【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンの回転による振動に起因して車室内に生ずる騒音（以下、「こもり音」という）を能動的に制御して低減させる能動振動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
振動制御装置のうち、振動源（一次振動源）から発生する振動を能動的に制御して振動および騒音の低減化を図る能動振動制御装置と呼称されるものがある。
【０００３】
従来、この種の能動振動制御装置としては、図８に示すように、一次振動源からの振動に関連する信号を検出し、その検出信号に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段１０１と、該生成された参照信号に基づいて、制御音場における制御対象振動と逆位相の相殺信号を生成する適応制御回路１０２と、適応制御回路１０２により生成された相殺信号に応じて相殺振動を発生するスピーカ（二次振動源）１０３と、スピーカ１０３により発生された相殺振動と制御対象振動との相殺誤差を検出するマイクロホン１０４とを主要部として構成されたものが知られている（例えば、特表平１−５０１３４４号公報）。
【０００４】
上記従来の能動振動制御装置においては、参照信号生成手段１０１により生成された参照信号はＡ／Ｄコンバータ１０５によってサンプリングされ、デジタルデータの参照信号ｘ（ｎ）として適応制御回路１０２に入力される。該適応制御回路１０２からは上述のように生成された相殺信号が出力されてＤ／Ａコンバータ１０６でアナログ信号に変換され、アンプ１０７により増幅されてスピーカ１０３から相殺振動（二次振動）が発せられる。
【０００５】
一方、マイクロホン１０４はスピーカ１０３からの相殺振動と振動源からの振動との相殺誤差を検出し、該相殺誤差εはアンプ１０８により増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１０９によりサンプリングされ、デジタルデータの誤差信号ｅ（ｎ）として取り出され、適応制御回路１０２にフィードバックされる。すなわち、誤差信号は、一次振動と二次振動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が最小値となるように相殺信号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】
更に、適応制御回路１０２は、ＦＩＲ型適応デジタルフィルタ（以下、「ＡＤＦ」という）１０２1と、スピーカ１０３からマイクロホン１０４までの、この制御系特有の伝達特性が同定されて設定されたフィルタＣ＾１０２2と、フィルタＣ＾１０２2を介してフィルタリングされた参照信号ｒ（ｎ）および前記誤差信号ｅ（ｎ）に基づいて、例えば、以下に示すＬＭＳアルゴリズム（ＬＭＳ：Least Mean Square）によりＡＤＦ１０２1のフィルタ係数を更新するＬＭＳ処理部１０２3とにより構成される。
【０００７】
即ち、ＬＭＳアルゴリズムは下記数式（１）で示されるアルゴリズムであり、このＬＭＳアルゴリズムを使用することにより、ＬＭＳ処理部１０２3は、前記フィルタＣ＾１０２2からの信号ｒ（ｎ）および前記誤差信号ｅ（ｎ）に基づいて、ＡＤＦ１０２1のフィルタ係数Ｗｎを更新する。
【０００８】
Ｗn+1＝Ｗn ＋ μ・ｅ（ｎ）・ｒ（ｎ） ‥‥（１）
ここで、μはステップサイズパラメータ（毎回の繰り返しにおける補正量の大きさを制御するパラメータ）である。
【０００９】
図９は、車両が荒れた路面を走行した場合と平坦な路面を走行した場合における車室内騒音の周波数スペクトルの変化を示す図であり、縦軸はレベル（ｄＢ）を示し、横軸は周波数（１／３オクターブバンド毎の周波数）を示している。同図中、実線で表される曲線Ｃ１０１は荒れた路面での周波数スペクトルを示し、破線で表される曲線Ｃ１０２は平坦な路面での周波数スペクトルを示している。
【００１０】
同図から分かるように、１００Ｈｚ以下のこもり音成分と一致する周波数領域では、両曲線間に１０ｄＢ前後のレベル差が生じている。したがって、荒れた路面を走行するときに発生するロードノイズ等の制御対象以外の騒音（外乱）が、こもり音の相殺誤差と共にマイクロホンから混入してくるので、アルゴリズムの関係上本来の相殺誤差以外の外乱をも含めたマイクロホンからの信号を相殺誤差信号としてとらえるので、適応制御においては、こもり音の周波数以外の外乱による別の周波数のネガ音を出力してしまうことになる。この外乱によるネガ音は参照信号との相関がなく、騒音消去というよりは、騒音を増幅してしまう傾向にあるのでネガ音と総称しているが、このネガ音をできるだけ出力しない為の一つの方法としては、前記ステップサイズパラメータμの値を小さくすることが考えられる。すなわち、ステップサイズパラメータμの値を小さくすることで一回に更新されるフィルタ係数の更新幅が小さくなり、外乱が入っても、適応フィルタは不要に更新しすぎることがなく、ネガ音の発生ができるだけ抑えられるからである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の能動振動制御装置では、ステップサイズパラメータμの値を小さくして外乱に対するネガ音発生を抑えると、外乱の少ない場合、制御の追従性が悪くなり、消音性能がμの大きい場合に比べて低下してしまうという問題があった。以下、これらの問題を、図１０〜図１３を参照して説明する。
【００１２】
図１０および図１１は、ステップサイズパラメータμの値をそれぞれ０．０３５および０．０１に設定した場合のエンジン回転数と誤差信号との特性を示す図であり、車両が平坦な路面を走行したときのロードノイズ（外乱）が入った場合の特性を示している。なお、両図とも、縦軸は誤差信号のレベル（ｄＢ）を示し、横軸はエンジンの回転数（ｒｐｍ）を示している。
【００１３】
図１０において、曲線Ｃ１０３および曲線Ｃ１０４は、それぞれ消音前および消音後の全周波数帯域に亘っての特性を示し、曲線Ｃ１０５および曲線Ｃ１０６は、それぞれ消音前および消音後のエンジンの回転による振動の２次の高調波成分、即ち、こもり音の主要成分の特性を示している。同図に依れば、２次の高調波成分のレベルは、消音制御前後で１５〜２０ｄＢの低下を生じ、かなりの改善効果を示しているが、全周波数帯域では、曲線Ｃ１０４が曲線Ｃ１０３より上にある部分、即ち、消音制御により誤差信号レベルが制御前のレベルより上昇した斜線部分（上述のネガの部分）が生じている。即ち、図１０は、前記問題点の前者を示している。なお、車両が荒れた路面を走行したときにはネガの部分の範囲およびレベルが拡大するものと考えられる。
【００１４】
同様に、図１１において、曲線Ｃ１０７および曲線Ｃ１０８は、それぞれ消音前および消音後の全周波数帯域に亘っての特性を示し、曲線Ｃ１０９および曲線Ｃ１１０は、それぞれ消音前および消音後のエンジン回転による振動の２次の高調波成分を示している。同図に依れば、曲線Ｃ１０８が曲線Ｃ１０７より下にあり、ネガの部分はほとんど無くなるが、２次の高調波のレベルは、消音制御前後で１０〜２０ｄＢの低下となり、改善効果が最大で約５ｄＢだけ少なくなる。即ち、図１１は、前記問題点の後者を示している。
【００１５】
図１２および図１３は、エンジン回転数とパワースペクトルの分布を示す図である。両図とも、２次４次キャンセラー、即ち、エンジン回転に起因する振動の２次および４次の高調波成分を消音制御するための能動振動制御装置により消音制御を行ったときの結果を示し、前記図８のＤ／Ａコンバータ１０６から出力された信号のスペクトル解析を行ったものである。そして、図１２は、２次および４次の高調波成分を消音制御するためのステップサイズパラメータμとしてそれぞれ“０．０３５”および“０．０２”を採ったときの結果を示し、図１３は、２次および４次の高調波成分を消音制御するためのステップサイズパラメータμとしてそれぞれ“０．０１”および“０．０１”を採ったときの結果を示している。
【００１６】
図１３のパワースペクトルの分布は、２次および４次の高調波、即ち、制御対象成分のスペクトルの近傍に集中しているのに対して、図１２のパワースペクトルの分布は、制御対象成分以外にも多数のスペクトルが存在している。したがって、ステップサイズパラメータμの値を大きくすれば、制御対象成分以外の成分、即ちネガが増加することがわかる。
【００１７】
上述のように、ロードノイズによる外乱は、平坦路では小さく、荒れた路面では大きくなる特性があり、また、ロードノイズ以外の外乱、即ち、ラジオ、空調等の外乱も常時発生するとは限らない。したがって、外乱に対し、タフネスを有するようにステップサイズパラメータμを設定することは、非常に効率の悪いシステムとなる。
【００１８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、消音性能を最大限に引き出しながら外乱に対するタフネスを有することが可能な能動振動制御装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、エンジンの振動に関連する信号を検出し、該検出信号に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、該生成された参照信号に基づいて車室内のこもり音を相殺する相殺信号を生成する適応フィルタ手段と、該生成された相殺信号を相殺音に変換する変換手段と、該変換された相殺音と前記車室内のこもり音との相殺誤差である誤差信号を検出する検出手段と、前記変換手段から前記検出手段までの振動伝達系に特有の伝達特性により前記参照信号をフィルタリングするフィルタリング手段と、該フィルタリング手段によりフィルタリングされた参照信号と前記検出手段により検出された誤差信号とに基づいて、前記適応フィルタ手段のフィルタ係数を更新するための演算処理を行う演算処理手段とを備えた車両用能動振動制御装置において、前記適応フィルタ手段により生成された相殺信号からこもり音以外の外乱成分を検出し、該検出された外乱成分に応じて前記演算処理手段のフィルタ係数の更新幅を変更する変更手段を有することを特徴とする。
【００２０】
また、好ましくは、前記検出された外乱成分は、前記フィルタ手段によりフィルタリングされた参照信号と前記適応フィルタ手段により生成された相殺信号との誤差結果であることを特徴とする。
【００２１】
さらに、好ましくは、前記外乱成分は、車両のサスペンション振動、オーディオ出力、空調ファンの出力の少なくとも１つであることを特徴とする。
【００２２】
【作用】
本発明の構成に依れば、エンジンの振動に関連する参照信号が参照信号生成手段により生成されると、その参照信号に基づいて適応フィルタ手段により相殺信号が生成され、変換手段により相殺音に変換されて車室内のこもり音と干渉され、検出手段により誤差信号が検出されると、その誤差信号とフィルタ手段によりフィルタリングされた参照信号とに基づいて、演算手段により前記適応フィルタ手段のフィルタ係数が更新されるとともに、変更手段により、適応フィルタ手段から生成された相殺信号からこもり音以外の信号である外乱が検出され、その外乱に応じて演算処理手段のフィルタ係数の更新幅が変更される。
【００２３】
また、好ましくは、前記検出された外乱成分は、前記フィルタ手段によりフィルタリングされた参照信号と前記適応フィルタ手段により生成された相殺信号との誤差結果である。
【００２４】
さらに、好ましくは、前記外乱成分は、車両のサスペンション振動、オーディオ出力、空調ファンの出力の少なくとも１つである。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１実施例に係る能動振動制御装置の概略構成を示すブロック図であり、本実施例は本発明を自動車の車室内のこもり音を低減化する装置に適用したものである。
【００２７】
同図の能動振動制御装置は、前記図８の従来の能動振動制御装置に対して、比較演算回路１０を付加した点が異なっているのみである。即ち、図１の構成要素１〜９は、それぞれ図８の構成要素１０１〜１０９と同様であるので、その詳細な説明を省略する。なお、本実施例では、参照信号生成手段１は、エンジンの点火パルス等からエンジン回転の２倍の周波数を有するサイン波を生成するように構成しているが、これに限らず、エンジンの振動をそのまま検出しするようにしてもよい。
【００２８】
図１において、フィルタＣ＾２2の出力側は、比較演算回路１０の一方の入力側にも接続され、比較演算回路１０の他方の入力側には適応フィルタ（ＡＤＦ）２1の出力側が接続され、比較演算回路１０の出力側は、ＬＭＳ処理部２3の入力側に接続されている。そして、比較演算回路１０は、フィルタＣ＾２2からの出力信号ｒ（ｎ）とＡＤＦ２1からの出力信号（相殺信号）ｙ（ｎ）とを比較し、その比較結果に基づいて前記ＬＭＳ処理部２3で使用されるステップサイズパラメータμの値を変更する。
【００２９】
図２は、図１の比較演算回路１０で行われる制御処理を説明するための図である。なお、比較演算回路１０での処理はデジタルデータで行われるが、分かり易さのために図２に示す図はアナログデータで表示している。
【００３０】
同図中、波形（ａ）は、図１の参照信号生成手段１により生成された参照信号ｘ（ｎ）（アナログデータでは“ｎ”に代えて時間ｔとする。以下、同様）を示し、波形（ｂ）は、フィルタＣ＾２2を介してフィルタリングされた参照信号ｒ（ｎ）を示している。また、波形（ｃ）は、ＡＤＦ２1により生成された相殺信号ｙ（ｎ）を示し、波形（ｄ）は、比較演算回路１０により波形（ｂ）と波形（ｃ）とが加算された結果ｒ（ｎ）＋ｙ（ｎ）を示している。即ち、波形（ｄ）は、制御対象成分（こもり音）以外の成分を示している。なお、波形（ｄ）の縦軸には、閾値Ａ，Ｂが設けられているが、この閾値は、次に示すステップサイズパラメータμの値の算出のために設けられている。
【００３１】
図３は、図２の波形（ｄ）のレベルとステップサイズパラメータμとの関係を表す図であり、縦軸は、係数更新ゲイン、即ちステップサイズパラメータμの値を示し、横軸は、制御範囲、即ち波形（ｄ）における振幅を示している。なお、横軸のＡ，Ｂは、前記閾値Ａ，Ｂである。
【００３２】
即ち、比較演算回路１０により前記波形（ｂ）および波形（ｃ）が加算され、その加算結果である波形（ｄ）が生成されると、図３に示すように、その加算結果（エラーレベル）が閾値Ａより小さい場合には係数更新ゲインとして一定値μ1が設定され、閾値Ｂより大きい場合には一定値μ0が設定され、閾値Ａと閾値Ｂとの間にある場合にはその加算結果（エラーレベル）が大きくなるにつれて、漸次小さくなるように、即ち、加算結果に反比例するように設定される。
【００３３】
そして、このように設定されたステップサイズパラメータμを用いて、ＬＭＳ処理部２3は、前述したＬＭＳアルゴリズムに従ってＡＤＦ２1のフィルタ係数Ｗを算出し、このフィルタ係数ＷによりＡＤＦ２1は参照信号ｘ（ｎ）をフィルタリングして、相殺信号を生成する。
【００３４】
以上のようにして、本実施例に依れば、制御対象成分以外の信号のレベル、即ち、外乱が大きいときにはステップサイズパラメータμの値を小さくして外乱に対するタフネスを向上させ、外乱が小さいときにはステップサイズパラメータμの値を大きくして消音性能を向上させるので、消音性能を最大限に引き出しながら外乱に対するタフネスを向上させることができる。
【００３５】
なお、本実施例では、相殺信号のエラーレベルの検知は、閾値と各時点のレベルとを比較することにより行ったが、閾値とある一定時間の平均レベルとを比較することにより行ってもよい。
【００３６】
図４は、本発明の第２実施例に係る能動振動制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【００３７】
本実施例の能動振動制御装置は、前記第１実施例の能動振動制御装置に対して、比較演算回路２１の構成および作用とバンドリジェクトフィルタ２２を追加した点とが異なっているのみであるので、図１と同一の要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３８】
図４において、Ｄ／Ａコンバータ６の出力側は、制御対象（こもり音）の周波数成分を除去するバンドリジェクトフィルタ２２を介して比較演算回路２１の入力側に接続され、比較演算回路２１の出力側は、ＬＭＳ処理部２3の入力側に接続されている。
【００３９】
図５は、相殺信号と比較演算回路２１に入力される信号を示す図である。
【００４０】
同図中、波形（ａ）は、図３のＤ／Ａコンバータ６から出力される信号（相殺信号）の一例を示し、波形（ｂ）は、バンドリジェクトフィルタ２２を介して波形（ａ）からこもり音成分以外の成分を抽出したものを示している。ここで、本実施例のバンドリジェクトフィルタ２２は、エンジン回転に応じて除去する帯域が変化するトラッキングフィルタである。
【００４１】
比較演算回路２１には、相殺信号の内、こもり音成分以外の成分が入力され、比較演算回路２１は、この成分と閾値Ａ′，Ｂ′とを比較し、図３で説明した方法と同様の方法で、ＬＭＳ処理部２3の係数更新ゲイン（ステップサイズパラメータμ）を決定する。そして、前述したように、ＬＭＳ処理部２3は、このステップサイズパラメータμを用いてＬＭＳアルゴリズムによりＡＤＦ２1のフィルタ係数Ｗを算出し、このフィルタ係数Ｗに基づいてＡＤＦ２1は相殺信号を生成する。
【００４２】
以上のように、本実施例に依れば、アナログのバンドリジェクトフィルタ２２を介してアナログの相殺信号の内のこもり音成分以外の成分を抽出し、その成分のレベルに応じてステップサイズパラメータμの値を変更したので、速度が遅いＤＳＰ（Digital Signal Processor）によって適応制御回路２を構成した場合には、ＤＳＰに掛かる負担が軽減される。即ち、前記実施例１のように比較演算回路１０の演算までもデジタルで行うことにすると、それだけ高性能なＤＳＰを使用する必要があり、コストの増大を招くことになる。
【００４３】
図６は、本発明の第３実施例に係る能動振動制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【００４４】
本実施例の能動振動制御装置は、前記第２実施例の能動振動制御装置に対して、比較演算回路２１に入力される外乱の情報を追加した点とが異なっているのみであるので、図１と同一の要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
図６において、ロードノイズを検出するための振動ピックアップ３１の出力側は、その出力を増幅するための増幅器３２に接続され、増幅器３２の出力側は、ロードノイズの高周波成分を除去するための低域通過フィルタ（Low Pass Filter：ＬＰＦ）３３に接続され、ＬＰＦ３３の出力側は、時定数を設けるためのサンプルホールド（Sample Hold ：Ｓ／Ｈ）回路３４に接続され、Ｓ／Ｈ回路３４の出力側は、比較演算回路２１に接続されている。
【００４６】
また、ラジオ等のオーディオ３５の出力側は、増幅器３６、ＬＰＦ３７およびＳ／Ｈ回路３８を介して、比較演算回路２１に接続され、さらに、風量スイッチや内外気切替スイッチ等の空調装置３９の出力側も比較演算回路２１に接続されている。
【００４７】
図７は、図６の振動ピックアップ３１により検出されたロードノイズ波形の推移を示す図である。
【００４８】
同図において、波形（ａ）は、振動ピックアップ３１により検出されたロードノイズ波形の一例を示し、波形（ｂ）は、波形（ａ）をＬＰＦ３３によりフィルタリングした結果を示し、波形（ｃ）は、波形（ｂ）をＳ／Ｈ回路３４によりサンプルホールドした結果を示している。即ち、波形（ａ）には制御対象成分以外の高周波成分が混入しているために、ＬＰＦ３３によりその高周波成分を除去して制御に影響を及ぼす成分のみを抽出し（波形（ｂ））、さらに、直接、比較演算回路２１に波形（ｂ）を入力すると、比較演算回路２１でのステップサイズパラメータμの値が短時間に変化し、制御がふらつくために、Ｓ／Ｈ回路３４でそのふらつきを防止している（波形（ｃ））。
【００４９】
比較演算回路２１は、バンドリジェクトフィルタ２２からの制御情報に加えて、振動ピックアップ３１からのロードノイズの情報、オーディオ３５の出力情報、および、空調装置３９の動作情報に基づいて、ステップサイズパラメータμを変更する。具体的には、外乱を総合した値、即ち、バンドリジェクトフィルタ２２からの出力、ロードノイズ、オーディオ出力、および空調装置３９のノイズ（主としてファンの回転によるもの）を加算したものと閾値とを比較し、図３で説明した方法と同様の方法により係数更新ゲイン（ステップサイズパラメータμ）の値を決定する。これ以降の制御は、前記実施例１および実施例２と同様であるので、その説明を省略する。
【００５０】
以上説明したように、本実施例に依れば、実施例２の制御情報に、他の外乱、即ち、ロードノイズ情報、オーディオ出力情報、および空調装置のノイズ情報を追加したので、ステップサイズパラメータμの値の決定をより正確に行うことができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エンジンの振動に関連する信号を検出し、該検出信号に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、該生成された参照信号に基づいて車室内のこもり音を相殺する相殺信号を生成する適応フィルタ手段と、該生成された相殺信号を相殺音に変換する変換手段と、該変換された相殺音と前記車室内のこもり音との相殺誤差である誤差信号を検出する検出手段と、前記変換手段から前記検出手段までの振動伝達系に特有の伝達特性により前記参照信号をフィルタリングするフィルタリング手段と、該フィルタリング手段によりフィルタリングされた参照信号と前記検出手段により検出された誤差信号とに基づいて、前記適応フィルタ手段のフィルタ係数を更新するための演算処理を行う演算処理手段とを備えた車両用能動振動制御装置において、前記適応フィルタ手段により生成された相殺信号からこもり音以外の外乱成分を検出し、該検出された外乱成分に応じて前記演算処理手段のフィルタ係数の更新幅を変更する変更手段を有するので、消音性能を最大限に引き出しながら外乱に対するタフネスを有することが可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る能動振動制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の比較演算回路１０で行われる制御処理を説明するための図である。
【図３】図２の波形（ｄ）のレベルとステップサイズパラメータμとの関係を表す図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る能動振動制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】相殺信号と比較演算回路２１に入力される信号とを示す図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る能動振動制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】図６の振動ピックアップ３１により検出されたロードノイズ波形の推移を示す図である。
【図８】従来の能動振動制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】車両が荒れた路面を走行した場合と平坦な路面を走行した場合における車室内騒音の周波数スペクトルの変化を示す図である。
【図１０】ステップサイズパラメータμの値を０．０３５に設定した場合のエンジン回転数と誤差信号との特性を示す図である。
【図１１】ステップサイズパラメータμの値を０．０１に設定した場合のエンジン回転数と誤差信号との特性を示す図である。
【図１２】エンジン回転数とパワースペクトルの分布とを示す図である。
【図１３】エンジン回転数とパワースペクトルの分布とを示す図である。
【符号の説明】
１ 参照信号生成手段
２1 適応フィルタ（適応フィルタ手段）
２2 フィルタＣ＾（フィルタリング手段）
２3 ＬＭＳ処理部（演算処理手段）
３ スピーカ（変換手段）
４ マイクロホン（検出手段）
１０ 比較演算回路（変更手段）[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an active vibration control device that actively controls and reduces noise (hereinafter referred to as “muffled sound”) generated in a vehicle cabin due to vibration caused by rotation of an engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Among vibration control devices, there is a device called an active vibration control device that actively controls vibration generated from a vibration source (primary vibration source) to reduce vibration and noise.
[0003]
Conventionally, as this type of active vibration control device, as shown in FIG. 8, a reference signal generating means 101 for detecting a signal related to vibration from a primary vibration source and generating a reference signal based on the detected signal is provided. An adaptive control circuit for generating a cancellation signal having a phase opposite to that of the control object vibration in the control sound field based on the generated reference signal, and generating an offset vibration in accordance with the cancellation signal generated by the adaptive control circuit (A secondary vibration source) 103 and a microphone 104 for detecting a cancellation error between the cancellation vibration generated by the speaker 103 and the vibration to be controlled, as a main part. JP-A-1-501344).
[0004]
In the above conventional active vibration control device, the reference signal generated by the reference signal generation means 101 is sampled by the A / D converter 105 and input to the adaptive control circuit 102 as a digital data reference signal x (n). The cancellation signal generated as described above is output from the adaptive control circuit 102, converted into an analog signal by the D / A converter 106, amplified by the amplifier 107, and the cancellation vibration (secondary vibration) is generated from the speaker 103. Can be
[0005]
On the other hand, the microphone 104 detects a canceling error between the canceling vibration from the speaker 103 and the vibration from the vibration source, and the canceling error ε is amplified by the amplifier 108, sampled by the A / D converter 109, and converted into an error signal of digital data. It is extracted as e (n) and fed back to the adaptive control circuit 102. That is, the error signal indicates a cancellation error between the primary vibration and the secondary vibration. In the active vibration control device, the vibration signal is changed by changing the transmission characteristic of the cancellation signal so that the error signal becomes a minimum value. Is reduced.
[0006]
Further, the adaptive control circuit 102 includes an FIR adaptive digital filter (hereinafter, referred to as “ADF”) 102 1 and a filter C ＾ in which transfer characteristics unique to the control system from the speaker 103 to the microphone 104 are identified and set. 102 and 2, based on the filter C ^ 102 2 through the filtered reference signal r (n) and the error signal e (n), for example, LMS algorithm shown in the following (LMS: Least Mean Square) by ADF102 1 And an LMS processing unit 102 3 that updates the filter coefficient of
[0007]
That is, the LMS algorithm is an algorithm represented by the following equation (1), and by using this LMS algorithm, the LMS processing unit 102 3 causes the signal r (n) from the filter C ＾ 102 2 and the error signal The filter coefficient Wn of the ADF 102 1 is updated based on e (n).
[0008]
W n + 1 = W n + Μ · e (n) · r (n) ‥‥ (1)
Here, μ is a step size parameter (a parameter for controlling the magnitude of the correction amount in each repetition).
[0009]
FIG. 9 is a diagram showing a change in the frequency spectrum of vehicle interior noise when the vehicle travels on a rough road surface and on a flat road surface, where the vertical axis represents the level (dB), and the horizontal axis represents the frequency. (Frequency for each 1/3 octave band). In the drawing, a curve C101 represented by a solid line indicates a frequency spectrum on a rough road surface, and a curve C102 represented by a broken line indicates a frequency spectrum on a flat road surface.
[0010]
As can be seen from the figure, a level difference of about 10 dB occurs between the two curves in the frequency region that matches the muffled sound component of 100 Hz or less. Therefore, noise (disturbance) other than the control target such as road noise generated when traveling on a rough road surface is mixed in from the microphone together with the cancellation error of the muffled sound. Since the signal from the microphone including the disturbance is taken as the cancellation error signal, in the adaptive control, a negative sound of another frequency due to the disturbance other than the frequency of the muffled sound is output. The negative sound due to this disturbance has no correlation with the reference signal, and tends to amplify the noise rather than noise elimination, so it is collectively referred to as the negative sound. As a method, it is conceivable to reduce the value of the step size parameter μ. That is, by reducing the value of the step size parameter μ, the update width of the filter coefficient which is updated at one time is reduced, so that even if disturbance occurs, the adaptive filter does not needlessly be updated, and a negative sound is generated. Is suppressed as much as possible.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional active vibration control device described above, when the value of the step size parameter μ is reduced to suppress the generation of a negative sound with respect to disturbance, when the disturbance is small, the controllability of the control is deteriorated, and when the noise reduction performance is large, There is a problem that it is reduced as compared with. Hereinafter, these problems will be described with reference to FIGS.
[0012]
FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams showing the characteristics of the engine speed and the error signal when the value of the step size parameter μ is set to 0.035 and 0.01, respectively, and the vehicle travels on a flat road surface. It shows the characteristics when road noise (disturbance) enters. In both figures, the vertical axis indicates the level (dB) of the error signal, and the horizontal axis indicates the engine speed (rpm).
[0013]
In FIG. 10, curves C103 and C104 show characteristics over the entire frequency band before and after silencing, respectively, and curves C105 and C106 show two types of vibration due to engine rotation before and after silencing, respectively. It shows the characteristics of the next harmonic component, that is, the main component of the muffled sound. According to the figure, the level of the second-order harmonic component is reduced by 15 to 20 dB before and after the silencing control, and shows a considerable improvement effect. However, in the entire frequency band, the curve C104 is smaller than the curve C103. An upper portion, that is, a hatched portion (the above-described negative portion) in which the error signal level has increased from the level before the control due to the silencing control has occurred. That is, FIG. 10 shows the former problem. When the vehicle travels on a rough road surface, it is considered that the range and the level of the negative portion are expanded.
[0014]
Similarly, in FIG. 11, curves C107 and C108 show characteristics over the entire frequency band before and after silencing, respectively, and curves C109 and C110 show vibration due to engine rotation before and after silencing, respectively. Shows the second-order harmonic components. According to the figure, the curve C108 is below the curve C107, and the negative part is almost eliminated, but the level of the second harmonic is reduced by 10 to 20 dB before and after the silencing control, and the improvement effect is maximized. It is reduced by about 5 dB. That is, FIG. 11 shows the latter problem.
[0015]
12 and 13 are diagrams showing the distribution of the engine speed and the power spectrum. Both figures show the results when a secondary and quaternary canceller, that is, an active vibration control device for performing silencing control of secondary and quaternary harmonic components of vibration caused by engine rotation, performs noise reduction control. This is a result of spectral analysis of a signal output from the D / A converter 106 in FIG. FIG. 12 shows the results when "0.035" and "0.02" are respectively taken as the step size parameters μ for silencing the second and fourth harmonic components, and FIG. The results when "0.01" and "0.01" are respectively taken as the step size parameters μ for silencing control of the second and fourth harmonic components are shown.
[0016]
The power spectrum distribution in FIG. 13 is concentrated near the second and fourth harmonics, that is, near the spectrum of the control target component, whereas the power spectrum distribution in FIG. Also have many spectra. Therefore, it can be understood that if the value of the step size parameter μ is increased, components other than the control target component, that is, negatives increase.
[0017]
As described above, disturbance due to road noise has a characteristic of being small on a flat road and increasing on a rough road surface, and a disturbance other than road noise, that is, a disturbance of a radio, an air conditioner or the like does not always occur. Therefore, setting the step size parameter μ to have toughness against disturbance results in a very inefficient system.
[0018]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide an active vibration control device capable of having toughness against disturbance while maximizing noise reduction performance.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a reference signal generating means for detecting a signal related to engine vibration and generating a reference signal based on the detected signal, and a vehicle interior based on the generated reference signal. Adaptive filter means for generating a cancellation signal for canceling the muffled sound, conversion means for converting the generated cancellation signal into a cancellation sound, and a cancellation error between the converted cancellation sound and the muffled sound in the vehicle interior. Detecting means for detecting an error signal; filtering means for filtering the reference signal by a transfer characteristic specific to a vibration transmission system from the converting means to the detecting means; reference signal filtered by the filtering means and the detecting means Calculation processing means for performing calculation processing for updating the filter coefficient of the adaptive filter means based on the error signal detected by In the active vibration control device for a vehicle, a disturbance component other than the muffled sound is detected from the cancellation signal generated by the adaptive filter means, and an update width of a filter coefficient of the arithmetic processing means is updated in accordance with the detected disturbance component. It is characterized by having changing means for changing.
[0020]
Preferably, the detected disturbance component is an error result between a reference signal filtered by the filter unit and a cancellation signal generated by the adaptive filter unit.
[0021]
Further preferably, the disturbance component is at least one of suspension vibration of a vehicle, an audio output, and an output of an air conditioning fan.
[0022]
[Action]
According to the configuration of the present invention, when the reference signal related to the engine vibration is generated by the reference signal generation unit, the cancellation signal is generated by the adaptive filter unit based on the reference signal, and the conversion unit generates the cancellation sound. When the signal is converted and interferes with the muffled sound in the vehicle interior and the error signal is detected by the detection means, the filter coefficient of the adaptive filter means is calculated by the calculation means based on the error signal and the reference signal filtered by the filter means. Is updated, and the change means detects a disturbance other than the muffled sound from the cancellation signal generated by the adaptive filter means, and changes the update width of the filter coefficient of the arithmetic processing means according to the disturbance. .
[0023]
Preferably, the detected disturbance component is an error result between a reference signal filtered by the filter unit and a cancellation signal generated by the adaptive filter unit.
[0024]
Further preferably, the disturbance component is at least one of suspension vibration of a vehicle, an audio output, and an output of an air conditioning fan.
[0025]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an active vibration control device according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the present invention is applied to a device for reducing a muffled sound in a vehicle cabin. It is.
[0027]
The active vibration control device shown in the figure is different from the conventional active vibration control device shown in FIG. 8 only in that a comparison operation circuit 10 is added. That is, the components 1 to 9 in FIG. 1 are the same as the components 101 to 109 in FIG. 8, respectively, and thus the detailed description thereof will be omitted. In the present embodiment, the reference signal generating means 1 is configured to generate a sine wave having a frequency twice as high as the engine rotation from an ignition pulse of the engine or the like. However, the present invention is not limited to this. May be detected as it is.
[0028]
In Figure 1, the output side of the filter C ^ 2 2 is also connected to one input side of the comparison operation circuit 10, the other input adapted to side filter (ADF) 2 1 of the output side connection comparison operation circuit 10 is, the output side of the comparison operation circuit 10 is connected to the input side of the LMS processor 2 3. The comparison operation circuit 10, the filter C ^ 2 output signal r (n) and the output signal from the ADF 2 1 from 2 (canceling signal) is compared with the y (n), the LMS process on the basis of the comparison result changing the value of the step size parameter μ for use in parts 2 3.
[0029]
FIG. 2 is a diagram for explaining a control process performed by the comparison operation circuit 10 of FIG. Although the processing in the comparison operation circuit 10 is performed with digital data, the figure shown in FIG. 2 is displayed with analog data for simplicity.
[0030]
In the figure, a waveform (a) shows a reference signal x (n) (time t instead of "n" in analog data; generated in the analog data; the same applies hereinafter) generated by the reference signal generating means 1 in FIG. waveform (b) shows the filter C ^ 2 2 through the filtered reference signal r (n). The waveform (c), the ADF 2 shows one cancellation signal generated by y (n), waveform (d) is the comparison result by the arithmetic circuit 10 and waveform (b) and the waveform (c) is added r (N) + y (n) is shown. That is, the waveform (d) shows components other than the control target component (muffled sound). The threshold values A and B are provided on the vertical axis of the waveform (d). These threshold values are provided for calculating the following value of the step size parameter μ.
[0031]
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the level of the waveform (d) in FIG. 2 and the step size parameter μ. The vertical axis shows the coefficient update gain, that is, the value of the step size parameter μ, and the horizontal axis shows the control. The range, that is, the amplitude in the waveform (d) is shown. Note that A and B on the horizontal axis are the threshold values A and B.
[0032]
That is, when the waveform (b) and the waveform (c) are added by the comparison operation circuit 10 and a waveform (d) as a result of the addition is generated, as shown in FIG. there when the threshold a is smaller than the predetermined value mu 1 is set as the coefficient update gain, is greater than the threshold value B is set constant value mu 0, the addition in some cases between the threshold a and the threshold B As the result (error level) increases, the value is set so as to gradually decrease, that is, in inverse proportion to the addition result.
[0033]
Then, thus using the set step size parameter mu, LMS processor 2 3 calculates the ADF 2 1 of the filter coefficient W in accordance with the LMS algorithm described above, by the filter coefficient W ADF 2 1 reference signal x ( n) to generate a cancellation signal.
[0034]
As described above, according to the present embodiment, the level of the signal other than the control target component, that is, when the disturbance is large, the value of the step size parameter μ is reduced to improve the toughness against the disturbance, and when the disturbance is small, Since the noise reduction performance is improved by increasing the value of the step size parameter μ, the toughness against disturbance can be improved while maximizing the noise reduction performance.
[0035]
In the present embodiment, the detection of the error level of the canceling signal is performed by comparing the threshold value with the level at each time point, but may be performed by comparing the threshold value with the average level for a certain period of time. .
[0036]
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the active vibration control device according to the second embodiment of the present invention.
[0037]
The active vibration control device of the present embodiment is different from the active vibration control device of the first embodiment only in the configuration and operation of the comparison operation circuit 21 and in the point that the band reject filter 22 is added. The same reference numerals are given to the same elements as those in FIG. 1, and description thereof will be omitted.
[0038]
In FIG. 4, the output side of the D / A converter 6 is connected to the input side of a comparison operation circuit 21 via a band reject filter 22 for removing a frequency component of a control target (muffled sound). side is connected to the input side of the LMS processor 2 3.
[0039]
FIG. 5 is a diagram illustrating the cancellation signal and the signal input to the comparison operation circuit 21.
[0040]
3, a waveform (a) shows an example of a signal (cancellation signal) output from the D / A converter 6 in FIG. 3, and a waveform (b) is obtained from the waveform (a) via the band reject filter 22. This figure shows a component other than the muffled sound component extracted. Here, the band reject filter 22 of the present embodiment is a tracking filter whose band to be removed changes according to the engine rotation.
[0041]
A component other than the muffled sound component of the canceling signal is input to the comparison operation circuit 21. The comparison operation circuit 21 compares this component with threshold values A 'and B', and performs the same operation as the method described with reference to FIG. in the method, determining the LMS processor 2 3 coefficient update gain (step size parameter mu). Then, as described above, LMS processor 2 3 calculates the ADF 2 1 of the filter coefficient W by the LMS algorithm using the step size parameter mu, ADF 2 1 generates a canceling signal based on the filter coefficient W .
[0042]
As described above, according to the present embodiment, a component other than the muffled sound component in the analog canceling signal is extracted via the analog band reject filter 22, and the step size parameter μ is determined according to the level of the component. When the adaptive control circuit 2 is configured by a DSP (Digital Signal Processor) having a low speed, the load on the DSP is reduced. That is, if the operation of the comparison operation circuit 10 is also performed digitally as in the first embodiment, it is necessary to use a DSP with high performance, which leads to an increase in cost.
[0043]
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the active vibration control device according to the third embodiment of the present invention.
[0044]
The active vibration control device of the present embodiment is different from the active vibration control device of the second embodiment only in that information on disturbance inputted to the comparison operation circuit 21 is added. The same elements as those in 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0045]
In FIG. 6, the output side of a vibration pickup 31 for detecting road noise is connected to an amplifier 32 for amplifying the output, and the output side of the amplifier 32 is connected to a low level for removing a high frequency component of the road noise. The output side of the LPF 33 is connected to a sample hold (S / H) circuit 34 for providing a time constant, and the output of the S / H circuit 34 is connected to a low pass filter (LPF) 33. The side is connected to the comparison operation circuit 21.
[0046]
An output side of an audio 35 such as a radio is connected to a comparison operation circuit 21 via an amplifier 36, an LPF 37 and an S / H circuit 38. Further, an output of an air conditioner 39 such as an air volume switch or an inside / outside air changeover switch is provided. The side is also connected to the comparison operation circuit 21.
[0047]
FIG. 7 is a diagram showing a transition of a road noise waveform detected by the vibration pickup 31 of FIG.
[0048]
In the figure, a waveform (a) shows an example of a road noise waveform detected by the vibration pickup 31, a waveform (b) shows a result of filtering the waveform (a) by the LPF 33, and a waveform (c) shows a result. The waveform (b) shows the result of sampling and holding by the S / H circuit 34. That is, since the high frequency component other than the control target component is mixed in the waveform (a), the LPF 33 removes the high frequency component and extracts only the component that affects the control (waveform (b)). When the waveform (b) is directly input to the comparison operation circuit 21, the value of the step size parameter μ in the comparison operation circuit 21 changes in a short time, and the control fluctuates. (Waveform (c)).
[0049]
The comparison operation circuit 21 determines the step size parameter μ based on the road noise information from the vibration pickup 31, the output information of the audio 35, and the operation information of the air conditioner 39, in addition to the control information from the band reject filter 22. To change. Specifically, a value obtained by adding the total disturbance, that is, the sum of the output from the band reject filter 22, the road noise, the audio output, and the noise of the air conditioner 39 (mainly due to the rotation of the fan) is compared with the threshold. Then, the value of the coefficient update gain (step size parameter μ) is determined by a method similar to the method described with reference to FIG. The subsequent control is the same as in the first and second embodiments, and a description thereof will be omitted.
[0050]
As described above, according to the present embodiment, other disturbances, that is, road noise information, audio output information, and noise information of the air conditioner are added to the control information of the second embodiment. The value of μ can be determined more accurately.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a reference signal generating means for detecting a signal related to engine vibration and generating a reference signal based on the detected signal, and a vehicle based on the generated reference signal Adaptive filter means for generating a cancellation signal for canceling the muffled sound in the cabin, conversion means for converting the generated cancellation signal into a cancellation sound, and a cancellation error between the converted cancellation sound and the muffled sound in the cabin. Detection means for detecting an error signal, filtering means for filtering the reference signal by a transfer characteristic specific to a vibration transmission system from the conversion means to the detection means, and a reference signal filtered by the filtering means; Arithmetic processing means for performing arithmetic processing for updating a filter coefficient of the adaptive filter means based on the error signal detected by the detection means In the active vibration control device for a vehicle, a disturbance component other than the muffled sound is detected from the cancellation signal generated by the adaptive filter means, and a filter coefficient of the arithmetic processing means is updated in accordance with the detected disturbance component. Since there is a changing means for changing the width, there is an effect that it is possible to have a toughness against a disturbance while maximizing the silencing performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an active vibration control device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a control process performed by a comparison operation circuit 10 of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a level of a waveform (d) in FIG. 2 and a step size parameter μ.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an active vibration control device according to a second embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a cancellation signal and a signal input to a comparison operation circuit 21. FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of an active vibration control device according to a third embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing a transition of a road noise waveform detected by the vibration pickup 31 of FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional active vibration control device.
FIG. 9 is a diagram illustrating a change in the frequency spectrum of vehicle interior noise when the vehicle travels on a rough road surface and when the vehicle travels on a flat road surface.
FIG. 10 is a diagram showing characteristics of an engine speed and an error signal when a value of a step size parameter μ is set to 0.035.
FIG. 11 is a diagram illustrating characteristics of an engine speed and an error signal when a value of a step size parameter μ is set to 0.01.
FIG. 12 is a diagram showing an engine speed and a power spectrum distribution.
FIG. 13 is a diagram showing an engine speed and a distribution of a power spectrum.
[Explanation of symbols]
1 reference signal generating means 2 1 Adaptive filter (adaptive filter means)
2 2 Filter C ＾ (filtering means)
2 3 LMS processing unit (arithmetic processing means)
3 Speaker (conversion means)
4 Microphone (detection means)
10 Comparison operation circuit (change means)
