JP3294340B2 - 車輌用振動制御装置 - Google Patents

車輌用振動制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車輌用振動制御装置、よ
り詳しくは車輌の走行等により発生する振動を能動的に
制御し、これら振動の低減化を図る車輌用振動制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、適応型デジタルフィルタ(Adaptiv
e Digital Filter:以下、「ADF」という)を使用し
て振動源から発生する振動を減衰させ、該振動の低減化
を図る能動的振動制御装置の開発が各方面で盛んに行な
われている。
【0003】図3は、この種の振動制御装置を自動車等
の車輌に適用した場合のブロック構成図である。
【0004】該振動制御装置においては、振動センサ1
01により検出された振動はA/Dコンバータ102に
よってサンプリングされ、デジタルデータの入力信号
として適応制御回路103に入力される。次いで、該適
応制御回路103から出力されたデジタル信号はD/A
コンバータ104でアナログ信号に変換され、振動伝達
経路中に配設されたエンジンマウント105及び車体1
06を経て車体の床などに設けられた加速度センサ等の
加算器107に相殺信号として入力される。
【0005】一方、前記加算器107には、エンジン等
の振動源108から振動信号dが入力されており、前記
該加算器107からは振動信号dと相殺信号との誤差
信号εが出力され、適応制御回路103にフィードバッ
クされる。すなわち、誤差信号εは、振動信号dと相殺
信号との相殺誤差を示すものであり、上記能動振動制
御装置においては前記誤差信号εが最小値となるように
相殺信号の逆位相の伝達特性を変更することにより振動
の低減が図られている。
【0006】また、適応制御回路103は、一般的には
図4に示すフィルタードX−LMSアルゴリズムと呼称
されるアルゴリズム構成が採用される。すなわち、該適
応制御回路103は、有限長インパルス応答(Finite Im
pulse Response:以下「FIR」という)形のADFと
してのウィーナーフィルタ(以下、「Wフィルタ」とい
う)と、アルゴリズム(計算法)としての最小2乗平均
法(Least Mean SquareMethod:以下「LMS法」とい
う)を利用して最適相殺信号(伝達特性)を生成する適
応アルゴリズム(LMS)処理部110と、振動伝達経
路中におけるWフィルタ109からの振動伝達特性の位
相変化を補正する補正デジタルフィルタ(以下、「Cフ
ィルタ」という)111とを備えている。
【0007】上記適応制御回路103を備えた車輌用振
動制御装置においては、Cフィルタ111により振動伝
達経路中に配設されたエンジンマウント105等による
伝達特性の位相変化の影響を回避することができ、所望
の相殺信号bを加算器107に入力することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の車輌用振動制御装置においては、振動センサ101
により検出される振動信号が加算器107に到達するま
でに適応制御回路103から出力される相殺信号bが加
算器107に到達しなければならないという所謂因果律
の成立が必要となるが、振動特性はエンジンの運転状態
に応じて変化するため系の追随遅れ等により前記因果律
が成立しない場合が生じ、適応制御の収束性が悪くなっ
て所望の振動低減化を図ることができないという問題点
があった。
【0009】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たものであって、上述した因果律が成立しない場合であ
っても所望の振動低減化を図ることができる車輌用振動
制御装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、少なくとも車輌駆動用パワープラントを含
む振動源に起因して車体又は車室内の少なくとも1つ以
上の所定領域において発生する振動に対し第1の制御信
号を出力する第1のフィルタ手段と、該第1のフィルタ
手段と同一のフィルタ係数を有して第2の制御信号を出
力する第2のフィルタ手段と、該第2のフィルタ手段か
ら出力される第2の制御信号の位相特性を補正する位相
補正手段と、該位相補正手段から出力される補正制御信
号を駆動信号に変換して振動を制御する少なくとも1個
以上の電気機械変換手段と、該電気機械変換手段からの
出力により減じられる振動誤差信号を検出する誤差信号
検出手段と、前記第2のフィルタ手段による前記補正制
御信号への影響を排除すべく該誤差信号検出手段から出
力される振動誤差信号を修正する第3のフィルタ手段
と、前記誤差信号検出手段の検出結果と前記第3のフィ
ルタ手段の修正結果とに基づいて修正誤差信号を作成す
る修正誤差信号作成手段と、前記第3のフィルタ手段と
同一の伝達特性を有して前記電気機械変換手段と前記誤
差信号検出手段との間に形成される振動伝達経路の伝達
特性を表現する第のフィルタ手段とを備え、前記修正
誤差信号作成手段により作成された修正誤差信号が、前
記第2のフィルタ手段及び前記第のフィルタ手段に入
力され、前記第4のフィルタ手段から出力された参照信
号が前記第1のフィルタ手段により前記第1の制御信号
として出力され、かつ、前記修正誤差信号と前記第1の
制御信号と前記第のフィルタ手段から出力された参照
信号と前記第1のフィルタ手段のフィルタ係数とに基づ
いて前記第1の制御信号と前記修正誤差信号との差が最
小値となるように第1のフィルタ手段のフィルタ係数を
更新する制御信号更新手段を有していることを特徴とす
る。
【0011】また、好ましくは、前記第1のフィルタ手
段及び第2のフィルタ手段が適応型デジタルフィルタを
有していることを特徴としている。
【0012】
【0013】また、本発明は、好ましくは、前記第1の
フィルタ手段が前記修正誤差信号を直交変換する変換手
段を有し、前記制御信号更新手段は前記直交変換された
変換領域で第1のフィルタ手段のフィルタ係数更新を実
行することを特徴とし、さらに前記変換手段による前記
直交変換は、離散余弦変換であることを特徴としてい
る。
【0014】
【作用】上記構成によれば、第1のフィルタ手段のフィ
ルタ係数と同一のフィルタ係数を有する第2のフィルタ
手段により第2の制御信号が出力され、該第2の制御信
号は位相補正手段により位相特性が補正されて補正制御
信号となる。そして、該補正制御信号は電気機械変換手
段で駆動信号に変換されて振動制御がなされる。さら
に、電気機械変換手段からの出力により振動制御がなさ
れた所定領域において発生する振動は、誤差信号検出手
段により検出さ、振動誤差信号として出力される
動誤差信号は修正誤差信号作成手段及び第3のフィルタ
手段に入力され、第3のフィルタ手段では第2のフィル
タ手段による補正制御信号の影響を排除した補正信号
が作成され、修正誤差信号作成手段に出力される修正
誤差信号作成手段では、入力された振動誤差信号及び補
正信号に基づいて、修正誤差信号が作成される。そし
て、第3のフィルタ手段と同一の伝達特性を有する第4
のフィルタ手段から参照信号が出力され、第1のフィル
タ手段に入力され、第1の制御信号が出力される。制御
信号更新手段では修正誤差信号と第1の制御信号と参
信号と第1のフィルタ手段のフィルタ係数とに基づい
1の制御信号と修正誤差信号の差が最小値となるよう
に第1のフィルタ手段のフィルタ係数を更新する。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳説す
る。
【0016】図1は、本発明に係る車輌用振動制御装置
を構成する自己伸縮型エンジンマウントの車体への取付
状態等を示した図である。
【0017】すなわち、図中1は、例えば直列4気筒を
有する車輌駆動用パワープラントの4サイクルエンジン
(以下、単に「エンジン」という)であって、該エンジ
ン1は、エンジンマウント2と、前輪(駆動輪)4の懸
架装置5と、排気管6の支持体7とで車体8に支持され
ている。
【0018】また、エンジンマウント2は、振動伝達特
性を変化させ得る適数個の自己伸縮型エンジンマウント
2aと、前記振動伝達特性を変化させ得ない適数個の通
常のエンジンマウント2bとから構成されている。
【0019】前記自己伸縮型エンジンマウント2aには
ボイスコイルモータ(VCM)や圧電素子或いは磁歪素
子等のアクチュエータが内有され、エンジンの振動に応
じて電子マウントコントロールユニット(EMCU)
(図示せず)からの信号によりエンジンの振動を制御す
る。すなわち、自己伸縮型エンジンマウント2aは、液
体が充填された液室を有し、振動源(エンジン1)側に
固定された弾性ゴムを介して振動源の振動が前記アクチ
ュエータにより車体8に伝達されるのを制御する。
【0020】また、前記懸架装置5及び前記支持体7
は、夫々適数個の自己伸縮型懸架装置5a及び適数個の
自己伸縮型支持体7aと、適数個の通常の懸架装置5b
及び適数個の支持体7bとから構成されており、前記自
己伸縮型懸架装置5a及び前記自己伸縮型支持体7a
は、前記自己伸縮型エンジンマウント2aと同様、アク
チュエータが内有され、エンジンの振動に応じて前記E
MCUからの信号によりエンジンの振動を制御する。ま
た、エンジンマウント2b近傍には振動エラーセンサ9
が配設されている。
【0021】図2は本発明に係る車輌用振動制御装置の
一実施例の概略を示したシステム構成図であって、該車
輌用振動制御装置は、自己伸縮型エンジンマウント等の
電気機械変換手段に内有された前記VCM等のアクチュ
エータ10と、該アクチュエータ10から出力される振
動誤差を検出する振動エラーセンサ9と、該振動エラー
センサ9により検出されたエラー信号に基づき振動源の
レベルを予測して適応制御を行う適応予測手段12より
出力された信号φにより第1の制御信号xを作成する制
御信号作成手段13とからなる。
【0022】前記制御信号作成手段13は、具体的に
は、アクチュエータ10と振動エラーセンサ9との間に
生じる振動伝達経路の伝達特性の位相変化(すなわち、
電気機械変換手段に起因して生じる後述する第2のWフ
ィルタ18からの伝達特性の位相変化)を補正する第1
のCフィルタ(第のフィルタ手段)14と、該第1の
Cフィルタ14から出力される参照信号Rが入力される
と共に第1の制御信号xを出力するADFとしての第1
のWフィルタ15(第1のフィルタ手段)と、第1の制
御信号xと後述する修正誤差信号φが加算されて出力信
号ηを出力する第1の加算器16と、前記第1のWフィ
ルタ15のフィルタ係数を更新するための演算処理を行
う適応アルゴリズムとしてのLMS処理部17(制御信
号更新手段)とから構成されている。
【0023】また、前記適応予測手段12は、前記制御
信号作成手段13により作成された第1のWフィルタ1
5のフィルタ係数が複写されて第2の制御信号yを出力
する第2のWフィルタ18と、該第2の制御信号yの位
相を180°反転して補正制御信号zを出力する位相反
転手段19(位相補正手段)と、第2のWフィルタ18
の影響を排除すべく第1のCフィルタ14と同一の伝達
特性を有して補正信号ρを出力する第2のCフィルタ2
0(のフィルタ手段)と、エラー信号εと補正信号
ρとが入力されて修正誤差信号φを出力する第2の加算
器21とから構成されている。
【0024】このように構成された車輌用振動制御装置
においては、振動エラーセンサ9から出力されたエラー
信号εが第2の加算器21を経て修正エラー信号φとし
て第2のWフィルタ18、第1の加算器16及び第1の
Cフィルタ14に入力される。
【0025】次いで第1のCフィルタ14に入力された
修正エラー信号φは、参照信号Rとして出力され、第1
のWフィルタ15及びLMS処理部17に入力される。
【0026】一方、第1の加算器16では、第1のWフ
ィルタ15から出力される第1の制御信号xと修正エラ
ー信号φとが加算されてその出力信号ηがLMS処理部
17に入力され、該LMS処理部17でエラー信号εが
最小値となるように第1のWフィルタ15のフィルタ係
数が同定される。すなわち、LMS処理部17では修正
エラー信号φと参照信号Rと第1の制御信号xと第1の
Wフィルタ15の現在のフィルタ係数とに基づいて、エ
ラー信号εが最小値となるように第1のWフィルタ15
のフィルタ係数が同定されることとなる
【0027】しかして、このようにして同定された第1
のWフィルタ15は、矢印Aに示すように、そのまま第
2のWフィルタ18に複写され、これにより、第2のW
フィルタ18と第1のWフィルタ15は同一のフィルタ
係数を有することとなる。そして、第2のWフィルタ1
8のフィルタ係数(=第1のWフィルタ15のフィルタ
係数)と修正エラー信号φとの間で積和演算されて第2
の制御信号yが出力され、位相反転手段19により位相
が反転されて補正制御信号zが出力される。そして、補
正制御信号zはアクチュエータ10により駆動信号に変
換されて出力される一方、前記補正制御信号zは第2の
Cフィルタ20に入力される。そして該第2のCフィル
タ20からは第2のWフィルタ18の影響が排除された
補正信号ρが出力され、第2の加算器21に入力され
る。
【0028】このように上記実施例では第2のWフィル
タ18から出力される第2の制御信号yを180°反転
した補正制御信号zを駆動信号に変換して出力すると共
に、駆動信号を受信した振動エラーセンサ9の出力から
補正制御信号zの影響を排除することにより、振動エラ
ーセンサ位置での適応予測に基づいた高精度な振動制御
を行なうことができ、振動低減化を図ることができる。
【0029】尚、本発明は上記実施例に限定されること
はない。例えば、第1のWフィルタに直交変換の一種で
ある離散余弦変換(Discrete Cosine Transform:DC
T)をする変換手段を設け、該DCTにより直交変換さ
れた変換領域で第1のWフィルタ15のフィルタ係数更
新を実行することにより、収束速度の向上を図るのも好
ましい。
【0030】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、
第2のフィルタ手段は第1のフィルタ手段と同一のフィ
ルタ係数を有するので、制御信号更新手段による第1の
フィルタ手段のフィルタ係数の更新結果を第2のフィル
タ手段に反映することにより、第2のフィルタ手段から
出力される第2の制御信号、ひいては、位相補正手段か
ら出力される補正制御信号を精度良く更新することがで
き、加えて、第4のフィルタ手段は第3のフィルタ手段
と同一の伝達特性を有するので、第2のフィルタ手段に
よる振動誤差信号及び修正誤差信号への影響を効率良く
排除でき、第1の制御信号及び修正誤差信号の精度を向
上させると共に、制御信号更新手段による第1のフィル
タ手段のフィルタ係数を精度良く更新することができ
る。その結果、本発明によれば、誤差信号検出手段位置
での適応予測に基づいた高精度な振動制御を行って振動
低減化を図ることができ、所謂因果律が成立しなくとも
所望の振動低減化を図ることができる。
【0031】
【0032】また、前記第1のフィルタ手段が前記修正
誤差信号を直交変換(離散余弦変換)する変換手段を有
し、前記制御信号更新手段は前記直交変換された変換領
域で第1のフィルタ手段のフィルタ係数更新を実行する
ことにより、収束速度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エンジンの車体への取付状態を示す図である。
【図2】本発明に係る車輌用振動制御装置の一実施例を
示すブロック構成図である。
【図3】来例を示すシステム構成図である。
【図4】従来の適応制御回路(フィルタードX−アルゴ
リズム)のブロック図である。
【符号の説明】
1 内燃エンジン(振動源) 2a 自己伸縮型エンジンマウント(電気機械変換手
段) 5a 自己伸縮型懸架装置(電気機械変換手段) 7a 自己伸縮型支持体(電気機械変換手段) 9 振動エラーセンサ(誤差信号検出手段) 14 第1のCフィルタ(第のフィルタ手段) 15 第1のWフィルタ(第1のフィルタ手段) 17 LMS処理部(制御信号更新手段) 18 第2のWフィルタ(第2のフィルタ手段) 19 位相反転手段(位相補正手段) 20 第2のCフィルタ(第3のフィルタ手段
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16F 15/02 B60G 17/015 G05D 19/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも車輌駆動用パワープラントを
    含む振動源に起因して車体又は車室内の少なくとも1つ
    以上の所定領域において発生する振動に対し第1の制御
    信号を出力する第1のフィルタ手段(15)と、該第1
    のフィルタ手段(15)と同一のフィルタ係数を有して
    第2の制御信号を出力する第2のフィルタ手段(18)
    と、該第2のフィルタ手段(18)から出力される第2
    の制御信号の位相特性を補正する位相補正手段(19)
    と、該位相補正手段(19)から出力される補正制御信
    号を駆動信号に変換して振動を制御する少なくとも1個
    以上の電気機械変換手段(10)と、該電気機械変換手
    段(10)からの出力により減じられる振動誤差信号を
    検出する誤差信号検出手段(9)と、前記第2のフィル
    タ手段(18)による前記補正制御信号への影響を排除
    すべく該誤差信号検出手段(9)から出力される振動誤
    差信号を修正する第3のフィルタ手段(20)と、前記
    誤差信号検出手段(9)の検出結果と前記第3のフィル
    手段(20)の修正結果とに基づいて修正誤差信号を
    作成する修正誤差信号作成手段(21)と、前記第3の
    フィルタ手段(20)と同一の伝達特性を有して前記電
    気機械変換手段(10)と前記誤差信号検出手段(9)
    との間に形成される振動伝達経路の伝達特性を表現する
    のフィルタ手段(14)とを備え、 前記修正誤差信号作成手段(21)により作成された修
    正誤差信号が、前記第2のフィルタ手段(18)及び前
    記第のフィルタ手段(14)に入力され、前記第4の
    フィルタ手段(14)から出力された参照信号が前記第
    1のフィルタ手段(15)により前記第1の制御信号と
    して出力され、 かつ、前記修正誤差信号と前記第1の制御信号と前記第
    のフィルタ手段(14)から出力された参照信号と前
    記第1のフィルタ手段(15)のフィルタ係数とに基づ
    いて前記第1の制御信号と前記修正誤差信号との差が最
    小値となるように第1のフィルタ手段(15)のフィル
    タ係数を更新する制御信号更新手段(17)を有してい
    ることを特徴とする車輌用振動制御装置。
  2. 【請求項2】 前記第1のフィルタ手段(15)及び第
    2のフィルタ手段(18)が適応型デジタルフィルタを
    有していることを特徴とする請求項1記載の車輌用振動
    制御装置。
  3. 【請求項3】 前記第1のフィルタ手段(15)が、前
    記修正誤差信号を直交変換する変換手段を有し、前記制
    御信号更新手段(17)は前記直交変換された変換領域
    で第1のフィルタ手段(15)のフィルタ係数更新を実
    行することを特徴とする請求項1又は2記載の車輌用振
    動制御装置。
  4. 【請求項4】 前記変換手段による前記直交変換は、離
    散余弦変換であることを特徴とする請求項記載の車輌
    用振動制御装置。
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