JP2798843B2 - Active noise control device - Google Patents

Active noise control device

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JP2798843B2
JP2798843B2 JP4043374A JP4337492A JP2798843B2 JP 2798843 B2 JP2798843 B2 JP 2798843B2 JP 4043374 A JP4043374 A JP 4043374A JP 4337492 A JP4337492 A JP 4337492A JP 2798843 B2 JP2798843 B2 JP 2798843B2
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secondary sound
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、騒音に対して同振幅、
逆位相の2次音を発生させて騒音を打ち消す能動型騒音
制御装置に関し、特に、参照信号の生成に係るものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to an active noise control device that cancels noise by generating a secondary sound having an opposite phase, and particularly relates to generation of a reference signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】騒音を同振幅、逆位相の波で打ち消す能
動騒音制御は、1930年代にLuegによって行われた先駆的
な研究(USP-2043416,1936年)以降、1950年代にはOlso
n、Conver等によって研究が行われてきた古い技術であ
るといえるが、実際に製品に適用されるようになったの
は比較的最近である。これはディジタルシグナルプロセ
ッサなど制御を可能とするための高速演算素子の出現に
よるところが大きいが、制御アルゴリズムに関する理論
面の整備が進んできていることも挙げられる。
2. Description of the Related Art Active noise control, in which noise is canceled out by waves of the same amplitude and opposite phase, has been pioneered by Lueg in the 1930s (USP-2043416, 1936).
It can be said that this is an old technology that has been studied by Conver and others, but it has been relatively recently that it has actually been applied to products. This is largely due to the advent of high-speed operation elements for enabling control, such as digital signal processors, but also due to the development of theoretical aspects regarding control algorithms.

【0003】能動騒音制御技術に関する最近の注目すべ
き研究例としては、G.B.B.Chaplinによるもの(例えば公
表特許昭56-501062)とP.A.Nelson/S.J.Elliotによるも
の(例えば、公表特許平1-501344)の2例を挙げることが
出来る。両者の制御方法の違いは、前者の制御が対象と
する騒音の周期性を前提とした「繰返し制御」を用いて
いるのに対して、後者のそれは最急降下法の一種である
LMSアルゴリズムを用いた適応信号処理を行っている
点にあり、対象騒音は必ずしも周期的であることを要し
ない。
[0003] Two recent remarkable examples of research on active noise control technology include those by GBBChaplin (for example, Published Patent Application No. 56-501062) and those by PANelson / SJElliot (for example, Published Patent Application No. 1-501344). Can be mentioned. The difference between the two control methods is that the former uses "repetitive control" that presupposes the periodicity of the target noise, while the latter uses an LMS algorithm, which is a type of steepest descent method. In that the target noise is not necessarily periodic.

【0004】このLMS適応制御アルゴリズムは1960年
代にWidrowによって体系化された方法(例えば、B.Widro
w/P.A.Mantey/B.B.Goode "Adaptive Antenna Systems,
PROCEEDINGS OF THE IEEE, Vol.55, NO.12, DEC 1967)
であるが、汎用性に富むことから能動騒音制御に関する
最近の研究例は、殆どこの制御アルゴリズムに依ってい
る。本発明においても、基本的にはこの制御アルゴリズ
ムの使用を前提としているので、前述の公表特許平1-50
1344(P.A.Nelson/S.J.Elliot)を例に取って従来技術の
説明を行う。
[0004] This LMS adaptive control algorithm is based on a method codified by Widrow in the 1960s (for example, B. Widro).
w / PAMantey / BBGoode "Adaptive Antenna Systems,
(PROCEEDINGS OF THE IEEE, Vol.55, NO.12, DEC 1967)
However, most of the recent research on active noise control due to its versatility relies on this control algorithm. In the present invention, basically, it is assumed that the control algorithm is used.
The prior art will be described using 1344 (PANelson / SJElliot) as an example.

【0005】図12は、前述の公表特許に記載されてい
る、複数のラウドスピ−カとマイクロフォンにより自動
車の車室内などの特定の閉空間中を消音する能動騒音制
御装置12100を示している。これは、閉空間内の所
定位置の音圧を測定する3個のマイクロフォン1212
と各マイクロフォン1212位置で1次音(騒音)と2
次音が干渉し合って騒音を低減させるための2次音を出
力する2個のラウドスピ−カ11、エンジン122の回
転に同期した信号124を発生する基準信号(参照信
号)発生器1215、基準信号124を、位相振幅変調
させてスピ−カを駆動する信号123を出力してラウド
スピ−カ1211を駆動するための1対の適応形フィル
タ1214を有する制御回路1213で構成されてい
る。また、基準信号発生器1215へはエンジン回転信
号(例えば、点火タイミング信号、クランク角センサの
信号等)が入力されており、基準信号発生器1215は
時々刻々のエンジン回転周期の整数倍に比例した正弦波
信号を生成している。
FIG. 12 shows an active noise control apparatus 12100 described in the above-mentioned published patent which uses a plurality of loudspeakers and microphones to mute a specific closed space such as a vehicle interior. This means that three microphones 1212 for measuring sound pressure at a predetermined position in the closed space are used.
And the primary sound (noise) at each microphone 1212 position and 2
Two loudspeakers 11 for outputting secondary sounds for reducing noise due to interference of secondary sounds, a reference signal (reference signal) generator 1215 for generating a signal 124 synchronized with the rotation of the engine 122, a reference A control circuit 1213 having a pair of adaptive filters 1214 for driving a loudspeaker 1211 by outputting a signal 123 for driving a speaker by phase-modulating the signal 124 and outputting a signal 123. An engine rotation signal (for example, an ignition timing signal, a signal of a crank angle sensor, etc.) is input to the reference signal generator 1215, and the reference signal generator 1215 is proportional to an integral multiple of the instantaneous engine rotation period. Generates a sine wave signal.

【0006】LMS適応制御アルゴリズムは、各マイク
ロフォン1212位置での音圧の二乗値が最小になるよ
う適応形フィルタ1214の係数を時々刻々更新してい
るが、1次音と2次音がうまく干渉しあって騒音低減が
図られるためには、基準信号124若しくはその元とな
る参照信号1216の中に1次音に対して充分相関性が
高い成分が含まれていなければならない。通常、2つの
信号間の相関性の度合を表す指標としてコヒ−レンスと
呼ばれる0〜1の間の値を取る無次元量が定義されてい
る。厳密な理論解析の結果から、LMS適応制御アルゴ
リズムに基づく能動騒音制御システムによる騒音低減量
はこのコヒ−レンスの値で決定されることが分かってい
る。
In the LMS adaptive control algorithm, the coefficient of the adaptive filter 1214 is updated every moment so that the square of the sound pressure at each microphone 1212 is minimized, but the primary sound and the secondary sound interfere well. Therefore, in order to achieve noise reduction, the reference signal 124 or the reference signal 1216 which is the basis of the reference signal 124 must include a component having sufficiently high correlation with the primary sound. Usually, a dimensionless quantity that takes a value between 0 and 1 called coherence is defined as an index indicating the degree of correlation between two signals. From the result of the rigorous theoretical analysis, it is known that the noise reduction by the active noise control system based on the LMS adaptive control algorithm is determined by the value of the coherence.

【0007】図12に示すような自動車の車室内におけ
る能動騒音制御装置においては、エンジンの回転振動に
伴う騒音が制御対象になっており、エンジン回転信号を
参照信号として供給してこれに同期した正弦波信号を生
成することにより、エンジン騒音成分に対してコヒ−レ
ンスの高い基準信号を得ている。例えば、エンジンが4
サイクル4気筒である場合には、エンジン回転の2倍の
周波数の振動が大きく、一般的にエンジン2次振動と呼
ばれている。この原因は、1/2回転ごとのガス燃焼によ
るガストルク変動とクランクシャフト系のモ−メントの
アンバランスによる慣性トルク変動によるものである。
そして、これが加振トルクとなって車体を振動させ、こ
れが車室内に伝搬されて定在波の騒音を発生させてい
る。従って、この時はクランク角180度ごとの回転信
号を参照信号として供給させることにより2次振動騒音
の能動騒音制御が可能となる。
In an active noise control apparatus in a vehicle cabin as shown in FIG. 12, the noise accompanying the rotational vibration of the engine is to be controlled, and the engine rotation signal is supplied as a reference signal and synchronized therewith. By generating a sine wave signal, a reference signal having high coherence with respect to the engine noise component is obtained. For example, if the engine is 4
In the case of a four-cycle cylinder, vibration having a frequency twice as high as that of the engine rotation is large, and is generally called secondary engine vibration. This is due to fluctuations in gas torque due to gas combustion every 1/2 rotation and fluctuations in inertia torque due to imbalance in moment of the crankshaft system.
This becomes the excitation torque and vibrates the vehicle body, which propagates into the vehicle cabin to generate standing wave noise. Therefore, at this time, the active noise control of the secondary vibration noise can be performed by supplying the rotation signal every 180 degrees of the crank angle as the reference signal.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、LMS適応
制御アルゴリズムは、図12のように単一スペクトルの
騒音のみを消音するだけでなく、複数の騒音スペクトル
が含まれている場合でも、適用可能である。
Incidentally, the LMS adaptive control algorithm can be applied not only to silencing only a single spectrum noise as shown in FIG. 12, but also to a case where a plurality of noise spectra are included. is there.

【0009】このためには、参照信号の中に各騒音スペ
クトル成分に対して同一周波数で充分コヒ−レンスが高
いスペクトル成分が含まれている必要がある。
For this purpose, it is necessary that the reference signal contains a spectrum component having the same frequency and sufficiently high coherence with respect to each noise spectrum component.

【0010】前述の公表特許では、基準正弦波信号を生
成する方法としていくつかの方法を提示している。
[0010] In the above-mentioned published patent, several methods are proposed as a method of generating the reference sine wave signal.

【0011】その第1は、エンジン周波数に同期した回
転パルス列を、エンジン周波数を基本周波数とするトラ
ッキングフィルタを通過させて、エンジン回転数の第N
高調波までを一定の割合で含むような信号に変換するこ
とである。
First, a rotation pulse train synchronized with the engine frequency is passed through a tracking filter whose fundamental frequency is the engine frequency, and the Nth engine speed is calculated.
That is, the signal is converted into a signal that includes harmonics at a fixed rate.

【0012】第2には、エンジン回転数より充分大きい
回転パルス列(例えば1回転128パルス)を分周して
複数個の異なる周波数の回転パルス列を生成し、各々の
パルス信号の基本周波数のみ通過させるトラッキングフ
ィルタを通過させて、各フィルタ通過信号を合成させる
方法である。
Second, a plurality of rotation pulse trains having different frequencies are generated by dividing a rotation pulse train (for example, 128 pulses per rotation) sufficiently larger than the engine speed, and only the fundamental frequency of each pulse signal is passed. This is a method of passing through a tracking filter and synthesizing signals passing through each filter.

【0013】第3には、クロックパルス発生器を用いて
回転パルス列の時間間隔を測定してパルス間隔に等しい
周期の正弦波をディジタルオシレ−タにより生成する方
法である。このように参照信号または基準信号の中に複
数の周波数成分の正弦波信号を含ませることにより、対
応する複数の回転次数成分の騒音スペクトルを同時に消
音できる。
A third method is to measure a time interval of a rotation pulse train using a clock pulse generator and generate a sine wave having a period equal to the pulse interval by a digital oscillator. By including a sine wave signal of a plurality of frequency components in the reference signal or the reference signal, noise spectra of a plurality of rotation order components can be simultaneously silenced.

【0014】ところで、産業用車両、例えば、数トン以
下の中、小型トラックなどにおいては動力源として4〜
6気筒程度のディ−ゼルエンジンが通常用いられている
が、エンジン以外に発電機や油圧ポンプなどの補機類及
びトランスミッションが内蔵されていて、これらが全て
エンジンに同期して回転している。トラックではエンジ
ンは通常キャビンのやや後方に取り付けられており、エ
ンジン自体の振動がボデ−を伝わってキャビン全体を加
振して定在波の騒音を発生させる他に、補機類やトラン
スミッションの回転振動も全てキャビンを加振して騒音
となるため、キャビン室内にはエンジン回転速度に比例
した複数のスペクトル成分からなる騒音で満たされてい
る。そしてまた、その騒音スペクトルの大きさは常にあ
る成分、例えば2次振動成分のみが大きいということは
なく、種々の状況によっても変化する。
By the way, in an industrial vehicle, for example, a medium or small truck of several tons or less, a power source of 4 to 4 tons is used.
A diesel engine of about six cylinders is usually used, but in addition to the engine, auxiliary equipment such as a generator and a hydraulic pump and a transmission are built in, all of which rotate in synchronization with the engine. In trucks, the engine is usually mounted slightly behind the cabin, and the vibration of the engine itself propagates through the body and excites the entire cabin to generate standing-wave noise, as well as the rotation of accessories and transmissions. Since all vibrations also excite the cabin and become noise, the cabin room is filled with noise composed of a plurality of spectral components proportional to the engine speed. Further, the magnitude of the noise spectrum is not always large only for a certain component, for example, only a secondary vibration component, and varies depending on various situations.

【0015】このような機械にあっては、参照信号はエ
ンジン回転次数成分の他にエンジン回転速度に比例して
はいるが必ずしもその基本次数の整数倍ではない周波数
のスペクトル成分も含ませる必要があり、且つまたLM
S適応制御アルゴリズムの適応性の観点からその各スペ
クトル成分の大きさの比率も状況により可変にすること
が望ましい。
In such a machine, the reference signal must include, in addition to the engine rotational order component, a spectral component having a frequency proportional to the engine rotational speed but not necessarily an integral multiple of the fundamental order. Yes and again LM
From the viewpoint of the adaptability of the S adaptive control algorithm, it is desirable that the ratio of the magnitude of each spectral component is also variable depending on the situation.

【0016】しかしながら、前述したような第1、第2
の例のようにエンジン回転数の基準周波数を有するパル
ス列を生成してこれをトラッキングフィルタを通過させ
て参照信号を得る方法では、以下の問題が有る。
However, as described above, the first and the second
In the method of generating a pulse train having a reference frequency of the engine speed and passing the same through a tracking filter to obtain a reference signal as in the example of the above, there are the following problems.

【0017】エンジン回転の基本次数の非整数倍の周波
数のスペクトル成分を消音させるためには、例えば、7
/4倍の周波数のスペクトル成分を消音させるために
は、1回転当たり28パルスを発生する回路を用意し
て、これを分周して、7/4倍の周波数のスペクトル成
分を含むパルスを生成する。この様に、非整数倍の周波
数を含むパルスを生成するには、大きな数のパルスを作
る必要が有り、困難である。
In order to silence a spectral component having a frequency that is a non-integer multiple of the fundamental order of engine rotation, for example, 7
In order to mute the 成分 times frequency spectrum component, prepare a circuit that generates 28 pulses per rotation, divide the frequency and generate a pulse containing the / times frequency spectrum component. I do. As described above, it is difficult to generate a pulse including a frequency of a non-integer multiple because a large number of pulses need to be generated.

【0018】また、参照信号に含まれる各スペクトル成
分の大きさの比率を可変にすることには、配慮がなされ
ていない。前述の例では、複数の周波数の参照信号は、
それぞれ異なるトラッキングフィルタを通過させられた
後、合成されて、スピーカの入力となる。このため、参
照信号に含まれる各スペクトル成分の大きさの比率を可
変にするには、トラッキングフィルタの特性を変えなけ
ればならないので、困難であった。
No consideration is given to making the ratio of the magnitude of each spectral component included in the reference signal variable. In the above example, the reference signals of multiple frequencies are:
After passing through different tracking filters, they are combined and become the input of the speaker. For this reason, it was difficult to change the ratio of the magnitude of each spectral component included in the reference signal, because the characteristics of the tracking filter had to be changed.

【0019】また、第3の方法のように回転パルス列の
時間間隔よりディジタルオシレ−タを用いる方法では、
3角関数を生成するために、プロセッサ内部で、3角関
数を表す級数展開された式を高速演算して、求めている
ため、計算量が多いという問題が有った。このため、複
数個の周波数の正弦波形を同時生成させるにはプロセッ
サにかかる負担が大きくなるという問題があった。
In the method using the digital oscillator from the time interval of the rotation pulse train as in the third method,
In order to generate the trigonometric function, a series-expanded expression representing the trigonometric function is calculated and calculated at high speed inside the processor, so that there is a problem that the amount of calculation is large. For this reason, there is a problem that a load on the processor is increased to simultaneously generate the sine waveforms of a plurality of frequencies.

【0020】本発明の目的は、簡易に基本次数の非整数
倍の周波数のスペクトル成分を消音できる能動型騒音制
御装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide an active noise control device capable of easily silencing a spectral component having a frequency that is a non-integer multiple of the fundamental order.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、 騒音に対して同振幅、逆位相の2次音を
発生させて、前記騒音を打ち消す能動型騒音制御装置で
あって、 前記騒音を検出する騒音検出手段と、 評価点で
の騒音に干渉させる2次音を出力する2次音出力手段
と、 前記騒音の発生源の周期運動(振動、回転等)の周波
数に依存する速度信号を検出する検出手段と、 基準波形
データを記憶する記憶手段と、 前記検出手段が検出した
速度信号の値に対して互いに異なる倍率を有する複数の
読み出し速度で、前記記憶手段から前記波形データをそ
れぞれ読み出し、当該互いに周期の異なる複数の基準波
形データを、前記2次音の生成の基準となる参照信号と
して出力する参照信号生成手段と、 前記騒音検出手段が
検出した騒音と、前記参照信号生成手段が出力した参照
信号とに基づいて、前記2次音出力手段への入力信号を
決定する信号処理手段とを有することを特徴とする能動
型騒音制御装置を提供する。
Means for Solving the Problems To solve the above problems,
Therefore, the present invention generates a secondary sound having the same amplitude and opposite phase with respect to noise.
The active noise control device that generates and cancels the noise
There are a noise detecting means for detecting the noise at the evaluation point
Sound output means for outputting a secondary sound that interferes with the noise of the vehicle
And the frequency of the periodic motion (vibration, rotation, etc.) of the noise source
Detection means for detecting a number-dependent speed signal, and a reference waveform
Storage means for storing data, and the detection means
Multiple values with different magnifications for the speed signal value
At the read speed, the waveform data is read from the storage means.
Each read out, a plurality of reference waves having different periods from each other
The shape data is referred to as a reference signal as a reference for the generation of the secondary sound.
A reference signal generating means for outputting the noise and the noise detecting means.
The detected noise and the reference output by the reference signal generating means
The input signal to the secondary sound output means based on the signal
Signal processing means for determining
Provide a mold noise control device.

【0022】[0022]

【作用】騒音に対して同振幅、逆位相の2次音を発生さ
せて、前記騒音を打ち消す能動型騒音制御装置におい
て、騒音検出手段は、騒音を検出し、検出手段は、騒音
の発生源の周期運動の周波数に依存する速度信号を検出
する。そして、参照信号生成手段は、検出手段が検出し
た速度信号の値に対して互いに異なる倍率を有する複数
の読み出し速度で、記憶手段から基準波形データをそれ
ぞれ読み出し、当該互いに周期の異なる複数の基準波形
データを参照信号として出力する。そして、信号処理手
段は、騒音検出手段が検出した騒音と、参照信号生成手
段が出力した参照信号とに基づいて、2次音出力手段へ
の入力信号を決定する。そして、2次音出力手段が、評
価点での騒音に干渉させる2次音を出力する。
In an active noise control device for generating a secondary sound having the same amplitude and opposite phase with respect to noise and canceling the noise , the noise detecting means detects the noise, and the detecting means detects the noise.
Velocity signal dependent on the frequency of the periodic motion of the source
I do. Then, the reference signal generating means detects the
With different magnifications for the speed signal values
At the readout speed, the reference waveform data is
Each read, a plurality of reference waveforms with different periods from each other
The data is output as a reference signal. And the signal processing hand
The stage includes the noise detected by the noise detection means and the reference signal generation means.
To the secondary sound output means based on the reference signal output by the stage
Is determined. Then, the secondary sound output means
Outputs a secondary sound that interferes with the noise at the valence point.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の内容について図面を用いなが
ら詳細に説明する。図1は、代表的な産業用車両である
トラックのキャビン内空間の騒音低減を図るために能動
騒音制御装置を適用した場合の実施例を示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The contents of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment in which an active noise control device is applied to reduce noise in a cabin space of a truck which is a typical industrial vehicle.

【0024】図に示したトラック50では、動力源とし
て4気筒のディ−ゼルエンジン1がキャビン2後方に取
り付けられており、エンジン1に駆動されて回転する発
電機や油圧ポンプなどの補機類やトランスミッション
(図示せず)が取り付けられている。そして、これらに
よる振動は全てキャビン2を加振して騒音となるため、
キャビン室内にはエンジン回転速度に比例した複数のス
ペクトル成分からなる騒音で満たされている。
In the truck 50 shown in the figure, a four-cylinder diesel engine 1 is mounted behind the cabin 2 as a power source, and auxiliary equipment such as a generator and a hydraulic pump driven by the engine 1 to rotate. And a transmission (not shown). And all the vibrations caused by these excite the cabin 2 and become noise,
The cabin is filled with noise composed of a plurality of spectral components proportional to the engine speed.

【0025】同図では、キャビン室内の騒音をオペレ−
タの耳元近くに配置した2個のマイクロフォン3、4で
音圧を検出し、2個のスピ−カ5、6で2次音を発生さ
せて消音するシステムが描かれている。1回転4パルス
のパルス信号を発生するタコセンサ7はディ−ゼルエン
ジン1のクランク軸2回転に1回回転する回転軸に取り
付けられておりクランク1回転につき2パルスの信号1
01が得られる。能動騒音制御を行うためのコントロ−
ルユニット10は、タコセンサ7の信号入力のためのF
/Vコンバ−タ11、A/D変換器12、マイクロフォ
ン3、4による測定音圧102、103の入力のための
A/D変換器13、2次音制御信号104、105によ
りスピ−カ5、6を駆動させるためのD/A変換器1
4、パワ−アンプ15、及びこれらの入力信号を用いて
LMS適応制御を実行するプロセッサ部16で構成され
ている。
In the figure, the noise in the cabin is controlled by the operator.
A system is shown in which sound pressure is detected by two microphones 3 and 4 arranged near the ear of the user, and secondary sound is generated by two speakers 5 and 6 to mute the sound. A tach sensor 7 for generating a pulse signal of four pulses per rotation is attached to a rotary shaft that rotates once for every two rotations of the crankshaft of the diesel engine 1, and a signal 1 of two pulses for one rotation of the crank.
01 is obtained. Control for active noise control
Unit 10 is provided with an F
/ V converter 11, A / D converter 12, A / D converter 13 for inputting measured sound pressures 102 and 103 by microphones 3 and 4, and speaker 5 by secondary sound control signals 104 and 105. / D converter 1 for driving, 6
4, a power amplifier 15, and a processor unit 16 for performing LMS adaptive control using these input signals.

【0026】ここで、F/Vコンバ−タ11は時々刻々
の回転パルス信号101を入力し、クランク軸の回転速
度に比例したアナログ電圧107を出力する。そして、
アナログ電圧107はA/D変換器12を介してディジ
タル電圧106に変換され、プロセッサ部16に入力さ
れている。図2は汎用リニアIC(RC4151)を用
いたF/Vコンバ−タ11の回路構成の一例を示してい
る。RC4151は単一電源で動作するICであり、周
辺の抵抗、コンデンサを適当に設定して入力周波数fIN
に比例した出力電圧V0を図に示す式で得ることができ
る。
Here, the F / V converter 11 receives the instantaneous rotation pulse signal 101 and outputs an analog voltage 107 proportional to the rotation speed of the crankshaft. And
The analog voltage 107 is converted to a digital voltage 106 via the A / D converter 12 and input to the processor 16. FIG. 2 shows an example of a circuit configuration of the F / V converter 11 using a general-purpose linear IC (RC4151). RC4151 is a IC that operates with a single power supply, surrounding the resistor, the input frequency f IN to set the capacitor appropriately
The output voltage V 0 which is proportional to can be obtained by the formula shown in FIG.

【0027】次に、図3はプロセッサ部16の構成の一
例を示している。ここでは、プロセッサ部16は参照信
号作成用の8ビット程度のシングルチップマイコン20
と適応制御のための高速積和演算を実行するディジタル
シグナルプロセッサ(DSP)30の2チップで構成さ
れている。マイコン20にはCPU21、RAM22、
ROM23、I/Oポ−ト24、25、カウンタ26な
どで構成されており、一方DSP30はCPU31、R
AM32、ROM33、I/Oポ−ト34、35、36
などが内蔵されている。
FIG. 3 shows an example of the configuration of the processor unit 16. Here, the processor unit 16 is a single-chip microcomputer 20 of about 8 bits for creating a reference signal.
And a digital signal processor (DSP) 30 for executing a high-speed product-sum operation for adaptive control. The microcomputer 20 includes a CPU 21, a RAM 22,
The DSP 30 includes a ROM 23, I / O ports 24 and 25, a counter 26, and the like.
AM32, ROM33, I / O ports 34, 35, 36
And so on.

【0028】図4は、図3のマイコン20の動作を示し
た図である。図3、図4及び図5を用いてディジタル参
照信号を生成する過程を説明する。図4(a)はROM
23内に書き込まれた正弦波の1周期分のデ−タXi
ある。これは、正弦波の振幅(Y軸)を8ビット(−1
27〜127)、角度(X軸)を8ビット(0〜25
5)に分割した場合であり、波形1周期を360度とし
たときX軸は360/256≒1.4°ごととなる。こ
の256個の8ビットデ−タ(256バイト)はある一
定のタイミングで順次CPU21に読み出されている。
FIG. 4 is a diagram showing the operation of the microcomputer 20 of FIG. The process of generating the digital reference signal will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. FIG. 4A shows a ROM.
1 cycle of de sine waves written in the 23 - a data X i. This means that the sine wave amplitude (Y axis) is 8 bits (-1
27 to 127), and the angle (X axis) is 8 bits (0 to 25).
5), and when one cycle of the waveform is 360 degrees, the X axis is every 360 / 25621.4 degrees. These 256 8-bit data (256 bytes) are sequentially read out to the CPU 21 at a certain timing.

【0029】図4(b)は、ROM23内の正弦波形デ
−タの読み出し速度(時間間隔)をA/D変換器12か
らI/Oポ−ト25を介して得たディジタル電圧106
より求めるフロ−チャ−トを示している。まず、ディジ
タル電圧106の値V0がI/Oポ−ト25よりCPU
21にロ−ドされると読み出し時間間隔tRが次式で計
算する。
FIG. 4B shows a digital voltage 106 obtained from the A / D converter 12 via the I / O port 25 at the read speed (time interval) of the sine waveform data in the ROM 23.
4 shows a flowchart to be obtained from the above. First, the value V 0 of the digital voltage 106 is supplied from the I / O port 25 to the CPU.
When the data is loaded to the register 21, the read time interval t R is calculated by the following equation.

【0030】[0030]

【数1】tR=B/V0 但し、BはROM23内に記憶された定数であり、この
値はtR×256が消音したい騒音スペクトルの1周期
になるように予め設定されている。(割算は時間を要す
るので、この時間が許されない場合には、ディジタル電
圧値Vに対応するtRの値をROM内に記憶して置きこ
れを読み出すようにしてもよい。)次に、図5は内蔵の
カウンタ26を用いてROMデ−タ読み出しの制御をす
るフロ−チャ−トを示している。即ち、カウンタ26は
独立に作動しており、内蔵のクロックジェネレ−タによ
り発生するクロック信号を計時してその値は時々刻々更
新されている(図5(a))。読み出し間隔tRがある
時点でセットされると、その時点のカウンタ26の値t
C=TCがCPU21にロ−ドされΔTC=TC+tRを計
算してRAM22内に一時記憶される。カウンタ26の
値tCは常時監視されておりΔTCと比較されている。そ
してtC≧ΔTCとなった時点再びで割込み信号が発生す
る。そして再びその時点のカウンタ26の値がCPU2
1にロ−ドされて新たにΔTCが計算されて同様のこと
が繰り返される。
[Number 1] t R = B / V 0 where, B is stored constants in ROM 23, the value t R × 256 is set in advance such that one period of the noise spectrum to be silenced. (Since division requires time, if this time is not allowed, the value of t R corresponding to the digital voltage value V may be stored in the ROM and read out.) FIG. 5 shows a flowchart for controlling the reading of ROM data using the built-in counter 26. That is, the counter 26 operates independently, clocks a clock signal generated by a built-in clock generator, and updates the value every moment (FIG. 5 (a)). When the reading interval t R is set at a certain point in time, the value t of the counter 26 at that point in time is set.
C = T C is loaded to the CPU 21 to calculate ΔT C = T C + t R and temporarily stored in the RAM 22. The value t C of the counter 26 is constantly monitored and compared with ΔT C. Then, an interrupt signal is generated again when t C ≧ ΔT C. Then, the value of the counter 26 at that time is again
B 1 - a new [Delta] T C is de is repeated the same thing is calculated.

【0031】一方、割込み信号を受け取ると、CPU2
1にはROM23内の正弦波形のディジタルデ−タX0
がロ−ドされI/Oポ−ト24を介してDSP30のI
/Oポ−ト34に送出される(図5(b))。そして再
び割込み信号が発生した時点で次のデ−タX2がDSP
30に送出される。このようにして、正弦波形のディジ
タルデ−タX0,X1,X2,…,X255,X0,…が時々
刻々DSP30に送出され参照信号用として制御に供さ
れる。そして、読み出し間隔tRを変化させれば任意の
周波数の騒音成分に対応できる。
On the other hand, when receiving the interrupt signal, the CPU 2
1 is a digital data X 0 of a sine waveform in the ROM 23.
Is loaded and the I / O port 24 of the DSP 30
It is sent to the / O port 34 (FIG. 5B). The following de when the interrupt signal occurs again - data X 2 is DSP
30. Thus, the sine waveform digital data X 0 , X 1 , X 2 ,..., X 255 , X 0 ,. Then, by changing the reading interval t R , it is possible to cope with a noise component of an arbitrary frequency.

【0032】さて、ある時刻にDSP30に向けて送出
されたデ−タXiは、CPU31にロ−ドされ、RAM
32に参照信号X(n)としてストアされる。ここで、
図6は、ROM33に書き込まれたLMS適応制御アル
ゴリズムの制御シ−ケンスを示した演算のフロ−チャ−
トである。
[0032] Now, de sent towards the DSP30 at a certain time - data X i is, Russia to CPU31 - is passed, RAM
32 is stored as a reference signal X (n). here,
FIG. 6 is an operation flowchart showing the control sequence of the LMS adaptive control algorithm written in the ROM 33.
It is.

【0033】まず、CPU31は、適応フィルタの各フ
ィルタ係数W11、W12、W21、W22、参照信号X
(n)、X(n−1)をRAM32よりロ−ドして出力
1(n)、Y2(n)を次式で演算する(ステップ
1)。
First, the CPU 31 determines the filter coefficients W 11 , W 12 , W 21 , W 22 of the adaptive filter, the reference signal X
(N), X b from (n-1) to RAM 32 - De and output Y 1 (n), Y 2 (n) is calculated by the following equation (step 1).

【0034】[0034]

【数2】 (Equation 2)

【0035】ここで、適応フィルタのタップ数が高々2
タップであるのは参照信号及び出力信号とも単一周波数
であるために他ならない。また、適応フィルタの値は適
当な値、例えば0に初期設定されている。
Here, the number of taps of the adaptive filter is at most 2
The tap is the only one since both the reference signal and the output signal have a single frequency. The value of the adaptive filter is initially set to an appropriate value, for example, 0.

【0036】演算結果の出力Y1、Y2は図1に示す出力
信号104、105としてD/A変換器14、パワ−ア
ンプ15を介してスピ−カ5、6より出力されキャビン
2内の2次制御音となる(ステップ2)。
Outputs Y 1 and Y 2 of the operation results are output from speakers 5 and 6 via D / A converter 14 and power amplifier 15 as output signals 104 and 105 shown in FIG. A secondary control sound is generated (step 2).

【0037】一方、マイクロフォン3、4で測定された
音圧e1、e2(102、103)はA/D変換器13を
介してI/Oポ−ト35よりCPU31に入力されてい
る。(ステップ3)このとき、評価関数J=e1 2+e2 2
とおき、Jを最小にするように適応フィルタの各フィル
タ係数を一定のサンプリング間隔で更新していく。これ
はJを各フィルタ係数で微分したときの極小値で与えら
れる。
On the other hand, the sound pressures e 1 and e 2 (102, 103) measured by the microphones 3, 4 are input to the CPU 31 from the I / O port 35 via the A / D converter 13. (Step 3) At this time, the evaluation function J = e 1 2 + e 2 2
Then, each filter coefficient of the adaptive filter is updated at a constant sampling interval so as to minimize J. This is given by the minimum value when J is differentiated by each filter coefficient.

【0038】ここで、音圧e1、e2は1次音(騒音)d
1、d2、と2次音の和として次式のように与えられる。
Here, the sound pressures e 1 and e 2 are primary sounds (noise) d.
It is given by the following equation as the sum of 1 , d 2 and the secondary sound.

【0039】[0039]

【数3】 (Equation 3)

【0040】但し、Clmjはスピ−カ、マイクロフォン
間の音響伝達係数であり、タップ数jで表現している。
数3に数2を代入すると次式が得られる。
Where C lmj is the sound transfer coefficient between the speaker and the microphone, and is expressed by the number of taps j.
By substituting Equation 2 for Equation 3, the following equation is obtained.

【0041】[0041]

【数4】 (Equation 4)

【0042】一般に、LMS適応制御アルゴリズムでの
フィルタ係数の更新では、(∂J/∂Wm)を用いて次式で
与えられる。
In general, the update of the filter coefficient in the LMS adaptive control algorithm is given by the following equation using (∂J / ∂W m ).

【0043】[0043]

【数5】 (Equation 5)

【0044】ここで、μは一般に収束係数と呼ばれ適応
の速さに関係している。
Here, μ is generally called a convergence coefficient and relates to the speed of adaptation.

【0045】数4よりJを求め(∂J/∂Wm)を計算する
と各フィルタ係数の更新式が次式で示される。
When J is calculated from Equation (4) and (∂J / ∂W m ) is calculated, an updating equation for each filter coefficient is expressed by the following equation.

【0046】[0046]

【数6】 (Equation 6)

【0047】但し、α=2μである。CPU31は演算
に必要なデ−タを随時RAM32からアクセスして数6
の演算を高速で実行する(ステップ4)。
However, α = 2μ. The CPU 31 accesses the data necessary for the operation from the RAM 32 at any time, and
Is executed at high speed (step 4).

【0048】(ステップ1)〜(ステップ4)の動作は
一定のサンプリング間隔で実行されており、次のサンプ
リング時において再び(ステップ1)に戻り同じ制御シ
−ケンスが実行される。(ここで、マイコン20による
参照信号作成のサンプリング時間とDSP30による適
応フィルタ更新のサンプリング時間は必ずしも同期して
いる必要はない。)図2〜図5に示した実施例は、単一
周波数成分−例えば回転2次振動成分のみに対する能動
騒音制御システムであった。しかしながら、このシステ
ムでは波形デ−タに対して複数個の読み出し速度を用意
することにより、異なる周波数成分を持つ複数の騒音成
分を同時に消音できる。例えば、トラック、建設機械車
両などでは発電機、トランスミッション、油圧ポンプな
ど、エンジンに同期して回転している要素により発生す
る騒音のレベルが大きいという特徴を持つ。これらはエ
ンジンの回転速度が変化すればこれらの被駆動要素の回
転速度も変化するが、その回転数比は一定であり、騒音
の周波数比も一定である。従って、数1で示した波形デ
−タの読み出し間隔tRの計算式において、その周波数
比に応じて定数Aの値を設定すればエンジンの回転周波
数に対して任意の倍周信号を得ることができる。
The operations of (Steps 1) to (Step 4) are executed at a fixed sampling interval, and at the next sampling, the operation returns to (Step 1) again to execute the same control sequence. (Here, the sampling time for creating the reference signal by the microcomputer 20 and the sampling time for updating the adaptive filter by the DSP 30 do not necessarily have to be synchronized.) In the embodiment shown in FIGS. For example, this is an active noise control system for only the rotational secondary vibration component. However, in this system, by preparing a plurality of reading speeds for waveform data, a plurality of noise components having different frequency components can be simultaneously silenced. For example, trucks, construction machinery vehicles, and the like are characterized in that the level of noise generated by elements rotating in synchronization with the engine, such as generators, transmissions, and hydraulic pumps, is large. When the rotation speed of the engine changes, the rotation speed of these driven elements also changes, but the rotation speed ratio is constant and the noise frequency ratio is also constant. Therefore, in the equation for calculating the read interval t R of the waveform data shown in the equation 1, if the value of the constant A is set in accordance with the frequency ratio, an arbitrary frequency-multiplied signal can be obtained with respect to the engine rotation frequency. Can be.

【0049】図7は複数の騒音スペクトルを同時消音さ
せる能動騒音制御システムとして、4気筒ディ−ゼルエ
ンジンの回転2次、4次成分、及び被駆動要素によって
もたらされる回転8次、7/2次成分を同時に消音させ
るシステムを示している。A/D変換器12を介して得
たディジタル電圧値V*はマイコン20のCPU21に
ロ−ドされ(ステップ11)、ROM内の正弦波形のデ
−タ読み出しの時間間隔が次式で求められる。
FIG. 7 shows an active noise control system for simultaneously silencing a plurality of noise spectra, the secondary and quaternary rotational components of a four-cylinder diesel engine, and the rotational eighth and seventh-order components provided by driven elements. Fig. 3 shows a system for silencing components simultaneously. The digital voltage value V * obtained through the A / D converter 12 is loaded to the CPU 21 of the microcomputer 20 (step 11), and the time interval for reading the sine waveform data in the ROM is obtained by the following equation. .

【0050】[0050]

【数7】 (Equation 7)

【0051】但し、A1、A2、A3、A4は、エンジンの
回転周波数の2倍、4倍、8倍、及び7/2倍の周波数
の正弦波形を作り出すための定数である(ステップ1
2)。
Here, A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 are constants for generating a sine waveform having a frequency twice, four times, eight times, and 7/2 times the rotation frequency of the engine ( Step 1
2).

【0052】ある時点において数7で求めた読み出し間
隔tR1、tR2、tR3、tR4がセットされると、その時点
のカウンタ26の値TCが求められる。(ステップ1
3)読み出し間隔とカウンタの値からデ−タ読み出しタ
イミングの判定用に次式が演算される。(ステップ1
4)
[0052] When the reading interval t R1 was determined by the number 7 at some point, t R2, t R3, t R4 is set, the value T C of the counter 26 at that time is determined. (Step 1
3) The following formula is calculated from the read interval and the value of the counter to determine the data read timing. (Step 1
4)

【0053】[0053]

【数8】 (Equation 8)

【0054】カウンタの値tCは時々刻々更新されてお
り、その値はΔTR1、ΔTR2、ΔTR3、ΔTR4(上の場
合ΔTR3<ΔTR2<ΔTR4<ΔTR1)と常時比較されて
いる。そして、最初にtCがΔTR3に等しいか大きくな
った場合、割込み信号が発生しデ−タXi(i=0…2
55)が順次ロ−ドされ信号列X3={…,X3i,…}が
RAM22にストアされる。一方、その時点のカウンタ
の値TC3が読み込まれΔTR3=tR3+TC3が再設定され
る(ステップ15)。
The value t C of the counter is constantly updated, and the value is constantly compared with ΔT R1 , ΔT R2 , ΔT R3 , ΔT R4 (in the above case, ΔT R3 <ΔT R2 <ΔT R4 <ΔT R1 ). ing. When t C is equal to or larger than ΔT R3 for the first time, an interrupt signal is generated and data X i (i = 0... 2)
55) are sequentially loaded, and a signal sequence X3 = {..., X3 i ,. On the other hand, the value T C3 of the counter at that time is read, and ΔT R3 = t R3 + T C3 is reset (step 15).

【0055】同様にして、カウンタの値tCはΔTR2
ΔTR4、ΔTR1の値とも順に比較されていき、各値と等
しいか大きくなった場合にも割込み信号が発生してデ−
タXiが順次ロ−ドされる。そして、信号列X2={…,
X2i,…}、X4={…,X4i,…}、X1={…,X1i
…}、が作られRAM22にストアされる。そしてその
時点のカウンタの値TC2、TC4、TC1が読み込まれΔT
R2=tR2+TC2、ΔTR4=tR4+TC4、ΔTR1=tR1
C1、が再設定される(ステップ16〜18)。一方、
ディジタル電圧値V*はクランク軸の回転速度変化に応
じて時々刻々更新されているので、一定のタイミングで
*を再ロ−ドして再び一連の制御シ−ケンスを行う。
(ステップ11に戻る)このようにして得られた4つの
信号列はマイコン20のI/Oポ−ト24から送出され
て、DSP30での参照信号として利用されるわけであ
るが、各信号列の出力時間間隔は異なっている。一般に
ディジタルフィルタのサンプリング間隔は入力周波数の
2倍(ナイキスト周波数)あればよい。そこで、最大周
波数であるX3(エンジン回転数の8倍)の2倍以上の
一定時間で信号列Χ1、X2、X3、X4をサンプリン
グし、一定時間間隔の参照信号列S1={…,S1i
…,}、S2={…,S2i,…}、S3={…,S3i,…}、
4={…,S4i,…}を求めることを考える。図8は、こ
の一定サンプリング方法を示したフロ−チャ−トであ
る。まず、V*から一定サンプリング間隔tSを求め、次
にtSがセットされた時点でのカウンタ値TCSを読み込
み、読み出しタイミングΔTS=TCS+tSを演算する。
時々刻々更新されるカウンタの値tCとΔTSは常時比較
されtC≧ΔTSとなった時点で割込み信号が発生し、R
AM22内にその時点でストアされていたデ−タX1i、X
2i、X3i、X4iがCPU21にロ−ドされ、再び一定時間
間隔の参照信号列S1i、S2i、S3i、S4iとしてRAM22
にストアされる。そして、その時点でのカウンタの値T
CSが読み出されて同様に繰り返される。
Similarly, the counter value t C becomes ΔT R2 ,
The values of ΔT R4 and ΔT R1 are also compared in order, and when the values become equal to or larger than each value, an interrupt signal is generated and the data is output.
Data X i is sequentially Russia - is de. Then, the signal sequence X2 = {.
X2 i , ...}, X4 = {…, X4 i , ...}, X1 = {…, X1 i ,
..} Are stored in the RAM 22. Then, the values T C2 , T C4 , and T C1 of the counter at that time are read and ΔT
R2 = t R2 + T C2, ΔT R4 = t R4 + T C4, ΔT R1 = t R1 +
T C1 is reset (steps 16 to 18). on the other hand,
Since the digital voltage value V * is updated every moment according to the change in the rotation speed of the crankshaft, V * is reloaded at a constant timing and a series of control sequences is performed again.
(Return to step 11) The four signal trains obtained in this way are sent out from the I / O port 24 of the microcomputer 20 and used as reference signals in the DSP 30. Output time intervals are different. Generally, the sampling interval of the digital filter may be twice the input frequency (Nyquist frequency). Therefore, the signal trains # 1, X2, X3, and X4 are sampled for a certain time that is at least twice the maximum frequency X3 (eight times the engine speed), and the reference signal trains S 1 = {... i ,
,}, S 2 = {…, S2 i ,}}, S 3 = {…, S3 i ,…},
Consider finding S 4 = {..., S4 i ,. FIG. 8 is a flowchart showing this constant sampling method. First, a fixed sampling interval t S is obtained from V * , and then the counter value T CS at the time when t S is set is read, and read timing ΔT S = T CS + t S is calculated.
The counter value t C and ΔT S that are constantly updated are constantly compared, and when t C ≧ ΔT S , an interrupt signal is generated.
The data X1 i , X stored at that time in the AM 22
2 i , X 3 i , X 4 i are loaded into the CPU 21 and again stored in the RAM 22 as reference signal strings S 1 i , S 2 i , S 3 i , S 4 i at fixed time intervals.
Stored in Then, the value T of the counter at that time
CS is read and the same is repeated.

【0056】次に、RAM22にストアされたデ−タは
CPU21に再びロ−ドされI/Oポ−ト24よりDS
P30のI/Oポ−ト34に向けて送出される。そして
CPU31を介してRAM32に一時的にストアされ
る。これらは各参照信号列Sk(k=1〜4)として所定の
サンプリング時間でCPUにロ−ドされ、各々2タップ
の適応フィルタ係数Wkim(k=1〜4、m=0,1)に
よりSk(n)との積和演算が実行され、各出力ykm(n)
が次式のように得られる。
Next, the data stored in the RAM 22 is loaded again to the CPU 21 and transmitted from the I / O port 24 to the DS.
It is sent to the I / O port 34 of P30. Then, the data is temporarily stored in the RAM 32 via the CPU 31. These are loaded into the CPU as predetermined reference signal sequences S k (k = 1 to 4) at a predetermined sampling time, and each of the two-tap adaptive filter coefficients W kim (k = 1 to 4, m = 0, 1). Performs a product-sum operation with S k (n), and outputs y km (n)
Is obtained as follows:

【0057】[0057]

【数9】 (Equation 9)

【0058】但し、m=1、2でありスピ−カ番号を示
す。上式で得られた各出力ykm(n)は添字mごとに添字
kについて加算される。
However, m = 1, 2 and indicates the speaker number. Each output y km (n) obtained by the above equation is added for the subscript k for each subscript m.

【0059】[0059]

【数10】 (Equation 10)

【0060】そして出力Y1、Y2がロ−パスフィルタ、
パワ−アンプ等を介してスピ−カより2次音として出力
される。マイクロフォンで測定された音圧e1、e2を最
小にするよう2次音を生成させるLMS適応制御のアル
ゴリズムは図6における制御シ−ケンスと基本的には第
1の実施例の場合と同じである次に、図8に示すサンプ
リング方法では複数の参照信号系列に対して各々独立に
適応フィルタを動作させていた。これに対して、図9で
は生成した複数の信号列(ここでは基準信号と呼ぶ)を
加算して1個の参照信号を作成してこれに対してのみ適
応フィルタを動作させる方式を示している。即ち、図8
の場合と同様に一定時間サンプリングで得た基準信号S1
i、S2i、S3i、S4iからこれらの加算平均を次式で時々刻
々求める。
The outputs Y 1 and Y 2 are low-pass filters,
It is output as a secondary sound from the speaker via a power amplifier or the like. The LMS adaptive control algorithm for generating the secondary sound so as to minimize the sound pressures e 1 and e 2 measured by the microphone is basically the same as the control sequence in FIG. 6 in the first embodiment. Next, in the sampling method shown in FIG. 8, the adaptive filter is operated independently for a plurality of reference signal sequences. On the other hand, FIG. 9 shows a method in which a plurality of generated signal sequences (herein referred to as reference signals) are added to generate one reference signal, and the adaptive filter is operated only for one reference signal. . That is, FIG.
Reference signal S1 obtained by sampling for a fixed time as in
From i , S2 i , S3 i , and S4 i , the addition average of these is calculated every moment by the following equation.

【0061】[0061]

【数11】 [Equation 11]

【0062】そして時々刻々得た{…,SAi,…}はR
AM22にストアされ、その後デ−タはCPU21に再
びロ−ドされてDSP30に向けて送出される。そし
て、DSP30では参照信号列として適応フィルタW
A1i、WA2i(この場合適応フィルタのタップ数は参照信
号に含まれる周波数成分を全て表現できるだけの長さに
設定されていなければならない)によってフィルタリン
グされ、スピ−カへの出力信号が次式のように求められ
る。
Then, {, SA i ,...
The data is stored in the AM 22, and thereafter, the data is loaded again to the CPU 21 and transmitted to the DSP 30. Then, the DSP 30 uses the adaptive filter W as a reference signal sequence.
A1i, W A2i (the number of taps of this adaptive filter only must be set to the length can all frequency components included in the reference signal representation) is filtered by, spin - output signal to mosquito follows Asked to do so.

【0063】[0063]

【数12】 (Equation 12)

【0064】数11においては、サンプリング信号S
1i、S2i、S3i、S4iを単純加算平均により参照信号を求
めていた。トラックのキャビン内騒音のように参照信号
の中に複数周波数の正弦波が含まれているときには、各
参照信号成分の振幅の大きさの比によっても対応する各
騒音スペクトルの消音量も影響される。そこで、図10
ではこれらの各基準信号の間で重み付け平均して参照信
号を作成し、その重みの比率をエンジンの運転条件に応
じて可変にした場合を示している。この場合、数11は
次式のように書き直される。
In Equation 11, the sampling signal S
The reference signal has been obtained by simple averaging of 1 i , S2 i , S3 i , and S4 i . When a reference signal includes a sine wave of a plurality of frequencies, such as noise in a cabin of a truck, the silencing volume of each corresponding noise spectrum is also affected by the ratio of the magnitude of the amplitude of each reference signal component. . Therefore, FIG.
Shows a case where a reference signal is created by weighting and averaging these reference signals, and the ratio of the weights is made variable according to the operating conditions of the engine. In this case, Equation 11 is rewritten as the following equation.

【0065】[0065]

【数13】 (Equation 13)

【0066】但し、a1、a2、a3、a4、各基準信号の
重み変数である。
Here, a 1 , a 2 , a 3 , and a 4 are weight variables of each reference signal.

【0067】トラック50にはエンジン回転速度の変化
や制御空間(キャビン内)の音響伝達特性の変化(窓の
開閉や温度、湿度の変化)を検知する手段が備えられて
いる。また、マイコン20のROM22にはこれらに対
応したa1、a2、a3、a4、の値がマップとなって書き
込まれている。今、ある特性の変化−例えば、キャビン
のドアが開いたときなど音響伝達特性が大きく変化する
と、騒音スペクトルの各成分の構成比も異なってくる。
このようなとき、例えばドアの開閉状態を何らかのセン
サ(例えば赤外線センサ)で検知し、マイコン20に信
号を送る。信号を受け取ったコントロ−ラはその状態に
対応する重み変数の値をROMテ−ブルより選び出し、
変数a1、a2、a3、a4の値を変更して数13の参照信
号作成のための加算演算を実行する。
The truck 50 is provided with means for detecting a change in the engine rotation speed and a change in the sound transmission characteristic of the control space (in the cabin) (opening and closing of windows, changes in temperature and humidity). The values of a 1 , a 2 , a 3 , and a 4 corresponding to these are written in the ROM 22 of the microcomputer 20 as a map. Now, when a change in a certain characteristic—for example, when the sound transfer characteristic changes greatly, such as when a cabin door is opened, the composition ratio of each component of the noise spectrum also changes.
In such a case, for example, the open / closed state of the door is detected by some sensor (for example, an infrared sensor) and a signal is sent to the microcomputer 20. Upon receiving the signal, the controller selects the value of the weight variable corresponding to the state from the ROM table,
The values of the variables a 1 , a 2 , a 3 , and a 4 are changed and the addition operation for creating the reference signal of Expression 13 is performed.

【0068】なお、能動型騒音制御装置において、上記
の実施例とは異なって、複数のフィルタを有することと
して、波形出力手段は、前記速度信号の値に応じて前記
波形デ−タを読みだす際に、複数の、異なる倍率を有す
る読み出し速度で読み出しを行い、複数個の波形データ
を同時に出力して、それぞれを異なるフィルタに入力し
て、複数の周期の異なる参照信号を出力し、出力された
ものを加算することとしてもよい。
It is to be noted that, unlike the above embodiment, the active noise control device has a plurality of filters, and the waveform output means reads out the waveform data according to the value of the speed signal. At this time, a plurality of readings are performed at a reading speed having different magnifications, a plurality of waveform data are simultaneously output, each is input to a different filter, and a plurality of reference signals having different periods are output and output. May be added.

【0069】また、能動型騒音制御装置において、速度
信号を電圧信号に変換することはしないで、速度信号と
して、パルス信号を用い、参照信号検出手段は、前記パ
ルス信号の時間間隔を直接、検出して、その時間間隔に
応じて、前記波形デ−タの読み出し速度を可変させるこ
ととしてもよい。
In the active noise control device, the speed signal is not converted into a voltage signal, but a pulse signal is used as the speed signal, and the reference signal detecting means directly detects the time interval of the pulse signal. Then, the reading speed of the waveform data may be varied according to the time interval.

【0070】また、騒音を打ち消す能動型騒音コントロ
ーラユニットとして、速度信号を入力されて、参照信号
を出力する参照信号検出手段と、検出された前記騒音と
前記参照信号とより、前記2次音を決定する信号処理手
段とを有し、前記参照信号検出手段は、基準となる波形
デ−タを記憶する記憶手段と、前記速度信号の値に応じ
て前記波形デ−タの読み出し速度を可変させて、前記波
形デ−タを読み出して、参照信号として出力する波形出
力手段とを有することとし、マイク、スピーカ、センサ
を任意に組合せることもできる。
Further, as an active noise controller unit for canceling noise, reference signal detecting means for inputting a speed signal and outputting a reference signal, and detecting the secondary sound based on the detected noise and the reference signal. Signal processing means for determining the reference signal, the reference signal detecting means storing a reference waveform data, and changing the reading speed of the waveform data according to the value of the speed signal. And a waveform output means for reading out the waveform data and outputting it as a reference signal. A microphone, a speaker, and a sensor can be arbitrarily combined.

【0071】ところで、図1に示したようなトラックの
キャビン内騒音はエンジンの振動がボディを伝達してパ
ネルなどキャビン内のある部分を加振して発生する振動
放射音である。従って、騒音低減方法としては発生した
騒音をスピ−カなどの2次音を用いて打ち消すのではな
く、エンジンから伝わる振動と同振幅、逆位相の振動を
パネルに与えて振動放射音そのものの発生を抑える方法
も考えられる。図11は、そのような能動的加振による
振動放射音の消音制御方法について示した図である。タ
コセンサ7によるエンジン回転信号の検出、マイク3、
4によるキャビン内音圧信号の検出、及びコントロ−ル
ユニット10の構成などは図1に示したものと同じであ
るが、スピ−カ5、6に変わりキャビン2の適当な位置
に加振用アクチュエ−タ55、56が取り付けられてい
る。アクチュエ−タ55、56はマイク5、6による検
出音圧が最小になるようにLMS適応制御アルゴリズム
によってコントロ−ルユニット10で制御されている。
By the way, the noise in the cabin of the truck as shown in FIG. 1 is a vibration radiated sound generated by the vibration of the engine transmitting through the body to vibrate a part in the cabin such as a panel. Therefore, as a noise reduction method, instead of using a secondary sound such as a speaker to cancel the generated noise, vibration radiated sound itself is generated by giving vibration of the same amplitude and opposite phase to the vibration transmitted from the engine to the panel. There is also a method of suppressing the noise. FIG. 11 is a diagram illustrating a method of silencing vibration radiation sound by such active excitation. The detection of the engine rotation signal by the tacho sensor 7, the microphone 3,
The detection of the sound pressure signal in the cabin and the configuration of the control unit 10 by the device 4 are the same as those shown in FIG. -Ta 55 and 56 are attached. The actuators 55 and 56 are controlled by the control unit 10 by an LMS adaptive control algorithm so that the sound pressure detected by the microphones 5 and 6 is minimized.

【0072】以上、4気筒ディ−ゼルエンジンで駆動さ
れる産業用車両の代表例であるトラックを例に取り、そ
のキャビン内の騒音を能動的に消音するシステムについ
て図を用いて説明した。この能動騒音制御装置は、その
性格上汎用的な技術であることから、これに限定される
ものではなく、乗用車、油圧ショベルなど建設機械、そ
の他エンジンやモ−タなど回転機械を有し、これによっ
て騒音が発生する空間を消音させる場合にはいつでも適
用可能なものである。
The system for actively silencing noise in the cabin of a truck as a typical example of an industrial vehicle driven by a 4-cylinder diesel engine has been described above with reference to the drawings. This active noise control device is a general-purpose technology due to its characteristics, and is not limited to this.It has a construction machine such as a passenger car, a hydraulic shovel, and other rotary machines such as an engine and a motor. The present invention can be applied at any time when a noise-generating space is muted.

【0073】以上述べたように、本発明はマイコンのR
OM内に予め記憶された正弦波デ−タをエンジンの回転
速度に応じて読み出し速度を可変にして参照信号として
用いているので、簡便なシステムにて高速且つ高精度な
能動騒音制御を実現できる。
As described above, the present invention relates to the microcomputer R
Since the sine wave data stored in advance in the OM is used as a reference signal with the readout speed varied according to the rotation speed of the engine, active noise control with high speed and high accuracy can be realized with a simple system. .

【0074】また、ROMデ−タの読み出し速度を複数
個用意して複数の参照信号を同時生成することにより、
複数のスペクトルよりなる騒音を同時に消音できる。ま
た、これら複数の参照信号を加算して1つの参照信号と
することにより、複数スペクトル騒音の能動騒音制御を
簡便なシステムにて実現できる。また、音響伝達特性が
大きく変化して騒音スペクトルの各成分の構成比が異な
ってきた場合でも信号加算時の各信号に対する重み付け
を可変にするようなシステムとすることにより速やかに
消音させることが可能である。
Further, by preparing a plurality of ROM data read speeds and simultaneously generating a plurality of reference signals,
Noise consisting of multiple spectra can be silenced simultaneously. In addition, by adding these plurality of reference signals into one reference signal, active noise control of a plurality of spectrum noises can be realized with a simple system. In addition, even if the sound transmission characteristics change significantly and the composition ratio of each component of the noise spectrum changes, the system can make the weighting of each signal variable at the time of signal addition, so that the sound can be quickly eliminated. It is.

【0075】なお、本発明においては、記憶させておく
正弦波のデータは、1周期分に限らず、半周期分、2周
期分等でも良い。
In the present invention, the sine wave data to be stored is not limited to one cycle, but may be a half cycle, two cycles, or the like.

【0076】また、スピーカについては、騒音制御用に
専用のものを設けなくても、例えば、オーディオ用のも
のを兼用させることとしても良い。
Further, as for the speaker, it is not necessary to provide a dedicated speaker for noise control. For example, a speaker for audio may be used.

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明によれば、簡易に基本次数の非整
数倍の周波数のスペクトル成分を消音できる能動型騒音
制御装置を提供できる。
According to the present invention, it is possible to provide an active noise control device capable of easily silencing a spectral component having a frequency which is a non-integer multiple of the fundamental order.

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

【図1】能動騒音制御装置の全体構成図FIG. 1 is an overall configuration diagram of an active noise control device.

【図2】F/Vコンバ−タの回路構成図FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an F / V converter.

【図3】プロセッサ部の構成図FIG. 3 is a configuration diagram of a processor unit.

【図4】マイコンの動作図FIG. 4 is an operation diagram of a microcomputer.

【図5】ROMデ−タの読み出し方法の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of a method of reading ROM data.

【図6】適応制御の制御シ−ケンス図FIG. 6 is a control sequence diagram of adaptive control.

【図7】複数スペクトル消音時のROM読み出し方法の
説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram of a ROM reading method when a plurality of spectra are muted.

【図8】複数スペクトル消音時の一定サンプリング方法
の説明図
FIG. 8 is an explanatory diagram of a constant sampling method when muting multiple spectra.

【図9】信号加算による参照信号作成方法の説明図FIG. 9 is an explanatory diagram of a reference signal creation method by signal addition.

【図10】重み付け加算による参照信号作成方法の説明
FIG. 10 is an explanatory diagram of a reference signal generation method by weighted addition.

【図11】能動的加振による振動放射音の消音制御の説
明図
FIG. 11 is an explanatory diagram of silencing control of vibration radiation sound by active excitation.

【図12】従来の能動騒音制御装置のブロック図FIG. 12 is a block diagram of a conventional active noise control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン、2…キャビン、3、4…マイクロフォ
ン、5、6…スピ−カ 7…タコセンサ、10…コントロ−ルユニット、11…
F/Vコンバ−タ、12、13…A/D変換器、14…
D/A変換器、15…パワ−アンプ、16…プロセッサ
部、101…クランク回転信号、102、103…マイ
ク音圧 104、105…2次音制御信号、106…ディジタル
電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Cabin, 3, 4 ... Microphone, 5, 6 ... Speaker 7 ... Tach sensor, 10 ... Control unit, 11 ...
F / V converter, 12, 13 ... A / D converter, 14 ...
D / A converter, 15: power amplifier, 16: processor, 101: crank rotation signal, 102, 103: microphone sound pressure 104, 105: secondary sound control signal, 106: digital voltage

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】騒音に対して同振幅、逆位相の2次音を発
生させて、前記騒音を打ち消す能動型騒音制御装置であ
って、 前記騒音を検出する騒音検出手段と、 評価点での騒音に干渉させる前記2次音を出力する2次
音出力手段と、 前記騒音の発生源の周期運動の周波数に依存する速度信
号を検出する検出手段と、基準波形データを記憶する記憶手段と、 前記検出手段が検出した速度信号の値に対して互いに異
なる倍率を有する複数の読み出し速度で、前記記憶手段
から前記基準波形データをそれぞれ読み出し、当該互い
に周期の異なる複数の基準波形データを、前記2次音の
生成の基準となる参照信号として出力する参照信号生成
手段と、 前記騒音検出手段が検出した騒音と、前記参照信号生成
手段が出力した参照信号とに基づいて、 前記2次音出力
手段への入力信号を決定する信号処理手段とを有するこ
とを特徴とする能動型騒音制御装置。
1. An active noise control device for generating a secondary sound having the same amplitude and opposite phase with respect to noise to cancel the noise, comprising: a noise detecting means for detecting the noise; Secondary sound output means for outputting the secondary sound causing interference with noise, detection means for detecting a speed signal dependent on the frequency of the periodic motion of the noise source, storage means for storing reference waveform data, The values of the speed signal detected by the detection means are different from each other.
A plurality of reading speeds having different magnifications,
Read the reference waveform data from
And a plurality of reference waveform data having different periods
Reference signal generation to output as a reference signal for generation
Means, noise detected by the noise detection means, and reference signal generation
Signal processing means for determining an input signal to the secondary sound output means based on the reference signal output by the means.
【請求項2】騒音に対して同振幅、逆位相の2次音を発
生させて、前記騒音を打ち消す能動型騒音制御装置であ
って、 前記騒音を検出する騒音検出手段と、 評価点での騒音に干渉させる前記2次音を出力する2次
音出力手段と、 前記騒音の発生源の周期運動の周波数に依存する速度信
号を検出する検出手段と、 基準波形データを記憶する記憶手段と、 前記検出手段が検出した速度信号の値に対して互いに異
なる倍率を有する複数の読み出し速度で、前記記憶手段
から前記基準波形データをそれぞれ読み出し、当該互い
に周期の異なる複数の基準波形データを加算し、当該加
算波形データを、前記2次音の生成の基準となる参照信
号として出力する参照信号生成手段と、 前記騒音検出手段が検出した騒音と、前記参照信号生成
手段が出力した参照信 号とに基づいて、前記2次音出力
手段への入力信号を決定する信号処理手段とを備える
とを特徴とする能動型騒音制御装置。
2. A secondary sound having the same amplitude and opposite phase to noise is emitted.
An active noise control device for canceling the noise by
I, and noise detection means for detecting the noise, 2 outputs the secondary sound to interfere with the noise at the evaluation point following
Sound output means, and a speed signal dependent on the frequency of the periodic motion of the noise source.
Detection means for detecting the item, storage means for storing reference waveform data, different from each other with respect to the value of the velocity signal detected by the detector
A plurality of reading speeds having different magnifications,
Read the reference waveform data from
To the reference waveform data with different periods.
The calculated waveform data is converted to a reference signal as a reference for the generation of the secondary sound.
A reference signal generating means for outputting the reference signal, a noise detected by the noise detecting means,
Means on the basis of a reference signal which has been output, the secondary sound output
Signal processing means for determining an input signal to the means .
【請求項3】請求項2記載の能動型騒音制御装置であっ
て、 前記基準波形データは、正弦波の波形データであり、 前記参照信号生成手段は、前記記憶手段から読み出した
各基準波形データの振幅にそれぞれ重み付けして、前記
加算波形データを算出する ことを特徴とする能動型騒音
制御装置。
3. The active noise control device according to claim 2, wherein
The reference waveform data is sinusoidal waveform data, and the reference signal generation unit reads out from the storage unit.
By weighting the amplitude of each reference waveform data,
An active noise control device for calculating additional waveform data .
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