JP3564974B2 - 周期性信号の適応制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、周期性信号の能動抑制技術の技術分野に属する。たとえば、周期性信号が振動であれば能動制振の技術分野に属し、周期性信号が雑音であればアクティヴ・ノイズ・サプレッションの技術分野に属するなど、周期性信号の種類によって応用範囲は広く拡がっている。
【0002】
【従来の技術】
特開平8−44377号公報(特願平6−201384号)に開示されているDXHS−LMSアルゴリズムは、それ以前のFX−LMSアルゴリズム(同公報および特開平8−272378号公報参照)に比べて、演算量が低減されていながら収束速度の向上が可能であるという効果を有していた。
【0003】
しかしながら上記DXHSアルゴリズムにおいてもなお、制御対象システムの伝達関数がゲインの著しいピークを有する共振系である場合には、必ずしも十分な追随特性を発揮することができなかった。たとえば、周期性信号f(n)のうち抑制すべき特定成分の角振動数ωk が急速に変化した場合には、DXHSアルゴリズムによる適応制御系の適応がその変化に追従しきれず、誤差信号e(n)が無視できないほど大きくなることがある。
【0004】
このような周期性信号f(n)の抑制すべき特定成分の角振動数ωk の急激な変動に対する対策の一例としては、適応信号y(n)の振幅および位相を各角振動数ωk の範囲毎にテーブルデータ化しておく方法がある。この方法では、特定成分の角振動数ωk の変化に伴って、同テーブルデータから適応信号y(n)の振幅および位相を読み出して適応係数ベクトルW(n)の成分を更新するので、収束速度を向上させることが可能である。
【0005】
その一方で、テーブルデータを使用するこの方法は、角振動数ωk の変化に伴ってテーブルデータから読み出しを行った瞬間に、適応信号y(n)の振幅および位相が不連続に変化するので、使用者に違和感を与えることがあるという不都合あった。この方法はまた、上記テーブルデータを格納しておくメモリ容量を要するので、メモリ容量の点でも不都合が生じる場合があった。それゆえ、テーブルデータを使用するこの方法は、上記DXHSアルゴリズムの追従性の不足を補うことはできても、前述のように新たな不都合を生じてしまい、十分に賢明で無理のない解決手段とはなり得なかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこで発明者らは、原点に立ち戻り、前述のDXHSアルゴリズムにおいて、制御対象システムが共振系であると適応の遅れが生じ収束速度が不足する原因について考察してみた。その結果、その原因は、更新係数(ステップサイズパラメータ)の最大値が、発散する可能性が最も高い高ゲインの周波数において安定であるように設定されるので、他の周波数領域においては更新係数が過小であることに思い至った。すなわち、高ゲインの周波数においても適応制御系が発散しないように更新係数が設定されているので、他の周波数領域において収束速度が十分に速くなるように、更新係数を十分に大きく設定することができなかったわけである。
【0007】
そこで本発明は、共振周波数をもつ伝達関数を介して適応信号y(n)が観測点に加えられる場合にも、適応収束の安定性と抑制すべき特定成分の角振動数変化に対する追随性とが両立している周期性信号の適応制御方法を提供することを解決すべき課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するために、発明者は以下の手段を発明した。
(第1手段)
本発明の第1手段は、請求項1記載の周期性信号の適応制御方法である。
本手段は、周期性信号f(n)のうち抑制すべき特定成分が、単一の角振動数ωのみの正弦波関数である場合にも、互いに独立な複数の角振動数ωk を有する場合にも、基本振動とその高調波(ωk =kω0 )である場合にも適用可能である。
【0009】
本手段では、適応係数ベクトルW(n)の更新式である適応係数ベクトル更新アルゴリズムにおいて、時刻nでの角振動数ωk に対応する伝達特性のゲインの計測値または推定値Ak に適正な発散防止定数γk (0≦γk )を加えた[Ak +γk ]で除した更新ベクトルを減ずる準正規化勾配法が採用されている。すなわち、時刻nにおいてゲインAk が大きい場合には、適応係数ベクトルW(n)の更新刻み幅が小さくなり、逆に時刻nにおいてゲインAk が小さい場合には、適応係数ベクトルW(n)の更新刻み幅は大きくなる。
【0010】
つまり、時刻nにおいて角振動数ωk が共振振動数にあたり、ゲインAk が大きい場合には、従来技術では適応係数ベクトル更新アルゴリズムが発散しやすかった。しかし本手段においては、この状態では適応係数ベクトルW(n)の更新刻み幅が小さいので、適応係数ベクトル更新アルゴリズムの発散が防止され、適応制御の安定性が向上する。それゆえ、勾配ベクトル∇(n)に乗じる更新係数は、準正規化勾配法が採用されていない従来技術に比べて、大きめに取ることが可能になる。
【0011】
一方、時刻nにおいてゲインAk が小さい場合には、逆に小さな(Ak +γk )で勾配ベクトル∇(n)が除されることにより、適応係数ベクトル更新アルゴリズムの更新刻み幅が大きくなる。その結果、時刻nにおいてゲインAk が小さい場合において、適応係数ベクトル更新アルゴリズムの収束速度が向上するので、角振動数ωk の変化に対する追随性も併せて向上する。
【0012】
したがって本手段の周期性信号の適応制御方法によれば、共振周波数をもつ伝達特性を介して適応信号y(n)が観測点に加えられる場合にも、適応制御の収束安定性と抑制すべき特定成分の角振動数変化に対する追随性とが両立するという効果がある。
なお、各角振動数ωk の変動範囲において一箇所でもゲインAk =0となることがある場合には、0<γk とすべきである。逆に、各角振動数ωk の変動範囲においていかなる角振動数ωk に対してもゲインAk >0である場合には、γk =0と置くことも可能である。また、発散防止定数γは、角振動数ωk の変動範囲における伝達特性のゲインの平均値付近か、その最大値と最小値との中間程度に設定するとよいことが、経験的に分かっている。
【0013】
本手段の周期性信号の適応制御方法は、従来技術として取り上げたDXHSアルゴリズムのうち適応係数ベクトル更新アルゴリズムを準正規化したアルゴリズムであるから、「準正規化DXHSアルゴリズム」と名付けることとする。なお、本手段の周期性信号の適応制御方法は、本発明と同一の出願人によってすでに出願されているDXHSアルゴリズムを改良した各種のアルゴリズムなどに対しても適用可能である。これらの準正規化されたDXHSの改良アルゴリズムも、本手段の範疇に入るものとする。
【0014】
(第2手段)
本発明の第2手段は、請求項2記載の周期性信号の適応制御方法である。
本手段は、適応信号発生アルゴリズムを次の数5で定義した場合に、前述の第1手段を適用した周期性信号の適応制御方法の一例である。すなわち、本手段では適応係数ベクトル更新アルゴリズムが次の数6で定義され、前述の第1手段と同様の作用効果が得られる。
【0015】
【数5】
【0016】
【数6】
【0017】
なお、上記数6では簡易化のためにステップサイズパラメータをμa ,μφと置いたが、複数の角振動数ωk のそれぞれについて、異なるステップサイズパラメータμak,μφkを設定しても良い。
(第3手段)
本発明の第3手段は、請求項3記載の周期性信号の適応制御方法である。
【0018】
本手段は、適応信号発生アルゴリズムを上記数5の直交表現である次の数7で定義した場合に、前述の第1手段を適用した周期性信号の適応制御方法の一例である。すなわち、本手段では適応係数ベクトル更新アルゴリズムが次の数8で定義され、前述の第1手段と同様の作用効果が得られる。
【0019】
【数7】
【0020】
【数8】
【0021】
なお、上記数8では簡易化のためにステップサイズパラメータをμα,μβと置いたが、複数の角振動数ωk のそれぞれについて、異なるステップサイズパラメータμαk,μβkを設定しても良い。
【0022】
【発明の実施の形態および実施例】
本発明の周期性信号の適応制御方法「準正規化DXHSアルゴリズム」の実施の形態については、当業者に実施可能な理解が得られるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。
[実施例1]
(実施例1の構成)
本発明の実施例1としての周期性信号の適応制御方法「準正規化DXHSアルゴリズム」は、図1に示すように、周期性信号源21に源を発して観測点24に加わる周期性信号f(n)の影響を相殺する適応制御方法のうちの一つである。すなわち、本実施例の適応制御方法は、前述の周期性信号f(n)に対し、適応信号y(n)を伝達系の伝達特性G* 23を介して加え、周期性信号f(n)のうちの特定成分を相殺して誤差信号e(n)を抑制する方法である。本実施例では、周期性信号f(n)のうち抑制すべき特定成分は、単一の角振動数の成分のみであるとして、適応信号y(n)は単一の角振動数ωをもつ単振動として定義されている。ここで、周期性信号f(n)の真の角振動数ω* は、角振動数計測手段22により十分な精度をもって計測され、適応信号発生アルゴリズム11および伝達特性データを格納しているメモリ13に与えられるものとする。
【0023】
すなわち本実施例では、一つの角振動数の信号成分を含み観測点24に入力される周期性信号f(n)に対し、上記角振動数ω* の十分に精密な計測値である角振動数ωを角振動数とする一つの正弦波信号である適応信号y(n)を発生させる。適応信号y(n)は、所定の伝達特性23をもつ伝達系を介して観測点24に逆位相で加えられ、周期性信号f(n)の特定成分の観測点24への影響を能動的に除去する作用を持つ。その結果、観測点24で検知される誤差信号e(n)が抑制されるように、適応信号y(n)は適正に振幅a(n)および位相φ(n)が調整される。
【0024】
ここで、適応信号発生アルゴリズム11は、離散時間における各時刻nにおいて、次の数9に従って適応信号y(n)を発生させるアルゴリズムである。
【0025】
【数9】
【0026】
一方、適応係数ベクトル更新アルゴリズム12は、適応係数ベクトルW(n)=[a(n),φ(n)]T から、勾配ベクトル∇(n)=∂e2 (n)/∂W(n)の各成分を適正な更新係数で乗じるとともに、角振動数ωに対応する伝達特性23のゲインの計測値A(ω)に適正な発散防止定数γk (0≦γk )を加えた[A(ω)+γ]で除したベクトルを減ずる準正規化勾配法によって、適応係数ベクトルW(n)を更新するアルゴリズムである。
【0027】
すなわち、適応係数ベクトルW(n)は、適応信号y(n)の正弦波成分の振幅a(n)および位相φk (n)を成分とするベクトルであって、適応係数ベクトル更新アルゴリズム12は、次の数10に従って該適応係数ベクトルW(n)を更新するアルゴリズムである。この数10は、「従来の技術」の項で参照された公報に開示されているDXHSタイプの適応係数ベクトル更新アルゴリズムにおいて、適応係数ベクトルW(n)の更新分を[A(ω)+γ]で除したものである。
【0028】
【数10】
【0029】
そして、適応係数ベクトル更新アルゴリズム12により更新された適応係数ベクトルW(n)の成分をもって、適応信号発生アルゴリズム11の適応信号y(n)の振幅a(n)および位相φ(n)が更新され、適正な適応信号y(n)が生成される。
なお、本実施例の周期性信号の適応制御方法は、前述の第2手段においてK=1と置いた最も単純なケースである。
【0030】
(実施例1の作用効果)
本実施例の周期性信号の適応制御方法は、以上のように構成されているので、以下のような作用効果を発揮する。
本実施例では、適応係数ベクトルW(n)の更新式である適応係数ベクトル更新アルゴリズム12において、上記数10に示すように、準正規化勾配法が採用されている。つまり、各離散時刻nでの角振動数ωに対応する伝達特性23のゲインの計測値A(ω)に適正な発散防止定数γ(0≦γ)を加えた[A(ω)+γ]が使用されている。すなわち、[A(ω)+γ]で除された更新ベクトルが、現時刻nで適応係数ベクトルW(n)から減ぜられて、新たな適応係数ベクトルW(n+1)が求められる。その結果、時刻nにおいてゲイン計測値Aが大きい場合には、適応係数ベクトルW(n)の更新刻み幅が小さくなり、逆に時刻nにおいてゲイン計測値Aが小さい場合には、適応係数ベクトルW(n)の更新刻み幅は大きくなる。
【0031】
すると、時刻nにおいて角振動数ωが伝達特性23の共振振動数にあたり伝達特性G* 23のゲインA* が大きい場合には、従来技術では適応係数ベクトル更新アルゴリズムが発散しやすかった。しかし本実施例においては、この状態では適応係数ベクトルW(n)の更新刻み幅が小さいので、適応係数ベクトル更新アルゴリズムの発散が防止され、適応制御の安定性が向上する。それゆえ、勾配ベクトル∇(n)に乗じる更新係数(ステップサイズパラメータμa ,μφ)は、準正規化勾配法が採用されていない従来技術に比べて、大きめに取ることが可能になる。
【0032】
一方、時刻nにおいて伝達特性G* 23のゲイン計測値Aが小さい場合には、逆に小さな[A(ω)+γ]で勾配ベクトル∇(n)が除されることにより、適応係数ベクトル更新アルゴリズムの更新刻み幅が大きくなる。その結果、時刻nにおいてゲインA計測値が小さい場合において、適応係数ベクトル更新アルゴリズムの収束速度が向上するので、角振動数ωの変化に対する追随性も併せて向上する。
【0033】
したがって本実施例の周期性信号の適応制御方法によれば、共振周波数をもつ伝達特性23を介して適応信号y(n)が観測点24に加えられる場合にも、適応制御の収束安定性と抑制すべき特定成分の角振動数変化に対する追随性とが両立するという効果がある。
(実施例1の評価試験)
本実施例の周期性信号の適応制御方法の有効性を確認する目的で、図2に示す構成の評価試験装置を用いて評価試験を行った。同図に記載されているデジタルフィルタ23は、そのボード線図を図3に示すように、周波数55Hz付近にピークを持つ共振特性がある伝達特性を有する。
【0034】
ここで、この試験で使用した適応係数ベクトル更新アルゴリズム12中のステップサイズパラメータは、本実施例ではμa =0.008,μφ=0.08であり、比較のために試験した従来技術ではμa =0.014,μφ=0.14である。また、本実施例による適応制御を施した場合の発散防止定数γの値は、γ=0.162に設定されていた。
【0035】
この試験では、振幅0.7Vの電圧で周期性信号f(n)を連続時間tの領域で発生させ、周期性信号f(n)の周波数を20Hzから220Hzまでの間を10秒間かけて比較的急に掃引した。この試験の結果を、図4〜7を参照して簡単に説明する。
先ず、全く制御を行わず周期性信号f(n)によって加振されるままに放置している無制御の場合には、図4(a)〜(b)に示すように、適応信号y(n)は全くなく、誤差信号e(n)のレベルは周波数によらず一定に保たれている。ここで、誤差信号e(n)のレベルがゼロdBではなく−12.7dB(約0.23Vの振幅に対応)と抵抗による分圧値よりも小さくなっている。これは、接続されていた機器のインピーダンスが相対的に高くなかったために信号が減衰された結果であるものと推測される。いずれにせよ、誤差信号e(n)のレベルは、dB単位であるから相対的な値として各試験結果を比較すればよい。
【0036】
次に、従来技術としてのDXHSアルゴリズムに基づく適応制御(本実施例の適応係数ベクトル更新アルゴリズム12とは異なり、[γ+A(ω)]で除していない)を施した場合には、図5(a)に示すように適応信号y(n)は発生する。しかしながら、前述のような周波数の急掃引が行われていると、図5(b)に示すように、ほとんど適応信号y(n)による周期性信号f(n)の相殺効果は得られなかった。より詳細に説明すると、100Hz以下の周波数領域ではわずかに前述の無制御時よりも改善されているが、それも高々0〜3dB程度の改善である。逆に、100Hzを越える周波数領域では、むしろ無制御時よりも誤差信号e(n)のレベルは高くなって悪化している。
【0037】
すなわち、従来技術による適応制御では、この試験のように周波数を急掃引した場合には、無制御時と比べて制御成績が改善されているとは言えず、適応制御の効果が挙がらないことが明らかになった。ただし、周波数の掃引を十分にゆっくりと行った場合(緩掃引時)には、この従来技術による適応制御でも、図示しないが、誤差信号e(n)のレベルを20dB以上低減することができることが確認されている。
【0038】
最後に、本実施例の周期性信号の適応制御方法による制御を施した場合には、図6(a)〜(b)に示すように、適正なレベルで適応信号y(n)が発生し、誤差信号e(n)は有意なレベルで低減している。より詳しく説明すると、周波数が100Hz未満の領域では、10dB近く誤差信号e(n)が低減している。そして、周波数が100Hz以上の領域では、200Hzに近づくに従って徐々に低減効果が薄れるものの、数dB程度の誤差信号e(n)の低減効果が得られている。
【0039】
以上をまとめて、無制御時と従来制御時と本実施例の適用時との誤差信号e(n)のレベルを重ねて、図7に示す。同図に示すように、本実施例の誤差信号レベルは、周波数の急掃引を行った20〜200Hzの領域の全てにわたって、従来技術の誤差信号レベルよりも数dB〜十dB程度低減されている。すなわち、これらの試験の結果から、本実施例によれば、適応制御の収束安定性が確保されていながら、周波数の急掃引に対する適応性が従来技術よりも改善されていることが明らかになった。
【0040】
(実施例1の変形態様1)
本実施例の変形態様1として、図8に示すように、複数の角振動数成分を抑制する多入力多出力系に拡大した周期性信号の適応制御方法「準正規化DXHSアルゴリズム」の実施も可能である。ただし、図8は適応信号発生アルゴリズム11を適応フィルタとしてとらえて作図されているが、本質的には図1の適応信号発生アルゴリズム11と変わるところはない。本変形態様は、最も簡単な例として、二種類の角振動数をもつ周期性信号が入力される二入力二出力系を例示する。また、抑制すべき周期性信号f1 (n),f2 (n)の角振動数は、それぞれω1 ,ω2 の二種類であって、両者は特に基本振動とその倍調波との関係にある必要はない。
【0041】
すなわち、本変形態様での適応信号発生アルゴリズム11は、次の数11に示すように、二つの適応信号ym (n)(m=1,2)を発生させるアルゴリズムである。一方、適応係数ベクトル更新アルゴリズム12は、次の数12に示すように、上記二つの適応信号ym (n)の各振幅akm(n)および各位相φkm(n)を準正規化アルゴリズムにより適応的に調整するアルゴリズムである。
【0042】
【数11】
【0043】
【数12】
【0044】
本変形態様によれば、二入力二出力系においても、前述の実施例1と同様の適応制御効果が得られる。また、本変形態様を敷衍して、K成分・L入力M出力(1≦K,L,M)に拡張することは容易である。
[実施例2]
(実施例2の構成)
本発明の実施例2としての周期性信号の適応制御方法「準正規化DXHSアルゴリズム」は、前述の実施例1を直交化表現に書き改めたものである。すなわち、図9に示すように、実施例1の適応信号発生アルゴリズム11を次の数13に示す直交化表現に書き改めたものが、本実施例の適応信号発生アルゴリズム11’である。
【0045】
【数13】
【0046】
本実施例では、適応係数ベクトルW(n)の成分は、直交化されている適応信号発生アルゴリズム11’の正弦波成分の振幅α(n)および余弦波成分の振幅β(n)からなっている。すなわち、適応係数ベクトルW(n)=[α(n),β(n)]T である。
すると、上記適応信号発生アルゴリズム11’に対応する適応係数ベクトル更新アルゴリズム12’は、次の数14に示す準正規化更新アルゴリズムである。
【0047】
【数14】
【0048】
(実施例2の作用効果)
本実施例の周期性信号の適応制御方法は、実施例1の周期性信号の適応制御方法を直交化表現に書き改めただけであるから、その作用効果に本質的な差違は生じない。換言すれば、本実施例の周期性信号の適応制御方法によっても、前述の実施例1と同様の作用効果が得られる。
【0049】
すなわち、共振周波数をもつ伝達特性23を介して適応信号y(n)が観測点24に加えられる場合にも、適応制御の収束安定性と抑制すべき特定成分の角振動数変化に対する追随性とが両立するという効果がある。
(実施例2の評価試験)
本実施例の周期性信号の適応制御方法の有効性を確認する目的で、再び図2に示す構成の評価試験装置を用いて評価試験を行った。同図に記載されているデジタルフィルタ23は、実施例1の評価試験に使用したものと同一の伝達特性を有する。
【0050】
ここで、この試験で使用した適応係数ベクトル更新アルゴリズム12’中のステップサイズパラメータは、本実施例ではμα=μβ=0.04であり、比較のために試験した従来技術ではμα=μβ=0.07である。また、本実施例による適応制御を施した場合の発散防止定数γの値は、前述の実施例1の評価試験と同様に、γ=0.162に設定されていた。
【0051】
この試験では、実施例1と同様に、振幅0.7Vの電圧で周期性信号f(n)を連続時間tの領域で発生させ、周期性信号f(n)の周波数を20Hzから220Hzまでの間を10秒間かけて比較的急に掃引した。この試験の結果を、図10〜13を参照して簡単に説明する。
先ず、全く制御を行わず周期性信号f(n)によって加振されるままに放置している無制御の場合には、図10(a)〜(b)に示すように、適応信号y(n)は全くなく、誤差信号e(n)のレベルは周波数によらず一定に保たれている。ここで、誤差信号e(n)のレベルがゼロdBではない理由は、実施例1の評価試験での理由と同様である。誤差信号e(n)のレベルは、dB単位であるから相対的な値として各試験結果を比較すればよい。
【0052】
次に、比較技術としての直交化したDXHSアルゴリズムに基づく適応制御(本実施例の適応係数ベクトル更新アルゴリズム12’と異なり、[γ+A(ω)]で除していない)を施した場合には、図11(a)に示すように適応信号y(n)は発生する。しかしながら、前述のような周波数の急掃引が行われていると、図11(b)に示すように、ほとんど適応信号y(n)による周期性信号f(n)の相殺効果は得られず、むしろ前述の無制御時よりも誤差信号レベルは高くなる傾向にあった。より詳細に説明すると、ほとんどの周波数領域でわずかに前述の無制御時よりも誤差信号レベルが高く、むしろ無制御時よりも制御成績は悪化している。
【0053】
すなわち、比較技術による適応制御では、この試験のように周波数を急掃引した場合には、無制御時と比べて制御成績が改善されずにむしろ悪化し、適応制御を施さない方がむしろ良いことが明らかになった。ただし、周波数の掃引を十分にゆっくりと行った場合(緩掃引時)には、この比較技術による適応制御でも、図示しないが、誤差信号レベルを20dB以上低減することができることが確認されている。
【0054】
最後に、本実施例の周期性信号の適応制御方法による制御を施した場合には、図12(a)〜(b)に示すように、適応信号y(n)が発生し、周波数が100Hz未満の領域では誤差信号e(n)は有意なレベルで低減している。より詳しく説明すると、周波数が100Hz未満の領域では、数dBから十dB程度、誤差信号e(n)のレベルが無制御時よりも低減している。しかし、周波数が100Hzを越える領域では、200Hzに近づくに従って徐々に制御成績が悪化し、わずかではあるが無制御時よりも誤差信号レベルは増大している。ただし、全て周波数掃引領域にわたって、比較技術よりも数dB程度まで誤差信号レベルは低減されており、本実施例の適応制御によれば、比較技術よりは周波数の急掃引時の誤差信号低減レベルが向上している。
【0055】
以上をまとめて、無制御時と従来制御時と本実施例の適用時との誤差信号e(n)のレベルを重ねて、図13に示す。同図に示すように、本実施例の誤差信号レベルは、周波数の急掃引を行ったほとんどの領域で、比較技術の誤差信号レベルよりも数dB程度まで低減されている。すなわち、これらの試験の結果から、本実施例によれば、適応制御の収束安定性が確保されていながら、周波数の急掃引に対する適応性が比較技術よりも改善されていることが明らかになった。
【0056】
(実施例2の変形態様1)
本実施例の変形態様1として、図14に示すように、複数の角振動数成分を抑制する多入力多出力系に拡大した周期性信号の適応制御方法「(直交化した)準正規化DXHSアルゴリズム」の実施も可能である。ただし、図14は適応信号発生アルゴリズム11’を適応フィルタとしてとらえて作図されているが、本質的には図9の適応信号発生アルゴリズム11’と変わるところはない。変形態様は、最も簡単な例として、二種類の角振動数をもつ周期性信号が入力される二入力二出力系を例示する。また、抑制すべき周期性信号f1 (n),f2 (n)の角振動数は、それぞれω1 ,ω2 の二種類であって、両者は特に基本振動とその倍調波との関係にある必要はない。
【0057】
すなわち、本変形態様での適応信号発生アルゴリズム11は、次の数15に示すように、二つの適応信号ym (n)(m=1,2)を発生させるアルゴリズムである。一方、適応係数ベクトル更新アルゴリズム12は、次の数16に示すように、上記二つの適応信号ym (n)の各振幅αkm(n),βkm(n)を準正規化アルゴリズムにより適応的に調整するアルゴリズムである。
【0058】
【数15】
【0059】
【数16】
【0060】
本変形態様によれば、二入力二出力系においても、前述の実施例1と同様の適応制御効果が得られる。また、本変形態様を敷衍して、K成分・L入力M出力(1≦K,L,M)に拡張することは容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の周期性信号の適応制御方法を示すシステムブロック図
【図2】実施例1の評価試験装置の構成を示す回路図
【図3】同装置のデジタルフィルタの伝達特性を示すボード線図
【図4】無制御時の試験結果を示す組図
(a)適応信号y(n)のレベルを示すグラフ
(b)誤差信号e(n)のレベルを示すグラフ
【図5】従来技術による制御時の試験結果を示す組図
(a)適応信号y(n)のレベルを示すグラフ
(b)誤差信号e(n)のレベルを示すグラフ
【図6】実施例1による制御時の試験結果を示す組図
(a)適応信号y(n)のレベルを示すグラフ
(b)誤差信号e(n)のレベルを示すグラフ
【図7】実施例1による適応制御の効果を示すグラフ
【図8】実施例1の変形態様1の適応制御方法を示すシステムブロック図
【図9】実施例2の周期性信号の適応制御方法を示すシステムブロック図
【図10】無制御時の試験結果を示す組図
(a)適応信号y(n)のレベルを示すグラフ
(b)誤差信号e(n)のレベルを示すグラフ
【図11】比較技術による制御時の試験結果を示す組図
(a)適応信号y(n)のレベルを示すグラフ
(b)誤差信号e(n)のレベルを示すグラフ
【図12】実施例2による制御時の試験結果を示す組図
(a)適応信号y(n)のレベルを示すグラフ
(b)誤差信号e(n)のレベルを示すグラフ
【図13】実施例2による適応制御の効果を示すグラフ
【図14】実施例2の変形態様1の適応制御方法を示すシステムブロック図
【符号の説明】
11,11’:適応信号発生アルゴリズム(適応信号y(n)を生成)
12,12’:適応係数ベクトル更新アルゴリズム(適応係数ベクトルW(n)を更新)
13:メモリ(伝達特性23の計測値G[A(ω),Φ(ω)]を格納)
21:周期性信号源(周期性信号f(n)の発生源)
22:角振動数計測手段(周期性信号f(n)の角振動数の計測値ωを生成)
23:伝達系の(真の)伝達特性G*[A*(ω),Φ*(ω)]
24:観測点(誤差信号e(n)=f(n)+z(n)が発生)
24’,24”:観測点(誤差信号e1(n),e2(n)が発生)
Claims (3)
- 少なくとも一つの角振動数ωk *(1≦k≦K’、kおよびK’は自然数)の信号成分を含み観測点に入力される周期性信号f(n)に対し、該角振動数ωk *のうちK個の計測値または推定値である角振動数ωk (1≦k≦K≦K’、Kも自然数)を角振動数とする少なくとも一つの正弦波信号の線形結合である適応信号y(n)を、所定の伝達特性をもつ伝達系を介して該観測点に逆位相で加えることにより、該周期性信号f(n)の特定成分の該観測点への影響を能動的に除去し、該観測点で検知される誤差信号e(n)を抑制する周期性信号の適応制御方法において、
離散時間における各時刻nにおいて、前記適応信号y(n)を発生させる適応信号発生アルゴリズムと、
少なくとも該適応信号y(n)の各前記正弦波成分の振幅および位相を規定する成分を含む適応係数ベクトルW(n)から、勾配ベクトル∇(n)=∂e2 (n)/∂W(n)の各成分を、適正な更新係数で乗じるとともに、当該角振動数ωk に対応する前記伝達特性のゲインの計測値または推定値Ak に適正な発散防止定数γk (0≦γk )を加えた(Ak +γk )で除したベクトルを減ずる準正規化勾配法によって、該適応係数ベクトルW(n)を更新する適応係数ベクトル更新アルゴリズムとを有し、
更新された該適応係数ベクトルW(n)の成分をもって、該適応信号y(n)の各該正弦波成分の少なくとも該振幅および該位相が更新されることを特徴とする、
周期性信号の適応制御方法。 - 前記適応信号発生アルゴリズムは、次の数1に従って前記適応信号y(n)を発生させるアルゴリズムであり、
前記適応係数ベクトルW(n)は、該適応信号y(n)の各前記正弦波成分の前記振幅ak (n)および前記位相φk (n)を成分とするベクトルであって、
前記適応係数ベクトル更新アルゴリズムは、次の数2に従って該適応係数ベクトルW(n)を更新するアルゴリズムであり、
前記適応係数ベクトル更新アルゴリズムにより更新された該適応係数ベクトルW(n)の成分をもって、該適応信号y(n)の各該振動成分の少なくとも該振幅ak (n)および該位相φk (n)が更新される、
請求項1記載の周期性信号の適応制御方法。
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