JP3198548B2

JP3198548B2 - 能動型不快波制御装置

Info

Publication number: JP3198548B2
Application number: JP23051891A
Authority: JP
Inventors: 健一郎村岡; 明生木下
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 2001-08-13
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: JPH0566783A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車の車室や航空
機の客室等の騒音又は振動の不快波を能動的に低減する
能動型不快波制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の能動型不快波制御装置と
しては、例えば英国公開特許公報第２１４９６１４号記
載の図１６に示すようなものがある。

【０００３】この従来装置は航空機の客室やこれに類す
る閉空間に適用されるもので、閉空間１０１内にラウド
スピーカ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃおよびマイクロ
ホン１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを備えて
おり、ラウドスピーカ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃに
よって騒音（不快波）に干渉させる制御音（制御波）を
発生し、マイクロホン１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，
１０５ｄによって残差信号（残留不快波）を測定するよ
うになっている。これらラウドスピーカ１０３ａ，１０
３ｂ，１０３ｃ、マイクロホン１０５ａ，１０５ｂ，１
０５ｃ，１０５ｄは信号処理機１０７に接続されてお
り、信号処理機１０７は基本周波数測定手段によって測
定した騒音源（不快波源）の基本周波数とマイクロホン
１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄからの入力信
号とを受けとり、閉空間１０１内の音圧レベルを最小に
するようラウドスピーカ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ
に駆動信号を出力するものである。

【０００４】ここで閉空間１０１内には、３個のラウド
スピーカ１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと４個のマイク
ロホン１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄとが設
けられているが、説明を単純化するため、それぞれ１０
３ａ，１０５ａの一個ずつ設けられているものとする。
今、騒音源からマイクロホン１０５ａまでの伝達関数を
Ｇとし、ラウドスピーカ１０３ａからマイクロホン１０
５ａまでの伝達関数をＣとし、騒音源が発生する音源情
報信号をＸ_pとすると、マイクロホン１０５ａで観測さ
れる残留騒音（残留不快波）としてのノイズ信号Ｅは、Ｅ＝Ｘ_p・Ｇ＋Ｘ_p・Ｗ・Ｃとなる。ここでＷは、消音するために必要な伝達関数で
ある。消音対象点（マイクロホン１０５ａの位置）にお
いて、騒音が完全に打ち消されたとき、Ｅ＝０となる。
このときＷは、Ｗ＝−Ｇ／Ｃとなる。そして、マイク検出信号Ｅが最小となるＷを求
め、このＷに基づいて信号処理機１０７内のフィルタ係
数を適応的に更新するようにしている。マイク検出信号
Ｅを最小にするようフィルタ係数を求める手法としては
最急降下法の一種であるＬＭＳアルゴリズム（Ｌｅａｓ
ｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）を用いている。

【０００５】また図１６のように、マイクロホンが複数
設置されている場合には、例えば各マイクロホン１０５
ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄで検出した信号の総
和が最小となるように制御されるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な制御により、信号処理機１０７内のフィルタ係数を適
応的に更新する場合、ノイズ信号Ｅが最小となるＷを求
める制御アルゴリズムにラウドスピーカー１０３ａから
マイクロホン１０５ａまでの伝達関数Ｃを含んでいるた
め、次のような問題がある。

【０００７】すなわち、前記伝達関数Ｃは閉空間１０１
内の温度変化、ラウドスピーカー１０３ａ、マイクロホ
ン１０５ａの経時的な劣化による影響等で変化してしま
い、制御アルゴリズムの収束特性が低下し、さらに条件
が悪化した場合には評価点での音圧上昇を招き、いわゆ
る発散状態となってしまうからである。

【０００８】このような課題を解決するためには、本出
願人は特願平３−１７６９８０号等で発散と相関のある
信号処理機１０７内のフィルタ係数の絶対値の和、フィ
ルタ係数の自乗和、ラウドスピーカ１０３ａ，１０３
ｂ，１０３ｃへの駆動信号のレベル等に基づき発散を予
測することを提案している。当該装置によれば発散を規
制するように装置を補正することが可能となる。しか
し、フィルタ係数の絶対値の和などについては制御に必
要な本来の演算とは別の演算を行なう必要があり、演算
装置に対する演算負荷が増加するという課題がある。

【０００９】そこでこの発明は、演算装置に対する演算
負荷の増加を抑制しながら発散を予測し、且つ規制する
ことのできる能動型不快波制御装置の提供を目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、騒音又は振動の不快波に干渉さ
せる制御音を発生して評価点の不快波低減を図る制御波
源と、前記干渉後の所定位置の残留不快波を検出する手
段と、不快波源の不快波発生状態に関する信号を検出す
る手段と、前記不快波発生状態の検出信号を所定のフィ
ルタ係数によってフィルタ処理し前記制御波源を駆動す
る信号を出力する適応フィルタと、前記制御波源と残留
不快波検出手段との間の伝達関数を含む制御アルゴリズ
ムを用いて前記残留不快波検出手段の出力信号を低減す
るように前記適応フィルタのフィルタ係数を更新する手
段と、前記フィルタ係数の更新量に基づいて制御波源の
発散を予測し信号を出力する手段と、前記発散予測の信
号により発散を規制する手段とを備えたことを特徴す
る。

【００１１】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
能動型不快波制御装置であって、前記発散予測手段は、
前記フィルタ係数の更新量が、所定の値を越えた場合に
発散として予測することを特徴とする。

【００１２】また、請求項３の発明は、請求項１記載の
能動型不快波制御装置であって、前記発散手段は、前記
フィルタ係数の更新量が所定の値を越えた回数が所定回
を越える場合に発散として予測することを特徴とする。

【００１３】また、請求項４の発明は、請求項２又は３
記載の能動型不快波制御装置であって、前記発散予測手
段は、前記発散を予測するための更新量の所定値を前記
不快波発生状態と制御対象空間の状態との少なくとも一
方に対応して変化させることを特徴とする。

【００１４】さらに、請求項５の発明は、請求項３記載
の能動型不快波制御装置であって、前記発散予測手段
は、前記フィルタ係数の更新量が所定の値を越えた回数
が所定時間内に所定回を越えない場合に、前記カウント
した回数を０として再カウントすることを特徴とする。

【００１５】

【作用】請求項１の発明では、不快波源の不快波発生状
態に関する信号を不快波発生状態検出手段が検出し、適
応フィルタは不快波発生状態検出信号を所定のフィルタ
係数によってフィルタ処理し、制御波源を駆動する信号
を出力する。これによって制御波源は不快波に干渉させ
る制御波を発生して、評価点の不快波低減を図ることが
できる。このとき、フィルタ係数更新手段が制御波源と
残留不快波検出手段との間の伝達関数を含む制御アルゴ
リズを用いて残留不快波検出手段の出力信号を低減する
ように前記適応フィルタのフィルタ係数を更新する。ま
た、発散予測手段が適応フィルタのフィルタ係数の更新
量に基づいて制御波源の発散を予測した場合、その出力
信号により発散規制手段が装置の発散を規制するように
動作する。

【００１６】請求項２の発明では、発散予測手段が、フ
ィルタ係数の更新量が所定の値を越えた場合に発散とし
て予測する。

【００１７】請求項３の発明では、発散予測手段が、フ
ィルタ係数の更新量が所定の値を越えた回数が所定回を
越える場合に発散として予測する。

【００１８】請求項４の発明では、発散予測手段が、発
散を予測するための更新量の所定値を不快波発生状態と
制御対象空間の状態との少なくとも一方に対応して変化
させる。

【００１９】請求項５の発明では、フィルタ係数の更新
量が所定の値を越えた回数が所定時間内に所定回を越え
ない場合に、カウントした回数を０としてから再カウン
トする。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。

【００２１】なお説明は車室内空間を例として行う。

【００２２】第１実施例図１はこの発明の第１実施例を示す概略図である。

【００２３】図１のように車体１は前輪２ａ，２ｂ、後
輪２ｃ，２ｄによって支持され、前輪２ａ，２ｂは車体
１の前部に配置されたエンジン４によって回転駆動さ
れ、いわゆる前置きエンジン前輪駆動車を構成してい
る。

【００２４】前記車室内の騒音（不快波）は、例えばエ
ンジン４が騒音源（不快波源）となっており、不快波発
生状態検出手段としては、例えばクランク角センサ５が
用いられている。そして、クランク角センサ５からエン
ジン騒音に相関しクランク角に対応するパルス検出信号
ｘが基準信号として出力されるようになっている。この
パルス検出信号ｘは例えばレシプロ４気筒の場合は１８
０°回転する毎に１つである。

【００２５】なお、不快波発生状態検出手段は、騒音源
の騒音発生状態に関する信号を検出できれば良く、エン
ジンを騒音源とした場合、信号としては、例えばエンジ
ン外表面に設けられた振動センサの出力信号、エンジン
の点火パルス信号、クランク軸の回転速度、回転速度セ
ンサで検出した回転速度信号等を用いることもできる。

【００２６】また、車体１内の音響閉空間としての車室
６内には制御音源（制御波源）としてラウドスピーカ７
ａ，７ｂ，７ｃ及び７ｄがそれぞれ前席Ｓ１，Ｓ２、及
び後席Ｓ３，Ｓ４に対向するドア部に配置されている。

【００２７】さらに各座席Ｓ１〜Ｓ４のヘッドレスト位
置にそれぞれ残留不快波検出手段としてのマイクロホン
８ａ〜８ｈが配設されている。

【００２８】これらマイクロホン８ａ〜８ｈに入力され
る車室６内の残留騒音（残留不快波）は、その音圧に応
じた電気信号としてノイズ信号ｅ₁〜ｅ₈が出力される
構成となっている。

【００２９】前記クランク角センサ５及びマイクロホン
８ａ〜８ｈの出力信号は制御手段としてのコントローラ
１０に個別に供給されるように構成されている。このコ
ントローラ１０から出力される駆動信号ｙ₁〜ｙ₄は個
別にラウドスピーカ７ａ〜７ｄに供給され、これらスピ
ーカ７ａ〜７ｄから車室６内に音響信号（制御波）が出
力される構成となっている。

【００３０】前記コントローラ１０は図２に示すよう
に、第一ディジタルフィルタ１２、第二ディジタルフィ
ルタ（適応フィルタ）１３、マイクロプロセッサ１６、
発散予測手段としての発散予測回路２１及び発散規制手
段としての発散規制回路２２を備えている。

【００３１】そして、クランク角センサ５から入力され
るパルス検出信号ｘは周波数−電圧変換回路１１によっ
てディジタル信号に変換され、基準信号ｘとして第一デ
ィジタルフィルタ１２及び適応ディジタルフィルタ１３
に入力される構成となっている。

【００３２】また、前記マイクロホン８ａ〜８ｈの出力
信号であるノイズ信号ｅ₁〜ｅ₈は、アンプ１４ａ〜１
４ｈによって増幅され、Ａ／Ｄ変換器１５ａ〜１５ｈに
よってＡ／Ｄ変換され、前記第一ディジタルフィルタ１
２の出力信号と共に前記マイクロプロセッサ１６に入力
される構成となっている。前記第二ディジタルフィルタ
１３から出力される駆動信号ｙ₁〜ｙ₄はＤ／Ａ変換器
１７ａ〜１７ｄによってＤ／Ａ変換され、アナログスイ
ッチ２８ａ〜２８ｄ及びアンプ１８ａ〜１８ｄを介して
ラウドスピーカ７ａ〜７ｄに出力される構成となってい
る。

【００３３】ここで、前記第一ディジタルフィルタ１２
は、基準信号ｘを入力し、前記マイクロホン８ａ〜８ｈ
及びスピーカ７ａ〜７ｄ間の伝達関数の組合せ数に応じ
てフィルタ処理された基準信号ｒ_lm（後述する第
（４），（５）式参照）を生成するものである。

【００３４】前記第二ディジタルフィルタ１３は機能的
にはスピーカ７ａ〜７ｄへの出力チャンネル数に応じた
フィルタを個々に有し、基準信号ｘを入力し、その時点
で設定されているフィルタ係数（後述する（５）式参
照）に基づき適応信号処理（フィルタ処理）を行ってス
ピーカ駆動信号ｙ₁〜ｙ₄を出力するものである。

【００３５】前記マイクロプロセッサ１６は前記ノイズ
信号ｅ₁〜ｅ₈並びにフィルタ処理された基準信号ｒ_lm
を入力し、第二ディジタルフィルタ１３のフィルタ係数
を最急降下法の一種であるＬＭＳアルゴリズムを用いて
更新する構成となっている。

【００３６】前記基準信号ｒ_lmにはラウドスピーカ７ａ
〜７ｂとマイクロホン８ａ〜８ｈとの間の伝達関数をデ
ィジタルフィルタのフィルタ係数（インパルス応答関
数）として表したＣ_lmが含まれており、マイクロプロセ
ッサ１６は制御波源と残留不快波検出手段との間の伝達
関数を含む制御アルゴリズムを用いて前記残留不快波検
出手段であるマイクロホン８ａ〜８ｈの出力信号を低減
するように前記適応ディジタルフィルタ１３のフィルタ
係数Ｗを更新する手段を構成している。

【００３７】ここで、コントローラ１０の騒音低減制御
原理を一般式を用いて説明する。

【００３８】今、ｌ番目のマイクロホンが検出したノイ
ズ信号をｅ_l（ｎ）、ラウドスピーカ７ａ〜７ｄからの
制御音（二次音）が無いときのｌ番目のマイクロホンが
検出した残留騒音検出信号をｅ_pl（ｎ）、ｍ番目のラウ
ドスピーカとｌ番目のマイクロホンとの間の伝達関数
（ＦＩＲ（有限インパルス応答）関数）Ｈ_lmのＪ番目
（Ｊ＝０，１，２，…，Ｉ_c−１）［Ｉ_cは定数］に対
応するフィルタ係数をＣ_lmj、基準信号をＸ（ｎ）、基
準信号を入力しｍ番目のラウドスピーカを駆動する適応
フィルタのｉ番目（ｉ＝０，１…Ｉ_k−１）［Ｉ_kは定
数］の係数をＷ_miとすると、

【数１】が成立する。ここで、（ｎ）がつく項は、何れもサンプ
リング時刻ｎのサンプル値であり、また、Ｍはラウドス
ピーカの数（本実施例では４個）、Ｉ_cはＦＩＲディジ
タルフィルタで表現されたフィルタ係数Ｃ_lmのタップ数
（フィルタ次数）、Ｉ_kは適応フィルタのフィルタ係数
Ｗ_miのタップ数（フィルタ次数）である。

【００３９】上式（１）中、右辺の「ΣＷ_miｘ（ｎ−ｊ
−ｉ）」（＝ｙ_m）の項は第二ディジタルフィルタ１３
に基準信号ｘを入力したときの出力を表し、「ΣＣ_lmj
｛ΣＷ_miｘ（ｎ−ｊ−ｉ）｝」の項はｍ番目のスピーカ
に入力された信号エネルギがこれらスピーカから音響エ
ネルギとして出力され、車室６内の伝達関数Ｃ_lmを経て
ｌ番目のマイクロホンに到達したときの信号を表し、更
に、「Σ ΣＣ_lmj｛ΣＷ_miｘ（ｎ−ｊ−ｉ）｝」の右
辺全体は、ｌ番目のマイクロホンへの到達信号を全スピ
ーカについて足し合わせているから、ｌ番目のマイクロ
ホンに到達する制御音の総和を表す。

【００４０】ついで評価関数（最小にすべき変数）Ｊｅ
を、

【数２】とおく。ここで、Ｌはマイクロホンの数（本実施例では
８個）である。

【００４１】そして、評価関数Ｊｅを最小にするフィル
タ係数Ｗ_miを求めるために、本実施例ではＬＭＳアルゴ
リズムを採用する。つまり、評価関数Ｊｅを各フィルタ
係数Ｗ_miについて偏微分した値で当該フィルタ係数Ｗ_mi
を更新する。そこで、（２）式より、

【数３】となるが、（１）式より、

【数４】となるから、この（４）式右辺をｒ_lm（ｎ−ｉ）とおけ
ば、フィルタ係数の書換え式は重み係数γ_lも含めた形
で以下の（５）式により得られる。

【００４２】

【数５】ここで、αは収束係数であり、フィルタが最適に収束す
る速度や、その際の安定性に関与する。なお、収束係数
αを本実施例では一つの定数のように扱っているが、各
フィルタ毎に異なる収束係数（α_mi）とすることもでき
るし、また重み係数γ_lを一緒に取り込んだ係数
（α_l）として演算することもできる。

【００４３】次に図３，図４のフローチャートを用いて
作用を説明する。

【００４４】図３は、スピーカ駆動信号を出力するため
のフローチャートであり、図４は、第二ディジタルフィ
ルタ１３のフィルタ係数更新のためのフローチャートで
ある。

【００４５】まず、図３においてステップＳ₃₁では、基
準信号ｘを入力する。すなわち、クランク角センサ５か
ら入力されるパルス検出信号ｘは、周波数−電圧変換回
路１１によってディジタル信号に変換され、基準信号ｘ
として第二ディジタルフィルタ１３に入力される。つい
でステップＳ₃₂において、基準信号ｘがフィルタ処理さ
れる。すなわち、第二ディジタルフィルタ１３におい
て、その時点で設定されているフィルタ係数（前記
（５）式参照）に基づきフィルタ処理を行なってスピー
カ駆動信号ｙ₁〜ｙ₄を出力する。次にステップＳ₃₃に
おいて、スピーカ駆動を行なう。すなわち、スピーカ駆
動信号ｙ₁〜ｙ₄はＤ／Ａ変換器１７ａ〜１７ｄによっ
てＤ／Ａ変換され、アナログスイッチ２８_ａ〜２８_ｄ、
およびアンプ１８_ａ〜１８_ｄを介してラウドスピーカ７
_ａ〜７_ｄに出力され、これによってラウドスピーカ７_ａ
〜７_ｄはエンジン４から車室６内に伝達される騒音に対
して逆位相の制御音を出力し、車室６内の騒音低減を図
る。

【００４６】次に図４において、まずステップＳ₄₁では
基準信号検出が行われる。すなわち、第一ディジタルフ
ィルタ１２は基準信号ｘを入力し、マイクロホン８ａ〜
８ｈおよびスピーカ７ａ〜７ｄ間の伝達関数の組合せ数
に応じてフィルタ処理された基準信号ｒ_lm（前記
（４），（５）式参照）を生成し、マイクロプロセッサ
１６に出力する。同時にステッフＳ₄₂では、車室内騒音
ｅの検出が行なわれる。すなわち、前記のようにしてラ
ウドスピーカ７ａ〜７ｄによって制御音が出力されると
車室６内の騒音は相殺され、その残差信号として残留騒
音がマイクロホン８ａ〜８ｈで検出される。そして、マ
イクロホン８ａ〜８ｈの出力信号であるノイズ信号ｅ₁
〜ｅ₈はアンプ１４ａ〜１４ｈによって増幅され、Ａ／
Ｄ変換器１５ａ〜１５ｄによってＡ／Ｄ変換され、マイ
クロプロセッサ１６に入力される。

【００４７】次に、ステップＳ₄₃では、音圧の自乗ｅ²
の総和演算が行なわれる（前記（２）式参照）。

【００４８】次にステップＳ₄₄において、第二ディジタ
ルフィルタ１３のフィルタ係数の更新が行なわれる。す
なわち、マイクロプロセッサ１６において前記基準信号
ｒ_lmおよび音圧の自乗ｅ²の総和演算に基づき音圧の自
乗和を最小とするように前記（５）式を演算し、これに
よって第二ディジタルフィルタ１３のフィルタ係数を更
新する。したがって、第二ディジタルフィルタ１３のフ
ィルタ係数を適応的に更新しながら基準信号ｘをフィル
タ処理し、ラウドスピーカ７ａ〜７ｄを駆動することが
でき、これによって車室６内の騒音低減を図ることがで
きるのである。前記発散予測回路２１は、前記第二ディ
ジタルフィルタ１３のフィルタ係数Ｗ_miの更新量に基づ
いて制御音源としてのラウドスピーカ７ａ〜７ｄの発散
を予測し信号を出力するものである。そこで、図５，図
６を用いてフィルタ係数の更新量と発散との関係につい
て述べる。

【００４９】図５は、前記（５）式の演算を模式図的に
表したもので、横軸および縦軸をフィルタ係数Ｗ₀₁，Ｗ
₁₁とし、紙面に直交方向を音圧の自乗値としている。な
お、説明を簡単にするため、フィルタ係数はＷ₀₁とＷ₁₁
の２個としている。楕円で表しているのは、等音圧線
（イ）であり、これら等音圧線（イ）の集まりとして、
フィルタ係数Ｗ₀₁，Ｗ₁₁の時の音圧の自乗値として二次
局面が存在している。そして、音圧の自乗値を最小とす
る点ｐがフィルタ係数の最適値となる。スタートポイン
ト（ロ）から制御が開始され、（５）式が収束する場合
には、（ハ）のように最適点ｐに収束する。発散する場
合には、（ニ）のように最適点ｐから離れてしまうもの
となる。

【００５０】また、図６は、１スピーカ，１マイクロホ
ンのシステムにおける適応ディジタルフィルタのフィル
タ係数の更新量を示すもので、これを見ると点線で示す
発散した場合の更新量

【数６】の値は、実線で示す収束する場合の更新量ΔＷ_miの値と
比較して大きくなっていることが分かる。そこで、ある
ΔＷ_miの値がある所定の値ΔＷ₀を越えた場合に発散と
して予測し信号を出力するのである。

【００５１】すなわち、図７において、システムが起動
すると、ステップＳ₇₁においてΔＷ_miの値を所定の値Δ
Ｗ₀と比較し、ΔＷ₀を越えるものであればステップＳ
₇₂に移行し、発散規制回路２２に信号を出力するもので
ある。これによって発散規制回路２２は所定の発散規制
動作を行なうのである。

【００５２】この発散規制回路２２の所定の発散規制動
作としては、例えば前記ＬＭＳアルゴリズム（前記
（５）式参照）に含まれるラウドスピーカ７ａ〜７ｄと
マイクロホン８ａ〜８ｈとの間の伝達関数Ｃ_lmを車室６
内の実際の伝達関数の変化に追従して適宜更新したり、
あるいはＬＭＳアルゴリズムが最適に収束する速度やそ
の際の安定性に関与する係数である前記（５）式の収束
係数αを小さくしたり、更には制御を停止するなどを行
なう。

【００５３】ここでは伝達関数Ｃ_lmを更新することによ
り、発散規制を行なう例について述べる。

【００５４】図２において、前記発散規制回路２１は、
例えばホワイトノイズ発生記とホワイトノイズ信号に対
して帯域通過処理を行なう帯域通過フィルタを備えてい
る。この帯域通過フィルタから出力されるテスト信号は
図２のアナログスイッチ２８ａ〜２８ｄの切換えによっ
てスピーカ駆動信号ｙ₁〜ｙ₄に換えランダムノイズ信
号としてラウドスピーカ７ａ〜７ｄに供給される。前記
アナログスイッチ２８ａ〜２８ｄの切換えは、発散予測
回路２１からの選択信号によって行なわれる。したがっ
て、前記テスト信号が出力されると、このときマイクロ
ホン８ａ〜８ｈで検出して出力されるノイズ信号ｅ₁〜
ｅ₈と前記ラウドスピーカ７ａ〜７ｄのテスト音とに基
づいて各ラウドスピーカ７ａ〜７ｄと各マイクロホン８
ａ〜８ｈとの間の新たな伝達関数を算出することができ
るものとなる。

【００５５】次に発散規制回路２２の伝達関数更新処理
手順を図８により説明する。

【００５６】発散規制回路２２は、発散予測回路２１が
発散を予測した際に起動され、図８に示す伝達関数更新
処理を実行する。

【００５７】先ず、ステップＳ₈₁で、発散予測回路２１
が発散を予測すると、発散規制回路２２にテスト開始信
号を出力すると共に、アナログ・スイッチ２８ａ〜２８
ｄをテスト信号側に切り換える切り換え信号を出力す
る。発散規制回路２２への信号によって、発散規制回路
２２からテスト信号が出力される。

【００５８】次いで、ステップＳ₈₂に移行し、各マイク
ロホン８ａ〜８ｈからのノイズ信号ｅ₁〜ｅ₈に基づい
て各ラウドスピーカ７ａ〜７ｄとマイクロホン８ａ〜８
ｈとの間の新たな伝達関数として、第一ディジタルフィ
ルタ１２のフィルタ係数Ｃ_lmN（Ｎ＝１，２，…Ｎ_s；
Ｎ_sは任意の整数であり、演算回数を表す）を演算し、
その演算結果を所定の記憶領域に更新記憶しておく。

【００５９】次いで、ステップＳ₈₃に移行し、演算回数
Ｎを”１”だけインクリメントし、次いでステップＳ₈₄
に移行して演算回数Ｎが予め設定した設定回数Ｎ₀以上
であるか否かを判定し、Ｎ＜Ｎ₀であるときには、前記
ステップＳ₈₁に戻り、Ｎ≧Ｎ0 であるときには、ステッ
プＳ₈₅に移行する。このステップＳ₈₅では、演算回数Ｎ
を”０”にクリアし、次いでステップＳ₈₆に移行し、演
算したフィルタ係数Ｃ_lmNを新たなフィルタ係数Ｃ_lmと
して第一ディジタルフィルタ１２に出力し、そのフィル
タ係数を更新し、処理を終了する。

【００６０】したがって、このような制御によりラウド
スピーカ７ａ〜７ｄ，マイクロホン８ａ〜８ｈの機械的
特性が経時劣化によって変化し、あるいは車室６内の温
度変化などがあっても第一ディジタルフィルタ１２にお
いて適正なフィルタ係数（伝達関数）Ｃ_lmを用いること
ができ、装置の発散を規制することが可能となる。しか
も、発散予測回路２１は前記（５）式で用いるフィルタ
係数の更新量ΔＷ_miをそのまま用いて発散予測を行なう
ため演算装置に対する演算負荷の増加も抑制することが
できる。

【００６１】第２実施例図９は第２実施例に係るフローチャートを示すものであ
る。この実施例ではフィルタ係数の更新量ΔＷ_miの値
が、ある所定の値ΔＷ₀を越えた回数ｎをカウントし、
回数ｎの値が所定回Ｎを越えた場合に発散として予測す
るものである。

【００６２】以下、図９に基づいて動作を説明すると、
ステップＳ₉₁においてｎ＝０として初期設定を行ない、
ステップＳ₉₂に移行する。ステップＳ₉₂では、フィルタ
係数の更新量ΔＷ_miの値を所定の値ΔＷ₀と比較し、Δ
Ｗ₀を越えるものがあれば、ステップＳ₉₃へ移行し、ｎ
を１だけインクリメントする。ついで、ステップＳ₉₄で
越えた回数ｎを所定回Ｎと比較し、ｎがＮを上回ればス
テップＳ₉₅へ移行し発散防止動作、すなわち発散規制回
路２２へ出力するのである。したがって、発散規制回路
２２は上記同様な作用によって装置の発散規制を行な
う。

【００６３】このようにして、この実施例においても上
記実施例とほぼ同様な作用効果を奏する他、フィルタ係
数の更新量ΔＷ_miの値が所定の値ΔＷ₀を越えたときに
直ちに発散規制を行なうのではなく、越えた回数ｎをカ
ウントし所定回Ｎを越えたとき発散として予測し、発散
規制回路２２を作動させるようにしたので、発散規制回
路２２の不必要な作動を抑制することができる。

【００６４】第３実施例図１０はこの発明の第３実施例のフローチャートを示す
ものである。第１実施例の図７のフローチャートと第３
実施例の図１０のフローチャートとではステップＳ₇₁，
Ｓ₁₃₃，ステップＳ₇₂，Ｓ₁₃₄が同一であり、第３実施
例のフローチャートでは、更に騒音発生状態としてのエ
ンジン回転速度の読込みのステップＳ₁₃₁および収束係
数αに対応してテーブル化された所定値ΔＷ₀を選定す
るステップＳ₁₃₂を加えている。

【００６５】この実施例は、上記第１実施例と基本的に
同様であり、同様のアルゴリズムを用いてフィルタ係数
の更新を行なう能動型不快波制御装置である。

【００６６】一方、この実施例では、図１１のように、
収束係数α（前記（５）式参照）の値が例えばアクセル
開度変化量の違いによりテーブル化されている場合に、
この収束係数αの変化に対応してテーブル化された所定
の値ΔＷ₀を持つものとし、フィルタ係数の更新量ΔＷ
_miの値が所定の値ΔＷ₀を越えたときに発散として予測
する。

【００６７】すなわち、アクセル開度の変化量が大きく
なるとエンジン回転速度も上昇し、車室内の一次音レベ
ルおよび周波数も変化してくる。例えば、一次音レベル
が大きくなると、フィルタ係数Ｗの最適値の変化量も大
きくなるため、収束係数αを大きな値にして前記（５）
式の収束の追従性を高める必要があり、図１１のような
テーブルとなる。この場合、フィルタ係数Ｗの変化量は
図１２，図１３で示すようにアクセル開度変化量，エン
ジン回転速度変化量に応じて大きくなり、これらの関係
を考慮して収束係数αに対応した所定値ΔＷ₀をテーブ
ル化するものである。したがって、この実施例では第１
実施例とほぼ同様な作用効果を奏する他、騒音源の騒音
発生状態、例えばエンジン回転速度の変化に関わらず、
適正な所定値ΔＷ₀とし、適格な発散予測を行なうこと
ができる。

【００６８】第４実施例図１４は第４実施例に係るフローチャートを示すもので
ある。この実施例は第２実施例に第３実施例を組合せた
ものである。

【００６９】すなわち、収束係数αの値が騒音発生状態
の違いによりテーブル化されている場合に、収束係数α
に対応してテーブル化された所定の値ΔＷ₀を持ってい
る。且つ、各ΔＷ_miの値が所定の値ΔＷ₀を越えた回数
ｎをカウントし、回数ｎが所定回Ｎを越えた場合に発散
として予測するものである。

【００７０】そして、第２実施例の図９のフローチャー
トとこの実施例の図１４のフローチャートとを比較した
場合、ステップＳ₉₁，Ｓ₁₄₁，Ｓ₉₂，Ｓ₁₄₃，ステップ
Ｓ₉₃，Ｓ₁₄₅，Ｓ₉₄，Ｓ₁₄₆およびステップＳ₉₅，Ｓ
₁₄₇がそれぞれ同一となっており、更に図１４ではエン
ジン回転読込みのステップＳ₁₄₂と収束係数αに対応し
てテーブル化された所定値ΔＷ₀の選定を行なうステッ
プＳ₁₄₃を加えている。

【００７１】したがって、この実施例では、上記第１実
施例と同様な作用効果を奏する他、騒音発生状態、例え
ばエンジン回転上昇に関わらず適正な所定値ΔＷ₀によ
って発散予測を行なうことができ、且つ、回数ｎを所定
回Ｎと比較することによって発散規制回路２２の無駄な
動作を抑制することができる。

【００７２】第５実施例図１５は第５実施例に係るフローチャートを示すもので
あり、この実施例では第２実施例又は第４実施例と同様
にフィルタ係数の更新量ΔＷ_miの値が所定の値ΔＷ₀を
越えた回数ｎをカウントし、回数ｎが所定回Ｎを越えた
場合に発散として予測するのであるが、所定の時間Ｔの
間に回数ｎが所定回Ｎを越えなかった場合には回数ｎを
０にリセットするものである。

【００７３】すなわち、第２実施例の図９のフローチャ
ートに対しこの実施例の図１５のフローチャートでは、
ステップＳ₉₂，Ｓ₁₅₂，Ｓ₉₃，Ｓ₁₅₃，ステップＳ₉₄，
Ｓ₁₅₄、ステップＳ₉₅，Ｓ₁₅₆が同一のステップとなっ
ており、更に図１５のフローチャートでは初期設定のス
テップＳ₁₅₁においてｎ＝０とすると共にタイマーＯＮ
とするものである。

【００７４】また、ステップＳ₁₅₄において、回数ｎが
所定回Ｎを下回ると判断された場合でもステップＳ₁₅₇
において回数ｎをカウントした時からの経過時間ｔが所
定時間Ｔを上回ると判断されたときには、同様にステッ
プＳ₁₅₁において回数ｎが０にリセットされるものであ
る。

【００７５】したがって、この実施例においても第２実
施例とほぼ同様な作用効果を奏する他、所定時間Ｔの間
に回数ｎが所定回Ｎを越えなければ発散とは予測されな
いので、より安定した制御が可能となる。

【００７６】なお、上記各実施例において、適応ディジ
タルフィルタ１３のフィルタ係数Ｗ_miの更新量ΔＷ_miに
基づいて判定を行なうものとしたが、

【数７】により、あるいは、フィルタ係数の更新量の変化率によ
り発散予測を行なうこともできる。また、収束係数αが
一定値に固定されている場合には、

【数８】により発散予測を行なうこともできる。また、上記各実
施例では騒音源としてエンジンを適用した場合について
説明したが、これに限定されるものではなく、ロードノ
イズに相関のあるサスペンション振動のピックアップ信
号，ドアミラー付近における風切音のピックアップ信
号，デファレンシャルギヤやトランスミッションギヤの
ケース振動に対するピックアップ信号（駆動力伝達系の
ケース振動起因した騒音に相関のある信号）、車速計測
用としてのトランスミッションの出力軸の回転に応じた
パルス信号（トランスミッションやデファレンシャルギ
ヤの噛合いによる騒音に相関のある信号）をも取り込ん
だ多チャンネルであってもよいし、これらの任意のもの
を組合わせたものであってもよい。また、ラウドスピー
カ，マイクロホンの個数は任意に選択することができ
る。また、騒音低減を図る評価点とマイクロホンとが空
間的に離れたものであっても、所定比に基づいて評価点
の残留騒音を推定し制御を行なわせることができる。ま
た、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新アル
ゴリズムとしては時間領域のＬＭＳアルゴリズムに限ら
ず周波数領域のＬＭＳアルゴリズムなど他のアルゴリズ
ムを適用することもできる。更に、この発明は振動の不
快波制御に応用することも可能である。

【００７７】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明では、適応フィルタのフィルタ係数の更新量に基づい
て制御波源の発散として予測し発散規制手段を動作させ
ることができるから、制御波源、残留不快波検出手段な
どの機械的特性が経時劣化によって変化し、あるいは制
御空間の温度変化などがあっても発散現象を抑制するこ
とが可能となる。しかも、フィルタ係数の更新量に基づ
いて発散予測を行なうため演算装置の演算負荷の増大も
抑制することが可能となる。

【００７８】請求項２の発明では、フィルタ係数の更新
量が所定の値を越えた場合に発散として予測するため、
フィルタ係数の更新量に基づいて容易に発散予測を行な
うことができる。

【００７９】請求項３の発明では、フィルタ係数の更新
量が所定の値を越えた回数が所定回を越える場合に発散
として予測するため、発散規制手段の無駄な動作を抑制
することができる。

【００８０】請求項４の発明では、発散を予測するため
の更新量の所定値を不快波発生状態と制御対象空間の状
態との少なくとも一方に対応して変化させるため、例え
ば自動車のエンジン回転が上昇し、あるいは車室内空間
の温度変化などがあっても、これに応じて適格な所定値
を選択することができ、より適格な発散予測を行なわせ
ることができる。

【００８１】請求項５の発明では、フィルタ係数の更新
量が所定値を越えた回数が所定時間内に所定回を越えな
い場合に、カウントした回数を０としてから再びカウン
トするため、長い時間かかってカウントされた場合にも
発散として予測するという、無駄な動作を抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る能動型不快波制御装置を車両
に適用した状態の概略ブロック図である。

【図２】第１実施例に係る制御ブロック図である。

【図３】スピーカ駆動のフローチャートである。

【図４】フィルタ係数更新のフローチャートである。

【図５】ＬＭＳアルゴリズムの模式図である。

【図６】フィルタ係数更新量の変化説明図である。

【図７】発散予測，防止のフローチャートである。

【図８】伝達関数更新のフローチャートである。

【図９】第２実施例に係る発散予測，防止のフローチャ
ートである。

【図１０】第３実施例に係る発散予測，防止のフローチ
ャートである。

【図１１】収束係数とアクセル開度変化量との関係のマ
ップである。

【図１２】フィルタ係数変化量とアクセル開度変化量と
の関係のグラフである。

【図１３】フィルタ係数変化量とエンジン回転速度変化
量との関係のグラフである。

【図１４】第４実施例に係る発散予測，防止のフローチ
ャートである。

【図１５】第５実施例に係る発散予測，防止のフローチ
ャートである。

【図１６】従来例に係る制御ブロック図である。

【符号の説明】

４エンジン（不快波源）５クランク角センサ（不快波発生状態検出手段）７ａラウドスピーカ（制御波源）７ｂラウドスピーカ（制御波源）７ｃラウドスピーカ（制御波源）７ｄラウドスピーカ（制御波源）８ａマイクロホン（残留不快波検出手段）８ｂマイクロホン（残留不快波検出手段）８ｃマイクロホン（残留不快波検出手段）８ｄマイクロホン（残留不快波検出手段）８ｅマイクロホン（残留不快波検出手段）８ｆマイクロホン（残留不快波検出手段）８ｇマイクロホン（残留不快波検出手段）８ｈマイクロホン（残留不快波検出手段）１２第一ディジタルフィルタ（フィルタ係数を更新す
る手段）１３第二ディジタルフィルタ（適応フィルタ）１６マイクロプロセッサ（フィルタ係数を更新する手
段）２１発散予測回路（発散予測手段）２２発散規制回路（発散規制手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10K 11/178 F01N 1/06 H03H 15/00 H04B 3/23

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音又は振動の不快波に干渉させる制御
波を発生して評価点の不快波低減を図る制御波源と、前
記干渉後の所定位置の残留不快波を検出する手段と、不
快波源の不快波発生状態に関する信号を検出する手段
と、前記不快波発生状態の検出信号を所定のフィルタ係
数によってフィルタ処理し前記制御波源を駆動する信号
を出力する適応フィルタと、前記制御波源と残留不快波
検出手段との間の伝達関数を含む制御アルゴリズムを用
いて前記残留不快波検出手段の出力信号を低減するよう
に前記適応フィルタのフィルタ係数を更新する手段と、
前記フィルタ係数の更新量に基づいて制御波源の発散を
予測し信号を出力する手段と、前記発散予測の信号によ
り発散を規制する手段とを備えたことを特徴とする能動
型不快波制御装置。
【請求項２】請求項１記載の能動型不快波制御装置で
あって、前記発散予測手段は、前記フィルタ係数の更新
量が所定の値を越えた場合に発散として予測することを
特徴とする能動型不快波制御装置。
【請求項３】請求項１記載の能動型不快波制御装置で
あって、前記発散予測手段は、前記フィルタ係数の更新
量が所定の値を越えた回数が所定回を越える場合に発散
として予測することを特徴とする能動型不快波制御装
置。
【請求項４】請求項２又は３記載の能動型不快波制御
装置であって、前記発散予測手段は、前記発散を予測す
るための更新量の所定値を前記不快波発生状態と制御対
象空間の状態との少なくとも一方の変化に対応して変化
させることを特徴とする能動型不快波制御装置。
【請求項５】請求項３記載の能動型不快波制御装置で
あって、前記発散予測手段は、前記フィルタ係数の更新
量が所定の値を越えた回数が所定時間内に所定回を越え
ない場合に、前記回数を０として再カウントすることを
特徴とする能動型不快波制御装置。