワースペクトルSαを演算する。   The PS calculation unit 51 calculates the power spectrum Sα of the subtraction signal αd output from the subtractor 35a shown in FIG.

PS保持部52は、1ステップ以上前に出力された減算信号αdのパワースペクトルSα′を記憶する。更新判定部37にて、減算信号αdが変化したと判定された場合には(センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音が変動した場合には)、PS計算部51に記憶されているパワースペクトルSα′が新たなデータに上書きされる。減算信号αdが変化しないと判定された場合には(センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音が変動していない場合には)、前回のデータを保持する。   The PS holding unit 52 stores the power spectrum Sα ′ of the subtraction signal αd output one step or more before. When the update determination unit 37 determines that the subtraction signal αd has changed (when the reference noise corresponding to the frequency of the sensor output signal fluctuates), it is stored in the PS calculation unit 51. The existing power spectrum Sα ′ is overwritten with new data. When it is determined that the subtraction signal αd does not change (when the reference noise corresponding to the frequency of the sensor output signal has not changed), the previous data is retained.

更新判定部37は、PS計算部51より出力される今回のパワースペクトルSαと、PS保持部52より出力される1ステップ以上前のパワースペクトルSα′に基づいて、コントローラ38で使用するパラメータを変更するか否かを判定し、この判定結果をパラメータ更新部41に出力する。   The update determination unit 37 changes the parameter used by the controller 38 based on the current power spectrum Sα output from the PS calculation unit 51 and the power spectrum Sα ′ one step or more before output from the PS holding unit 52. It is determined whether to perform the determination, and the determination result is output to the parameter update unit 41.

パラメータ更新部41では、更新判定部37での判定結果を取得し、パラメータを更新する場合には現在のパワースペクトルSαに基づいて新たなパラメータを構成し、センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音へ近づくように制御されるように、図3に示すコントローラ38に出力する。他方、パラメータを更新しない場合には、更新しないことを示すフラグ信号をコントローラ38に出力する。   In the parameter update unit 41, the determination result in the update determination unit 37 is acquired, and when the parameter is updated, a new parameter is configured based on the current power spectrum Sα, and the reference corresponding to the frequency of the output signal of the sensor 3 is output to the controller 38 shown in FIG. On the other hand, when the parameter is not updated, a flag signal indicating that the parameter is not updated is output to the controller 38.

次に、図4のステップS14に示した切り替え指示信号の演算処理を、図6に示すフローチャートを参照して説明する。   Next, the calculation process of the switching instruction signal shown in step S14 of FIG. 4 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

ステップS21では、PS計算部51にて、切り替え指示部34に入力された減算信号αdのパワースペクトルSαを演算する。例えば、演算周期毎に入力される減算信号αdに対して、ピリオドグラム法やWelchの方法を用いてパワースペクトルを計算することができる。その後、フローはステップS22へ移行する。   In step S21, the PS calculation unit 51 calculates the power spectrum Sα of the subtraction signal αd input to the switching instruction unit 34. For example, the power spectrum can be calculated using the periodogram method or the Welch method for the subtraction signal αd input at every calculation cycle. Thereafter, the flow proceeds to step S22.

ステップS22では、更新判定部37に、ステップS21の処理で演算された今回のパワースペクトルSαと、PS保持部52に保持されている1ステップ以上前のパワースペクトルSα′が入力される。そして、更新判定部37は、2つのパワースペクトルSα、Sα′を対比して、図3に示すコントローラ38で用いるパラメータを更新するか否かを判定する。例えば、所定の周波数帯域において、これら2つのパワースペクトルSαの相関係数を求め、相関係数が所定値以下である場合にはパラメータを更新し、所定値以上である場合にはパラメータを更新しない。即ち、加速度センサ10の出力信号の周波数が変動した場合に、制御空間100での騒音レベルが所望の周波数に近づくように、パラメータを更新する。また、各加速度センサ10の周波数特性と、実際に各加速度センサ10で検出された加速度信号の周波数特性との間の相関係数を求め、この相関係数が所定値以下の場合に、コントローラ38のパラメータの更新を行うようにすれば、パラメータの変更を迅速に行うことができ、騒音レベルの変動抑制することができる。   In step S22, the current power spectrum Sα calculated in the process of step S21 and the power spectrum Sα ′ of one or more steps held in the PS holding unit 52 are input to the update determination unit 37. And the update determination part 37 determines whether the parameter used with the controller 38 shown in FIG. 3 is updated by contrasting two power spectrum S (alpha) and S (alpha) '. For example, the correlation coefficient of these two power spectra Sα is obtained in a predetermined frequency band, and the parameter is updated when the correlation coefficient is not more than a predetermined value, and the parameter is not updated when the correlation coefficient is not less than the predetermined value. . That is, when the frequency of the output signal of the acceleration sensor 10 fluctuates, the parameters are updated so that the noise level in the control space 100 approaches a desired frequency. Further, a correlation coefficient between the frequency characteristic of each acceleration sensor 10 and the frequency characteristic of the acceleration signal actually detected by each acceleration sensor 10 is obtained, and when this correlation coefficient is a predetermined value or less, the controller 38 If the parameter is updated, the parameter can be changed quickly and the fluctuation of the noise level can be suppressed.

更に、予め保持している推定騒音の周波数特性と、新たに取得した推定騒音の間の相関係数を求め、この相関係数が所定の値以下となった場合に、コントローラ38のパラメータの更新を行うようにすれば、制御を行う周波数帯域全体で一つの指標で判別することができ、パラメータの更新が短縮化され、騒音低減制御の変化による違和感を低減することができる。   Further, a correlation coefficient between the frequency characteristic of the estimated noise held in advance and the newly acquired estimated noise is obtained, and when the correlation coefficient becomes a predetermined value or less, the parameter of the controller 38 is updated. By performing the above, it is possible to discriminate with one index in the entire frequency band to be controlled, the parameter update is shortened, and the uncomfortable feeling due to the change in the noise reduction control can be reduced.

また、加速度信号は複数存在するので、全ての加速度信号の相関係数について上記の演算を実施する。パラメータを更新する場合には、フローはS24へ移行し、パラメータを更新しない場合には、フローはS23へ移行する。   In addition, since there are a plurality of acceleration signals, the above calculation is performed on the correlation coefficients of all the acceleration signals. If the parameter is updated, the flow proceeds to S24. If the parameter is not updated, the flow proceeds to S23.

ステップS23では、パラメータ更新部41に、パラメータを更新をしないことを示すフラグ信号が出力される。その後、パラメータ更新部41は、コントローラ38で用いるパラメータを更新せずに、フローを終了する。   In step S23, a flag signal indicating that the parameter is not updated is output to the parameter updating unit 41. Thereafter, the parameter update unit 41 ends the flow without updating the parameters used by the controller 38.

他方、ステップS24では、PS保持部52に保持するデータの値(1ステップ以上前のパワースペクトルSα′)を、PS計算部51より出力された最新のパワースペクトルSαの値に更新する。その後、フローはS25へ移行する。   On the other hand, in step S24, the value of the data held in the PS holding unit 52 (power spectrum Sα ′ before one step or more) is updated to the latest value of the power spectrum Sα output from the PS calculation unit 51. Thereafter, the flow proceeds to S25.

ステップS25では、パラメータ更新部41は、コントローラ38で用いるパラメータを更新する。本実施形態では、パラメータとしてPS計算部51で得られたパワースペクトルSαの概形を表す伝達関数を用いる。この処理では、PS計算部51で得られたパワースペクトルSαに対して、所定の次数でフィッティングを行った伝達関数を計算する。伝達関数の計算は例えば、「足立、『制御のためのシステム同定』、東京電気大学出版、1996」に記載されている方法を用いることができる。パラメータを更新した場合には、更新したパラメータを図3に示すコントローラ38に出力し、フローを終了する。   In step S <b> 25, the parameter update unit 41 updates parameters used by the controller 38. In the present embodiment, a transfer function representing an outline of the power spectrum Sα obtained by the PS calculation unit 51 is used as a parameter. In this process, a transfer function obtained by fitting the power spectrum Sα obtained by the PS calculation unit 51 with a predetermined order is calculated. For example, the method described in “Adachi,“ System Identification for Control ”, Tokyo Denki University Press, 1996” can be used to calculate the transfer function. When the parameters are updated, the updated parameters are output to the controller 38 shown in FIG. 3, and the flow is terminated.

ここで、上述したステップS22の処理では、相関係数を用いてパラメータを更新するか否かを判定しているので、制御を行う周波数帯域全体で、且つ、1つの指標でこの判定を行うことができ、オンラインでの調整が可能となる。   Here, in the process of step S22 described above, since it is determined whether or not the parameter is updated using the correlation coefficient, this determination is performed for the entire frequency band to be controlled and with one index. Can be adjusted online.

本実施形態では、ステップS25において、パラメータとしてPS計算部51で得られたパワースペクトルSαの概形を表す伝達関数を用いた。それ以外にも、加速度パワースペクトルの概形を予め決めておき、そのピークの周波数と減衰係数のみをパラメータとしておくことも可能である。この場合、現在得られたパワースペクトルデータから、それらのパラメータを推定することにより求めることができる。即ち、加速度センサ10の検出信号に基づいて推定される車室内の騒音のピーク周波数の変動に合わせて、このピーク周波数での騒音低減制御の効果が高まるようにパラメータを設定することができる。この場合には、騒音のピーク周波数の変動に対して追従して騒音低減制御を行うことができる。   In the present embodiment, in step S25, a transfer function representing the outline of the power spectrum Sα obtained by the PS calculation unit 51 is used as a parameter. In addition, it is also possible to determine the outline of the acceleration power spectrum in advance and use only the peak frequency and attenuation coefficient as parameters. In this case, it can obtain | require by estimating those parameters from the power spectrum data obtained now. That is, the parameter can be set so that the effect of the noise reduction control at the peak frequency is enhanced in accordance with the fluctuation of the peak frequency of the noise in the passenger compartment estimated based on the detection signal of the acceleration sensor 10. In this case, the noise reduction control can be performed following the fluctuation of the peak frequency of the noise.

また、加速度センサ10の検出信号に基づいて推定される車室内の騒音のピーク周波数における騒音レベルの変動に合わせて、このピーク周波数における騒音レベルが変動しないようにパラメータを設定することも可能である。この場合には、騒音のピークレベルに追従して騒音低減制御を行うことができる。   Further, according to the fluctuation of the noise level at the peak frequency of the noise in the passenger compartment estimated based on the detection signal of the acceleration sensor 10, it is possible to set the parameter so that the noise level at the peak frequency does not fluctuate. . In this case, noise reduction control can be performed following the peak level of noise.

更に、パラメータとして、制御帯域に通過帯域を持つ帯域通過フィルタを用いることもできる。この方法により、加速度信号の最大周波数、及び最小周波数が変化したときに制御を行う周波数帯域を変更することができる。この場合、加速度信号のパワースペクトルが所定の値以上である周波数帯域の上限、下限を調べ、その値を帯域通過フィルタの遮断周波数とすることでパラメータとして帯域通過フィルタを更新することができる。即ち、加速度センサ10の検出信号に基づいて推定される車室内の騒音のピーク幅に合わせて、このピーク幅の周波数帯域における騒音レベルが変動しないようにパラメータを設定することができる。この場合には、制御を行うべき騒音のピーク幅が変動したときにも、制御指令値算出部32の制御周波数帯域を変更することができ、効率良く騒音低減制御を行うことができる。   Furthermore, a band pass filter having a pass band in the control band can be used as a parameter. With this method, it is possible to change the frequency band to be controlled when the maximum frequency and the minimum frequency of the acceleration signal change. In this case, the upper and lower limits of the frequency band in which the power spectrum of the acceleration signal is equal to or greater than a predetermined value are examined, and the bandpass filter can be updated as a parameter by setting the value as the cutoff frequency of the bandpass filter. That is, the parameter can be set so that the noise level in the frequency band of the peak width does not fluctuate in accordance with the peak width of the noise in the passenger compartment estimated based on the detection signal of the acceleration sensor 10. In this case, even when the peak width of noise to be controlled fluctuates, the control frequency band of the control command value calculation unit 32 can be changed, and noise reduction control can be performed efficiently.

また、各加速度センサ10で検出される加速度信号αに基づいて推定された車室内の騒音レベルが、予め設定した最大周波数(所定の騒音レベルよりも高い周波数)と異なる場合に、コントローラ38のパラメータの変更することにより、制御するべき周波数帯域が変動した際に、コントローラ38の制御周波数帯域を変更することができるので、騒音低減制御を効果的に行うことができる。   Further, when the noise level in the passenger compartment estimated based on the acceleration signal α detected by each acceleration sensor 10 is different from a preset maximum frequency (a frequency higher than a predetermined noise level), the parameter of the controller 38 is set. Since the control frequency band of the controller 38 can be changed when the frequency band to be controlled fluctuates, the noise reduction control can be performed effectively.

次に、図4のステップS15に示したコントローラ38による制御指令信号uの演算処理について、図7に示すフローチャートを参照して説明する。   Next, the calculation process of the control command signal u by the controller 38 shown in step S15 of FIG. 4 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

ステップS31では、切り替え指示部34の出力である切り替え指示信号δを入力する。その後、フローはS32へ移行する。   In step S31, the switching instruction signal δ, which is the output of the switching instruction unit 34, is input. Thereafter, the flow proceeds to S32.

ステップS32では、入力された切り替え指示信号δが、パラメータの切り替えを指示する信号であるか否かを判定する。切り替えを指示する信号である場合には、フローはステップS33へ移行し、切り替えを指示する信号でなければ、フローはステップS34へ移行する。   In step S32, it is determined whether or not the input switching instruction signal δ is a signal for instructing parameter switching. If it is a signal for instructing switching, the flow proceeds to step S33, and if it is not a signal for instructing switching, the flow proceeds to step S34.

ステップS33では、切り替え指示信号δとして入力された新たなパラメータを用いて、後述する手法によりコントローラ38で使用するフィルタを更新する。その後、フローはステップS34へ移行する。   In step S33, a filter used in the controller 38 is updated by a method described later using the new parameter input as the switching instruction signal δ. Thereafter, the flow moves to step S34.

ステップS34では、減算器35aより出力される減算信号αdをフィルタリングし、制御指令信号uを演算する。その後、フローはステップS35へ移行する。   In step S34, the subtraction signal αd output from the subtractor 35a is filtered to calculate the control command signal u. Thereafter, the flow proceeds to step S35.

ステップS35では、ステップS34の処理で得られた制御指令信号uを、D/A変換部39に出力し、その後フローを終了する。   In step S35, the control command signal u obtained by the process of step S34 is output to the D / A conversion unit 39, and then the flow ends.

図8は、コントローラ38で用いるフィルタを求めるために(上述したステップS33の処理)使用するブロック線図である。図8に示すブロック42(図8ではCと記載)は、設計する制御指令値生成フィルタを示し、ブロック50(図8ではGαと記載)は走行時の減算信号αdから制御空間100での騒音レベル(SPL*)までの伝達関数を表す。また、ブロック60(図8ではGpと記載)はアクチュエータ20へ出力する制御指令信号uから制御空間100での騒音レベル(SPL*)までの伝達関数を表す。   FIG. 8 is a block diagram used for obtaining the filter used in the controller 38 (the processing in step S33 described above). A block 42 (denoted as C in FIG. 8) shown in FIG. 8 represents a control command value generation filter to be designed, and a block 50 (denoted as Gα in FIG. 8) represents noise in the control space 100 from the subtraction signal αd during traveling. It represents the transfer function up to the level (SPL *). A block 60 (indicated as Gp in FIG. 8) represents a transfer function from the control command signal u output to the actuator 20 to the noise level (SPL *) in the control space 100.

図8では信号線を1本の線で記載しているが、加速度や制御空間100、アクチュエータ20が複数存在する場合には、その数に応じた複数本の信号線を表す。更にその場合には、各ブロックは多入力、多出力のブロックである。   In FIG. 8, a single signal line is shown, but when there are a plurality of accelerations, control spaces 100, and actuators 20, a plurality of signal lines corresponding to the number of the signal lines are shown. In that case, each block is a multi-input, multi-output block.

ブロック45a(図8ではWc3と記載)、及び45b(図8ではWc4と記載)は設計パラメータとして用いる重み関数である。ブロック45aの重み関数Wc3には、走行時に入力される加速度の周波数特性を持たせる。その結果、騒音レベルの大きな周波数で、より騒音低減制御の効果を高めることが可能になる。   Blocks 45a (denoted as Wc3 in FIG. 8) and 45b (denoted as Wc4 in FIG. 8) are weight functions used as design parameters. The weight function Wc3 of the block 45a has a frequency characteristic of acceleration input during traveling. As a result, the effect of noise reduction control can be further enhanced at a frequency with a large noise level.

即ち、各加速度センサ10(10a〜10d)の周波数特性に対応した複数のパラメータを予め保持しておき、各加速度センサ10で実際に検出された加速度信号α(α1〜α4)の周波数特性に最も適合するパラメータを選択して制御指令信号uを演算する構成とすれば、周波数の変化に迅速に対応して騒音レベルを低減することができる。   That is, a plurality of parameters corresponding to the frequency characteristics of each acceleration sensor 10 (10a to 10d) are stored in advance, and the frequency characteristics of the acceleration signal α (α1 to α4) actually detected by each acceleration sensor 10 are the most. If the configuration is such that the control command signal u is calculated by selecting a suitable parameter, the noise level can be reduced quickly in response to a change in frequency.

また、ブロック45bの重み関数Wc4は、制御指令信号uの最大電圧を制限するために用いる。この重み関数Wc4の値を増加させると、対応するアクチュエータ20のゲインが減少する。この重み関数Wc4もWc3と同様に周波数特性を持たせることができる。この場合は、ある周波数帯域においてのみゲインを低下させることができる。   The weight function Wc4 of the block 45b is used to limit the maximum voltage of the control command signal u. When the value of the weight function Wc4 is increased, the gain of the corresponding actuator 20 is decreased. This weight function Wc4 can also have frequency characteristics in the same manner as Wc3. In this case, the gain can be reduced only in a certain frequency band.

各ブロック45a、45bの重み関数Wc3、Wc4は、微分方程式やラプラス変換で表現された数学モデルを使用する。このモデリングは、以下のように行えばよい。   The weight function Wc3, Wc4 of each block 45a, 45b uses a mathematical model expressed by differential equations or Laplace transform. This modeling may be performed as follows.

ブロック60の伝達関数Gpは、アクチュエータ20にホワイトノイズ、或いはインパルス信号を入力し、そのとき得られた乗員位置に応じて定められた制御空間100での音圧信号と入力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。システム同定の方法は、例えば、制御系設計ツールMATLABのツールボックスである「Structural Dynamical Toolbox」や、文献「足立、『制御のためのシステム同定』、東京電機大学出版局、1996」に記載の部分空間同定法を用いればよい。   The transfer function Gp of the block 60 is a system identification using a sound pressure signal and an input signal in the control space 100 determined according to the occupant position obtained by inputting white noise or an impulse signal to the actuator 20. Can be obtained. The method of system identification is, for example, a part described in “Structural Dynamical Toolbox” which is a tool box of the control system design tool MATLAB and the document “Adachi,“ System Identification for Control ”, Tokyo Denki University Press, 1996”. A spatial identification method may be used.

また、ブロック50に示す伝達関数Gαは、走行時の加速度信号と騒音レベルを計測し、上記の方法を用いることで得ることができる。   The transfer function Gα shown in the block 50 can be obtained by measuring the acceleration signal and noise level during traveling and using the above method.

このとき、減算信号αdから騒音レベルSPL*までの伝達関数と、減算信号αdから制御指令信号uまでの伝達関数のノルムを最小化するようなフィルタC(ブロック42)を設計する。設計方法は様々な方法が考えられるが、例えば「細江、荒木、『制御系設計―H∞制御とその応用』、朝倉書店、1994」に記載のH∞制御法やH2制御法を用いれば設計することができる。   At this time, a filter C (block 42) is designed to minimize the transfer function from the subtraction signal αd to the noise level SPL * and the norm of the transfer function from the subtraction signal αd to the control command signal u. Various design methods can be considered. For example, design using the H∞ control method or H2 control method described in “Hosoe, Araki,“ Control System Design—H∞ Control and its Applications ”, Asakura Shoten, 1994”. can do.

本実施形態では、ブロック45a、45bに示す2つの重み関数Wc3、Wc4を用いてフィルタCを設計をするが、前記参考文献以外の設計パラメータ(重み関数)を用いて設計しても良い。   In this embodiment, the filter C is designed using the two weight functions Wc3 and Wc4 shown in the blocks 45a and 45b. However, the filter C may be designed using a design parameter (weight function) other than the reference document.

ブロック50に示す伝達関数Gα、及びブロック60に示す伝達関数Gpを連続時間システムとしてモデリングした場合には、得られたフィルタをタスティン変換等を用いて離散化する。または、各伝達関数Gα、Gpを離散時間システムとしてモデリングし、離散時間システムに対する設計法を用いてディジタルコントローラを設計しても良い。   When the transfer function Gα shown in the block 50 and the transfer function Gp shown in the block 60 are modeled as a continuous time system, the obtained filter is discretized using a Tustin transform or the like. Alternatively, each transfer function Gα, Gp may be modeled as a discrete time system, and a digital controller may be designed using a design method for the discrete time system.

図7に示すステップS33では、路面状態の変化に伴って切り替え指示部34から得られるパラメータ更新信号により、ブロック42のフィルタCが更新される。   In step S33 shown in FIG. 7, the filter C of the block 42 is updated by a parameter update signal obtained from the switching instruction unit 34 in accordance with a change in road surface condition.

その更新方法は以下のように行えばよい。まず、パラメータとして変動後の加速度信号のパワースペクトルSαを近似した低次元の伝達関数を用い、この情報が切り替え指示部34からコントローラ38へ出力される。   The update method may be performed as follows. First, a low-dimensional transfer function approximating the power spectrum Sα of the acceleration signal after fluctuation is used as a parameter, and this information is output from the switching instruction unit 34 to the controller 38.

次いで、コントローラ38ではこの情報をブロック45aに示す重み関数Wc3に反映させ、毎ステップでのフィルタリング処理の傍らで、上記の手順により図8に示したブロック42のフィルタCを再計算する。そして、再計算後、割り込み処理によりフィルタCを更新することで、現在の路面状況に適合した騒音低減制御を実現できるようになる。   Next, the controller 38 reflects this information in the weighting function Wc3 shown in the block 45a, and recalculates the filter C of the block 42 shown in FIG. 8 by the above procedure along with the filtering process in each step. After recalculation, the noise reduction control adapted to the current road surface condition can be realized by updating the filter C by interruption processing.

また、加速度センサ10で検出される加速度信号α(α1〜α4)の周波数特性の概形、及び次数を予め規定しておき、そのピークの周波数や減衰係数をパラメータとして用いることにより、そのパラメータ信号の変動に対してブロック42のフィルタCを再設計することも可能である。   Further, by defining in advance the outline and order of the frequency characteristics of the acceleration signal α (α1 to α4) detected by the acceleration sensor 10, and using the peak frequency and attenuation coefficient as parameters, the parameter signal is obtained. It is also possible to redesign the filter C of the block 42 for these variations.

即ち、各加速度センサ10で検出される加速度信号α(α1〜α4)のピークの周波数、及び減衰係数のうちの少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量に対応した複数のパラメータを予め保持しておき、実際に加速度センサ10で検出された加速度信号の特徴量に適合するパラメータを選択することが可能である。この場合には、ピーク周波数と減衰係数に応じて短時間でコントローラ38のパラメータを調整することができ、乗員が感じる騒音を低減することができる。更に、ピークの周波数、減衰係数以外であっても、加速度信号αの特徴量であれば何らかの形でパラメータを選択することが可能である。   That is, at least one of the peak frequency and the attenuation coefficient of the acceleration signal α (α1 to α4) detected by each acceleration sensor 10 is used as a feature amount, and a plurality of parameters corresponding to the feature amount are stored in advance. In addition, it is possible to select a parameter that matches the feature quantity of the acceleration signal actually detected by the acceleration sensor 10. In this case, the parameters of the controller 38 can be adjusted in a short time according to the peak frequency and the attenuation coefficient, and the noise felt by the occupant can be reduced. Further, parameters other than the peak frequency and the attenuation coefficient can be selected in some form as long as they are feature quantities of the acceleration signal α.

更に、各加速度センサ10で検出される加速度信号α(α1〜α4)のピークの周波数、及び減衰係数のうちの少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量が予め保持している値と異なった場合に、コントローラ38のパラメータを調整すれば、ピークの周波数、或いは減衰係数の変動に対して、騒音低減制御を迅速に対応することができ、不快な騒音の発生を抑制することができる。   Furthermore, when at least one of the peak frequency and the attenuation coefficient of the acceleration signal α (α1 to α4) detected by each acceleration sensor 10 is used as a feature value, and the feature value is different from a previously held value Furthermore, if the parameters of the controller 38 are adjusted, the noise reduction control can be promptly dealt with with respect to fluctuations in the peak frequency or attenuation coefficient, and the generation of unpleasant noise can be suppressed.

また、各加速度センサ10で検出される加速度信号α(α1〜α4)に基づいて推定された車室内の騒音のピークの周波数、及び減衰係数のうちの少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量が予め保持している値と異なった場合に、コントローラ38のパラメータを調整すれば、推定騒音のピーク周波数、或いは減衰係数の変動に対して、騒音低減制御を迅速に対応することができ、不快な騒音の発生を抑制することができる。   Further, at least one of the noise peak frequency and the attenuation coefficient estimated based on the acceleration signal α (α1 to α4) detected by each acceleration sensor 10 is used as a feature amount, and the feature amount is If the parameter of the controller 38 is adjusted when the value is different from the value held in advance, the noise reduction control can be dealt with quickly with respect to the fluctuation of the estimated noise peak frequency or attenuation coefficient, which is uncomfortable. Generation of noise can be suppressed.

こうして、制御指令値を再設計をした場合には、現在得られた周波数特性をもつセンサ信号に対して最適なパラメータを持つコントローラ38を再設計することができる。即ち、各加速度センサ10で検出される加速度信号αの周波数特性を用いて、コントローラ38のパラメータを再設計することにより、より効率良く騒音低減制御を行うことができる。   Thus, when the control command value is redesigned, it is possible to redesign the controller 38 having the optimum parameters for the sensor signal having the frequency characteristics currently obtained. That is, noise reduction control can be performed more efficiently by redesigning the parameters of the controller 38 using the frequency characteristics of the acceleration signal α detected by each acceleration sensor 10.

次に、図9〜図12に示す特性図を参照して、本実施形態に係る能動振動騒音制御装置を用いた場合の、騒音レベルの変化について説明する。   Next, changes in the noise level when the active vibration noise control device according to the present embodiment is used will be described with reference to the characteristic diagrams shown in FIGS.

図9は、車両がある路面(路面Aとする)を走行しているときの、制御空間100での騒音レベルの周波数特性を示す特性図であり、曲線S1は騒音低減制御を行わないときの騒音レベル、曲線S2は騒音低減制御を行った場合の騒音レベルをそれぞれ示す。また、現在の所望の周波数特性は制御周波数帯域でほぼ一定の値になることとする。   FIG. 9 is a characteristic diagram showing the frequency characteristics of the noise level in the control space 100 when the vehicle is traveling on a certain road surface (road surface A), and the curve S1 is when noise reduction control is not performed. The noise level and the curve S2 indicate the noise level when the noise reduction control is performed. The current desired frequency characteristic is assumed to be a substantially constant value in the control frequency band.

図10は、車両が前述した路面A、及び路面Aとは異なる路面Bを走行しているときの、制御空間100での騒音レベルの周波数特性を示し、曲線S11は路面A走行時で騒音低減制御を行わない場合(即ち、図9のS1と同様)の騒音レベルであり、曲線S12は路面B走行時で騒音低減制御を行わない場合の騒音レベルの周波数特性を示す。曲線S11,12から理解されるように、路面Bの走行時は、路面Aの走行時と対比して、100〜200Hzの帯域での騒音レベルが低く、反対に、300〜400Hzの帯域での騒音レベルが高い。ここで、車両走行中に、走行する路面が路面Aから路面Bへ変わった場合を考える。   FIG. 10 shows the frequency characteristics of the noise level in the control space 100 when the vehicle is traveling on the road surface A described above and the road surface B different from the road surface A, and the curve S11 is a noise reduction when traveling on the road surface A. This is the noise level when the control is not performed (that is, the same as S1 in FIG. 9), and the curve S12 shows the frequency characteristic of the noise level when the noise reduction control is not performed when traveling on the road surface B. As understood from the curves S11 and S12, when traveling on the road surface B, the noise level in the band of 100 to 200 Hz is lower than when traveling on the road surface A, and conversely, in the band of 300 to 400 Hz. The noise level is high. Here, let us consider a case where the traveling road surface changes from the road surface A to the road surface B while the vehicle is traveling.

図11は、車両が路面Bを走行しているときの制御空間100での騒音レベルの周波数特性を示し、曲線S21は騒音低減制御を行わない場合の騒音レベルを示し、曲線S22は、路面Aに対して設定された制御指令値を用いて(即ち、制御指令値を変更せずに)騒音低減制御を行った場合の騒音レベルを示している。   FIG. 11 shows the frequency characteristics of the noise level in the control space 100 when the vehicle is traveling on the road surface B, the curve S21 shows the noise level when the noise reduction control is not performed, and the curve S22 shows the road surface A. The noise level when the noise reduction control is performed using the control command value set for (i.e., without changing the control command value) is shown.

曲線S21,S22から理解されるように、周波数が300〜400Hzの帯域において、十分な騒音低減制御の効果が得られていない。これは、走行路面が路面Aの場合には周波数が100〜200Hzの帯域に入力される加速度信号に比べて、小さい加速度入力であるという仮定の下に、周波数が300〜400Hzでのコントローラ38のパラメータを設計していたが、走行路面が路面Bに変わることで、必要な騒音低減が得られなくなってしまったことに起因する。   As understood from the curves S21 and S22, a sufficient noise reduction control effect is not obtained in the frequency band of 300 to 400 Hz. This is because when the traveling road surface is the road surface A, the controller 38 with a frequency of 300 to 400 Hz is assumed on the assumption that the acceleration input is smaller than an acceleration signal input to a frequency band of 100 to 200 Hz. Although the parameters were designed, it is because the necessary noise reduction cannot be obtained because the traveling road surface is changed to the road surface B.

図12は、車両が路面Bを走行しているときの制御空間100での騒音レベルの周波数特性を示し、曲線S31は、騒音低減制御を行わない場合(即ち、図11の曲線S21と同様)の騒音レベルを示し、曲線S32は、路面Bに対応した制御指令値を用いて騒音低減制御を行った場合の騒音レベルを示している。そして、曲線S41,S42から理解されるように、図11に示した特性図で問題となった周波数300Hz〜400Hzの帯域での騒音低減制御の効果の減少は解決し、所望の周波数帯域(100〜400Hz)で十分な騒音低減制御の効果が得られていることが判る。   FIG. 12 shows the frequency characteristics of the noise level in the control space 100 when the vehicle is traveling on the road surface B, and the curve S31 does not perform the noise reduction control (that is, similar to the curve S21 in FIG. 11). The curve S32 shows the noise level when the noise reduction control is performed using the control command value corresponding to the road surface B. As understood from the curves S41 and S42, the reduction in the effect of the noise reduction control in the frequency band of 300 Hz to 400 Hz, which is a problem in the characteristic diagram shown in FIG. 11, is solved, and the desired frequency band (100 It can be seen that a sufficient noise reduction control effect is obtained at ˜400 Hz.

このようにして、第1実施形態に係る能動振動騒音制御装置では、車両が走行する路面状況の変化や、タイヤや構造部材等の変化に応じて加速度センサ10の出力信号の周波数特性が変化した場合であっても、この周波数に適応するように、コントローラ38のパラメータを適宜調整される。従って、騒音低減制御の効果の変化を少なくすることができ、車両内に存在する人員の不快感を低減することができる。また、加速度センサ10の出力信号の変化に応じて、アクチュエータ20に出力する制御指令信号uを変更することができるので、アクチュエータ20を効率的に使用することができる。更に、その時点で必要な最低限の演算量でアクチュエータ20に出力する制御指令信号uを求めることができるので、コントローラ38を実装する計算機の演算負荷を低減することができる。   As described above, in the active vibration noise control apparatus according to the first embodiment, the frequency characteristics of the output signal of the acceleration sensor 10 are changed in accordance with changes in the road surface condition on which the vehicle travels and changes in tires, structural members, and the like. Even in this case, the parameters of the controller 38 are adjusted as appropriate to adapt to this frequency. Therefore, the change in the effect of the noise reduction control can be reduced, and the discomfort of the personnel present in the vehicle can be reduced. In addition, since the control command signal u output to the actuator 20 can be changed according to the change in the output signal of the acceleration sensor 10, the actuator 20 can be used efficiently. Furthermore, since the control command signal u to be output to the actuator 20 can be obtained with the minimum amount of computation required at that time, the computation load on the computer on which the controller 38 is mounted can be reduced.

また、所望の周波数特性を変更することにより、例えば、あるピークを低減したい場合にはそのピークを下げるべく所望の周波数特性を作成すればよい。ピークのレベル、周波数および減衰係数が変動した場合には、その値に追従するようにコントローラ38のパラメータを調整することにより、常に目標とするピークを低減するコントローラ38のパラメータ設定が可能となる。   Also, by changing the desired frequency characteristic, for example, when it is desired to reduce a certain peak, the desired frequency characteristic may be created to lower the peak. When the peak level, frequency, and attenuation coefficient change, the parameter of the controller 38 can always be set to reduce the target peak by adjusting the parameter of the controller 38 so as to follow the value.

更に、車室内に発生する騒音の制御による騒音の低減量を特徴量とし、この特徴量が所定量減少した場合に、コントローラ38のパラメータを調整するようにすれば、制御空間100における騒音レベルの変動を直接制御を行うタイミングとして用いることができるので、不快な騒音の発生を抑制することができる。   Furthermore, if the amount of noise reduction due to the control of the noise generated in the passenger compartment is used as a feature amount, and the feature amount is reduced by a predetermined amount, the parameter of the controller 38 is adjusted. Since fluctuations can be used as timing for direct control, generation of unpleasant noise can be suppressed.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態に係る能動振動騒音制御装置は、前述した第1実施形態と対比して、図3に示した制御指令値算出部32に設けられるコントローラ38の構成が相違するのみであるので、以下、図13に示すブロック図を参照して、コントローラ38の構成について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Since the active vibration noise control apparatus according to the second embodiment is different from the first embodiment described above only in the configuration of the controller 38 provided in the control command value calculation unit 32 shown in FIG. The configuration of the controller 38 will be described below with reference to the block diagram shown in FIG.

図13に示すように、コントローラ38は、減算信号αdがそれぞれ入力される第1フィルタ42a、第2フィルタ42b、第3フィルタ42cを有しており、更に、各フィルタ42a、42b、42cの出力側に設けられた加算重み乗算部43a、43b、43cを備えている。各フィルタ42a、42b、42cの設計方法については、図15を参照して後述する。   As shown in FIG. 13, the controller 38 includes a first filter 42a, a second filter 42b, and a third filter 42c to which the subtraction signal αd is input, respectively, and outputs of the filters 42a, 42b, and 42c. Addition weight multiplication units 43a, 43b, 43c provided on the side. A design method of each of the filters 42a, 42b, and 42c will be described later with reference to FIG.

加算重み乗算部43aには加算重みρ1が設定され、加算重み乗算部43bには加算重みρ2が設定され、加算重み乗算部43cには加算重みρ3が設定されている。減算信号αdは、複数の信号であるので、各加算重みρ1、ρ2、ρ3はベクトル量であり、各フィルタ42a、42b、42cとの間の乗算は、要素ごとの乗算となる。   An addition weight ρ1 is set in the addition weight multiplication unit 43a, an addition weight ρ2 is set in the addition weight multiplication unit 43b, and an addition weight ρ3 is set in the addition weight multiplication unit 43c. Since the subtraction signal αd is a plurality of signals, each of the addition weights ρ1, ρ2, and ρ3 is a vector quantity, and multiplication with each of the filters 42a, 42b, and 42c is multiplication for each element.

また、加算重み計算部44を備えており、該加算重み計算部44は切り替え指示信号δに基づいて、各加算重み乗算部43a、43b、43cにおける加算重みρ1、ρ2、ρ3を演算する。   Further, an addition weight calculation unit 44 is provided, and the addition weight calculation unit 44 calculates the addition weights ρ1, ρ2, and ρ3 in the addition weight multiplication units 43a, 43b, and 43c based on the switching instruction signal δ.

各加算重み乗算部43a、43b、43cの出力側には、加算器36が設けられ、該加算器36では、各加算重み乗算部43a、43b、43cで重み付けされた制御指令値の線形和を算出して、制御指令信号uを生成する。   An adder 36 is provided on the output side of each of the addition weight multiplication units 43a, 43b, and 43c. In the adder 36, a linear sum of the control command values weighted by the respective addition weight multiplication units 43a, 43b, and 43c is obtained. The control command signal u is generated by calculation.

加算重み計算部44では、切り替え指示信号δに基づいて、各加算重み乗算部43a、43b、43cにおける加算重みρ1、ρ2、ρ3を計算する。この計算方法については後述する。なお、本実施形態では、3個のフィルタ42a、42b、42cを用い、且つ3個の加算重みρ1、ρ2、ρ3を用いる例について示しているが、これらの個数は3個に限定されるものではない。   The addition weight calculation unit 44 calculates the addition weights ρ1, ρ2, and ρ3 in each of the addition weight multiplication units 43a, 43b, and 43c based on the switching instruction signal δ. This calculation method will be described later. In the present embodiment, an example is shown in which three filters 42a, 42b, and 42c are used and three addition weights ρ1, ρ2, and ρ3 are used. However, the number is limited to three. is not.

次に、図13に示したコントローラ38の処理動作を、図14に示すフローチャートを参照して説明する。   Next, the processing operation of the controller 38 shown in FIG. 13 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、ステップS41では、減算部35aで得られた減算信号αd(車両の外部から進入した加速度成分)を入力する。その後、フローはステップS42へ移行する。   First, in step S41, the subtraction signal αd (acceleration component entered from the outside of the vehicle) obtained by the subtraction unit 35a is input. Thereafter, the flow proceeds to step S42.

ステップS42では、切り替え指示部34で算出された切り替え指示信号δを入力する。その後、フローはステップS43へ移行する。   In step S42, the switching instruction signal δ calculated by the switching instruction unit 34 is input. Thereafter, the flow proceeds to step S43.

ステップS43では、上記の切り替え指示信号δに基づいて、加算重み計算部44にて重み関数θを計算し、計算されたθを加算重みρ1、ρ2、ρ3として更新する。その後、フローはステップS44へ移行する。   In step S43, the weight function θ is calculated by the addition weight calculator 44 based on the switching instruction signal δ, and the calculated θ is updated as the addition weights ρ1, ρ2, and ρ3. Thereafter, the flow proceeds to step S44.

ステップS44では、入力された減算信号αd毎に予め設定している第1フィルタ42a、第2フィルタ42b、第3フィルタ42cの係数を乗算する。即ち、減算信号αdを第1〜第3フィルタでフィルタリングする。その後、フローはステップS45へ移行する。   In step S44, the coefficients of the first filter 42a, the second filter 42b, and the third filter 42c set in advance are multiplied for each input subtraction signal αd. That is, the subtraction signal αd is filtered by the first to third filters. Thereafter, the flow proceeds to step S45.

ステップS45では、フィルタリングされた信号に重み関数θに基づいて求められた各加算重みρ1、ρ2、ρ3が乗算され、加算器36で加算される。このとき、減算信号αdがベクトル量である場合には、乗算、加算は要素毎に行われる。その後、フローはステップS46へ移行する。   In step S45, the filtered signals are multiplied by the respective addition weights ρ1, ρ2, and ρ3 obtained based on the weight function θ, and added by the adder 36. At this time, when the subtraction signal αd is a vector quantity, multiplication and addition are performed for each element. Thereafter, the flow moves to step S46.

ステップS46では、ステップS45の処理で算出された信号(加算器36の出力信号)を出力し、フローを終了する。   In step S46, the signal calculated in the process of step S45 (the output signal of the adder 36) is output, and the flow ends.

図15は、図13に示したコントローラ38に用いる第1〜第3フィルタ42a、42b、42c、及び加算重みρ1〜ρ3を設計するためのブロック線図であり、以下、これらの設計手順について説明する。   FIG. 15 is a block diagram for designing the first to third filters 42a, 42b, 42c and the addition weights ρ1 to ρ3 used in the controller 38 shown in FIG. 13, and the design procedure will be described below. To do.

図15に示すブロック50,42,60,45bについては、図8に示したブロック線図と同様であるので、詳細な説明を省略する。図15に示すブロック45aは、加速度信号の周波数特性を加味する重み関数(Wc3(θ))であり、パラメータθの関数として表される。例えば、周波数特性のピークの周波数や減衰係数をθとして保持しておけばよい。或いは、周波数特性に乗るオフセット成分としてθを定義すれば、次の(2)式で示すことができる。   The blocks 50, 42, 60, and 45b shown in FIG. 15 are the same as the block diagram shown in FIG. A block 45a shown in FIG. 15 is a weighting function (Wc3 (θ)) that takes into account the frequency characteristics of the acceleration signal, and is expressed as a function of the parameter θ. For example, the peak frequency or attenuation coefficient of the frequency characteristic may be held as θ. Or if (theta) is defined as an offset component on a frequency characteristic, it can show by following (2) Formula.

Wc3(θ)=θ×Sα …(2)
このとき、パラメータθは必ずWc3の中にアフィンな形で存在するようにする。その他、加速度信号の特徴量でWc3に対してアフィンな形で存在すればパラメータとして使用することが可能である。こうして作った制御系はLPV(Linear Parameter Variant)システムと呼ばれる。このシステムに対してMATLAB Robust Control toolboxに用意されている関数「hinfgs」を用いることで、パラメータθに依存したゲインスケジュールコントローラC(θ)を求めることができる。一般に、パラメータの動き得る範囲の端点でのコントローラをCiとすると、パラメータがθである場合には、コントローラC(θ)は、次の(3)式で示すことができる。

Figure 2010202081
Wc3 (θ) = θ × Sα (2)
At this time, the parameter θ is always present in affine form in Wc3. In addition, if the feature quantity of the acceleration signal exists in an affine form with respect to Wc3, it can be used as a parameter. The control system thus created is called an LPV (Linear Parameter Variant) system. The gain schedule controller C (θ) depending on the parameter θ can be obtained by using the function “hinfgs” prepared in the MATLAB Robust Control toolbox for this system. In general, when the controller at the end of the range in which the parameter can move is Ci, when the parameter is θ, the controller C (θ) can be expressed by the following equation (3).
Figure 2010202081

ここで、ρはθを線形な形で含む適切な加算重み関数である。従って、(3)式のCiをフィルタ42として用い、ρを加算重み関数として用いることにより、フィルタ42、加算重み乗算部43a〜43c、及び加算器36からなるコントローラを構成することができる。また、θは時々刻々変動するため、そのパラメータθにより加算重みρが求まり、コントローラの加算の割合が変化してオンラインで路面状況に対応した制御を行うことができる。   Here, ρ is an appropriate addition weight function including θ in a linear form. Therefore, by using Ci of the expression (3) as the filter 42 and using ρ as the addition weight function, a controller including the filter 42, the addition weight multiplication units 43a to 43c, and the adder 36 can be configured. In addition, since θ varies from moment to moment, the addition weight ρ is obtained from the parameter θ, and the addition ratio of the controller can be changed to perform control corresponding to the road surface condition online.

更に、ピークのレベル、周波数及び減衰係数をパラメータとして保持すれば、それらにオンラインで追従して制御を行うことができる。即ち、各加速度センサ10(10a〜10d)で検出される加速度信号α(α1〜α4)のピークの周波数、及び減衰係数のうちの少なくとも一方の特徴量、或いは周波数特性毎に予め保持した複数のパラメータのうち、上記特徴量、或いは周波数特性に近いパラメータの線形和を演算することにより、制御指令信号uを調整し、騒音レベルの変動を抑制することができる。この場合には、予め設定したパラメータの線形和を演算するだけでコントローラ38をオンラインで調整することができ、騒音低減効果を高めることができる。   Further, if the peak level, frequency, and attenuation coefficient are held as parameters, control can be performed by following them online. That is, the peak frequency of the acceleration signal α (α1 to α4) detected by each acceleration sensor 10 (10a to 10d) and at least one of the feature amounts or the plurality of frequency characteristics stored in advance for each of the attenuation characteristics. Of the parameters, the control command signal u can be adjusted and the fluctuation of the noise level can be suppressed by calculating the linear sum of the parameters close to the feature amount or the frequency characteristic. In this case, the controller 38 can be adjusted online only by calculating a linear sum of preset parameters, and the noise reduction effect can be enhanced.

また、移動車両を対象としている場合、パラメータとして速度信号を用い、速度に応じたセンサ信号の変動を予め保持しておけば、速度に追従してオンラインで制御指令信号uを調整することができる。   In addition, when a moving vehicle is a target, if the speed signal is used as a parameter and the fluctuation of the sensor signal corresponding to the speed is held in advance, the control command signal u can be adjusted online following the speed. .

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態に係る能動振動騒音制御装置は、前述した第1実施形態と対比して、図3に示した制御指令値算出部32に設けられる切り替え指示部34の構成が相違するのみであるので、以下、図16に示すブロック図を参照して、切り替え指示部34の構成について説明する。第3実施形態に係る切り替え指示部34は、振動低減制御の効果が常に保持されるように、コントローラ38で使用するパラメータを調整する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The active vibration noise control device according to the third embodiment is different from the first embodiment described above only in the configuration of the switching instruction unit 34 provided in the control command value calculation unit 32 shown in FIG. Therefore, the configuration of the switching instruction unit 34 will be described below with reference to the block diagram shown in FIG. The switching instruction unit 34 according to the third embodiment adjusts parameters used by the controller 38 so that the effect of vibration reduction control is always maintained.

図16に示すブロック90は、減算信号αdから制御空間100での騒音レベルSPL*までの音響伝播伝達関数のモデル(第1音響伝播特性モデル)であり、ブロック80は、アクチュエータ20の制御指令信号uから制御空間100での騒音レベルSPL*までの音響伝播伝達関数のモデル(第2音響伝播特性モデル)である。また、各モデル90,80の出力信号は、加算器36に出力されて加算される。   A block 90 shown in FIG. 16 is a model of the acoustic propagation transfer function (first acoustic propagation characteristic model) from the subtraction signal αd to the noise level SPL * in the control space 100, and a block 80 is a control command signal for the actuator 20. It is a model (second acoustic propagation characteristic model) of the acoustic propagation transfer function from u to the noise level SPL * in the control space 100. The output signals of the models 90 and 80 are output to the adder 36 and added.

オーバーオール制御効果計算部53では、加算器36の出力信号のパワースペクトルを計算した後、所定の周波数帯域でのオーバーオール値を計算する。更新判定部37、及びパラメータ更新部41は、第1実施形態で示した図5と同様の機能を備える。   The overall control effect calculation unit 53 calculates a power spectrum of the output signal of the adder 36 and then calculates an overall value in a predetermined frequency band. The update determination unit 37 and the parameter update unit 41 have the same functions as those in FIG. 5 described in the first embodiment.

次に、図16に示した切り替え指示部34における処理手順を、図17に示すフローチャートを参照して説明する。   Next, a processing procedure in the switching instruction unit 34 shown in FIG. 16 will be described with reference to a flowchart shown in FIG.

図17に示すステップS51では、減算器35aより出力される減算信号αdが第1音響伝播特性モデル90に入力され、減算信号αdに第1音響伝播特性モデルが乗算される。その後、フローはステップS52へ移行する。   In step S51 shown in FIG. 17, the subtracted signal αd output from the subtractor 35a is input to the first acoustic propagation characteristic model 90, and the subtracted signal αd is multiplied by the first acoustic propagation characteristic model. Thereafter, the flow proceeds to step S52.

ステップS52では、コントローラ38より出力される1ステップ前の制御指令信号uが第2音響伝播特性モデル80に入力され、制御指令信号uに第2音響伝播特性モデルが乗算される。その後、フローはステップS53へ移行する。   In step S52, the control command signal u one step before output from the controller 38 is input to the second acoustic propagation characteristic model 80, and the control instruction signal u is multiplied by the second acoustic propagation characteristic model. Thereafter, the flow proceeds to step S53.

ステップS53では、ステップS51の処理、及びステップS52の処理で得られた信号が加算器36で加算され、制御が行われた状態での制御空間100での推定された騒音レベルが計算される。その後、フローはステップS54へ移行する。   In step S53, the signal obtained by the process of step S51 and the process of step S52 is added by the adder 36, and the estimated noise level in the control space 100 in a state where the control is performed is calculated. Thereafter, the flow moves to step S54.

ステップS54では、推定された騒音レベルから前述した手法を用いてパワースペクトルを計算し、更に、所定の周波数帯域でのオーバーオール騒音レベルが計算される。その後、フローはステップS55へ移行する。   In step S54, a power spectrum is calculated from the estimated noise level using the above-described method, and an overall noise level in a predetermined frequency band is further calculated. Thereafter, the flow proceeds to step S55.

ステップS55では、更新判定部37にて、予め設定してあった所定のオーバーオール制御効果が得られているか否かを判定し、パラメータを更新するか否かを判断する。   In step S55, the update determination unit 37 determines whether or not a predetermined overall control effect set in advance is obtained, and determines whether or not to update the parameter.

ステップS56において、パラメータの更新を行う場合には、フローはステップS57へ移行し、パラメータの更新を行わない場合には、フローを終了する。   If the parameter is updated in step S56, the flow proceeds to step S57, and if the parameter is not updated, the flow ends.

ステップS57では、パラメータ更新部41にてコントローラ38で使用するパラメータを更新、出力し、フローを終了する。この更新の方法は、図6のステップS25の処理で示した方法や、第2実施形態に示した方法を用いればよい。   In step S57, the parameter update unit 41 updates and outputs the parameters used by the controller 38, and the flow ends. As the updating method, the method shown in the process of step S25 in FIG. 6 or the method shown in the second embodiment may be used.

このようにして、第3実施形態の能動振動騒音制御装置では、上記の手法を用いることにより、パラメータ更新の規準としてオーバーオール制御効果を用いることができ、安定したオーバーオール制御効果を得ることができる。   Thus, in the active vibration noise control apparatus of the third embodiment, by using the above method, the overall control effect can be used as the parameter update criterion, and a stable overall control effect can be obtained.

以上、本発明の能動振動騒音制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。   As mentioned above, although the active vibration noise control apparatus of this invention was demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to this, The structure of each part is made into the thing of the arbitrary structures which have the same function. Can be replaced.

例えば、上記した各実施形態では、車両内の騒音を低減する例について説明したが、車両に限定されず、任意の閉空間内の騒音低減制御に用いることができる。また、路面の違いによる加速度信号変動のみならず、例えばスペアタイヤ装着時や車両の振動伝播経路が経年劣化等で変動した場合にも適応可能である。   For example, in each of the above-described embodiments, the example of reducing the noise in the vehicle has been described. However, the present invention is not limited to the vehicle, and can be used for noise reduction control in an arbitrary closed space. Further, the present invention is applicable not only to fluctuations in acceleration signals due to differences in road surfaces, but also to cases where, for example, spare tires are mounted or the vibration propagation path of the vehicle fluctuates due to deterioration over time.

また、上述した各実施形態を組み合わせ、例えば、始めは第2実施形態に示した方法でゲインスケジュールにより調整をするが、その後大幅に路面が変動した場合には第1実施形態の再設計を行うということも可能である。   In addition, the above-described embodiments are combined, for example, initially, the gain schedule is adjusted by the method shown in the second embodiment, but after that, when the road surface changes significantly, the first embodiment is redesigned. It is also possible.

本発明は、車両が走行する路面が変化した場合に車両内に生じる騒音を低減する上で極めて有用である。   The present invention is extremely useful for reducing noise generated in the vehicle when the road surface on which the vehicle travels changes.

10(10a〜10d) 加速度センサ
20(20a、20b) アクチュエータ
30 制御装置本体
31(31a〜31f) 増幅部
32 制御指令値算出部
33 A/D変換部
34 切り替え指示部
35a 減算器
36 加算器
37 更新判定部
38 コントローラ
39 D/A変換部
41 パラメータ更新部
42 フィルタ
42a 第1フィルタ
42b 第2フィルタ
42c 第3フィルタ
43 加算重み乗算部
44 加算重み計算部
45a、45b 重み関数
50 伝達関数(Gα)
51 PS計算部
52 PS保持部
53 オーバーオール制御効果計算部
60 伝達関数(Gp)
70 振動伝播モデル
80 第2音響伝播特性モデル
90 第1音響伝播特性モデル
100 制御空間(所定の空間)
110 フロアパネル
120 車軸
130 サスペンション
140 メンバ
200 タイヤ
10 (10a to 10d) Acceleration sensor 20 (20a, 20b) Actuator 30 Control device body 31 (31a to 31f) Amplifying unit 32 Control command value calculation unit 33 A / D conversion unit 34 Switching instruction unit 35a Subtractor 36 Adder 37 Update determination unit 38 Controller 39 D / A conversion unit 41 Parameter update unit 42 Filter 42a First filter 42b Second filter 42c Third filter 43 Addition weight multiplication unit 44 Addition weight calculation unit 45a, 45b Weight function 50 Transfer function (Gα)
51 PS Calculation Unit 52 PS Holding Unit 53 Overall Control Effect Calculation Unit 60 Transfer Function (Gp)
70 Vibration propagation model 80 Second acoustic propagation characteristic model 90 First acoustic propagation characteristic model 100 Control space (predetermined space)
110 Floor panel 120 Axle 130 Suspension 140 Member 200 Tire

Claims (15)

構造物上に配置され構造物の振動を検出するセンサと、
構造物内の空間、或いは構造物に波動を加える波動印加手段と、
前記センサの出力信号に基づき、前記構造物内の制御空間における騒音を低減す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、
前記制御手段は、前記センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音が変動した場合に、当該基準となる騒音へ近づくように前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
A sensor arranged on the structure to detect the vibration of the structure;
A wave applying means for applying a wave to a space in the structure or the structure;
Control means for controlling the wave applying means so as to reduce noise in a control space in the structure based on an output signal of the sensor,
The control means adjusts the output by the wave applying means so as to approach the reference noise when the reference noise corresponding to the frequency of the output signal of the sensor fluctuates. Noise control device.
請求項1記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定された前記構造物内部の騒音のピーク周波数の変動に合わせて、前記ピーク周波数での騒音低減制御の効果が高まるように、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
The active vibration noise control device according to claim 1,
The wave applying means so that the effect of noise reduction control at the peak frequency is enhanced in accordance with the fluctuation of the peak frequency of noise inside the structure estimated based on the output signal of the sensor. An active vibration and noise control device characterized by adjusting the output by the control unit.
請求項1または請求項2のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定された前記構造物内部の騒音のピーク周波数における騒音レベルの変動に合わせて、前記ピーク周波数における騒音レベルが変化しないように、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
In the active vibration noise control device according to claim 1 or 2,
The said control means is the said wave application means so that the noise level in the said peak frequency does not change according to the fluctuation | variation of the noise level in the peak frequency of the noise inside the said structure estimated based on the output signal of the said sensor. An active vibration and noise control device characterized by adjusting the output by the control unit.
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定された前記構造物内部の騒音のピーク幅の変動に合わせて、前記ピーク幅の周波数帯域における騒音レベルが変化しないように、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
In the active vibration noise control device according to any one of claims 1 to 3,
The control means includes the wave applying means so that the noise level in the frequency band of the peak width does not change in accordance with the fluctuation of the peak width of the noise inside the structure estimated based on the output signal of the sensor. An active vibration and noise control device characterized by adjusting the output by the control unit.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号の、ピーク周波数及び減衰係数のうち少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量に対応した複数のパラメータを予め保持しておき、前記センサの出力信号から取得した前記特徴量に最も適応する前記パラメータを選択して、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
In the active vibration noise control device according to any one of claims 1 to 4,
The control means uses at least one of a peak frequency and an attenuation coefficient of the output signal of the sensor as a feature amount, and holds a plurality of parameters corresponding to the feature amount in advance, and obtains it from the output signal of the sensor An active vibration noise control apparatus characterized by selecting the parameter most adapted to the feature quantity and adjusting the output of the wave applying means.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号の周波数特性に対応する複数のパラメータを予め保持し、前記センサの出力信号から取得した周波数特性に最も適応するパラメータを選択して、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
In the active vibration noise control device according to any one of claims 1 to 4,
The control means holds in advance a plurality of parameters corresponding to the frequency characteristics of the output signal of the sensor, selects a parameter that is most suitable for the frequency characteristics acquired from the output signal of the sensor, and outputs by the wave applying means An active vibration noise control device characterized by adjusting the frequency.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサ出力の、ピーク周波数及び減衰係数のうち少なくとも一方の特徴量、或いは前記センサ出力の周波数特性ごとに予め保持した複数のパラメータのうち、前記特徴量、または前記周波数特性に近いパラメータの線形和を演算することにより、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
In the active vibration noise control device according to any one of claims 1 to 4,
The control unit is configured to set the feature amount or the frequency characteristic among a plurality of parameters stored in advance for at least one feature amount of the peak frequency and attenuation coefficient of the sensor output or for each frequency characteristic of the sensor output. An active vibration noise control apparatus characterized by adjusting an output from the wave applying means by calculating a linear sum of close parameters.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号より取得される該出力信号の周波数特性を用いてパラメータを再設計し、再設計したパラメータを用いて前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
In the active vibration noise control device according to any one of claims 1 to 4,
The control means redesigns a parameter using the frequency characteristic of the output signal acquired from the output signal of the sensor, and adjusts the output by the wave applying means using the redesigned parameter. Active vibration noise control device.
請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号のピーク周波数及び減衰係数のうちの少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量が予め保持している所定値と異なる場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
In the active vibration noise control device according to any one of claims 1 to 8,
The control unit uses at least one of a peak frequency and an attenuation coefficient of the output signal of the sensor as a feature amount, and adjusts an output by the wave applying unit when the feature amount is different from a predetermined value held in advance. An active vibration noise control device characterized by the above.
請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号の周波数特性を予め保持し、且つ、この周波数特性と、前記センサより新たに取得した出力信号の周波数特性との間の相関係数を求め、この相関係数が所定値以下となった場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
In the active vibration noise control device according to any one of claims 1 to 9,
The control means holds the frequency characteristic of the output signal of the sensor in advance, and obtains a correlation coefficient between the frequency characteristic and the frequency characteristic of the output signal newly acquired from the sensor, and this correlation An active vibration noise control device, wherein the output by the wave applying means is adjusted when the number becomes a predetermined value or less.
請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、騒音低減制御による前記構造物の内部騒音の低減量を特徴量とし、この特徴量が所定量減少した場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
In the active vibration noise control device according to any one of claims 1 to 10,
The control means uses the reduction amount of the internal noise of the structure by the noise reduction control as a feature amount, and adjusts the output by the wave applying means when the feature amount is reduced by a predetermined amount. Noise control device.
請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定される前記構造物の内部騒音のピーク周波数、及び減衰係数のうちのいずれか一方に基づいて得られる数値を特徴量とし、この特徴量が予め保持している所定値と異なる場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
In the active vibration noise control device according to any one of claims 1 to 11,
The control means uses a numerical value obtained based on one of a peak frequency of internal noise of the structure estimated based on an output signal of the sensor and an attenuation coefficient as a feature amount, and the feature amount is An active vibration and noise control apparatus, wherein an output from the wave applying means is adjusted when the predetermined value is different from a predetermined value.
請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、予め保持している前記構造物の内部に生じる推定騒音の周波数特性と、新たに前記センサより取得した出力信号の周波数特性との間の相関関係を求め、この相関係数が所定値以下となった場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
The active vibration noise control device according to any one of claims 1 to 12,
The control means obtains a correlation between a frequency characteristic of estimated noise generated inside the structure held in advance and a frequency characteristic of an output signal newly acquired from the sensor, and the correlation coefficient is An active vibration noise control apparatus, wherein an output from the wave applying means is adjusted when a predetermined value or less is reached.
請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定された前記構造物の内部騒音が、予め設定した最大周波数と異なる場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
In the active vibration noise control device according to any one of claims 1 to 13,
The control means adjusts the output by the wave applying means when the internal noise of the structure estimated based on the output signal of the sensor is different from a preset maximum frequency. Noise control device.
請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記構造物は移動体であり、前記センサの出力信号の周波数特性変化を、前記移動体の速度変化に基づいて推定することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
In the active vibration noise control device according to any one of claims 1 to 14,
The active vibration noise control apparatus characterized in that the structure is a moving body and estimates a change in frequency characteristics of an output signal of the sensor based on a change in speed of the moving body.
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