JP3593866B2 - 能動型騒音振動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両エンジン等の騒音源又は振動源から車室や車体等に伝達される騒音や振動を、アクチュエータ等から発せられる制御音や制御振動と干渉させることにより低減するようになっている能動型騒音振動制御装置に関し、特に、制御音又は制御振動を発生させる制御音源又は制御振動源と、干渉後の騒音又は振動を検出する残留騒音検出手段又は残留振動検出手段との間の伝達関数を利用した適応アルゴリズムに従って制御を実行するようになっているものにおいて、その伝達関数のバラツキや変化に伴う制御の不安定性等を低減できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の技術としては、例えば本出願人が先に提案した特開平５−６６７８３号公報に開示されたものがある。
【０００３】
かかる公報記載の従来技術は、ＬＭＳアルゴリズム等の最急降下アルゴリズムを利用した能動型騒音制御装置に関するものであり、より具体的には、最急降下アルゴリズムに従って適応ディジタルフィルタのフィルタ係数を更新し、その適応ディジタルフィルタと騒音の発生状態を表す基準信号とに基づいて駆動信号を生成して制御音源を駆動するようになっている。
【０００４】
そして、この従来技術にあっては、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量に基づいて制御の発散を予測する発散予測手段を備えていて、その発散予測手段が制御の発散を予測した場合には、発散規制手段が制御の発散を規制するようになっているから、制御の安定性を向上することができる、というものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、上述した従来技術によれば、制御の発散を予測した場合に対処を行えるような構成となっているから、それによって制御の安定性を向上することはできる。
【０００６】
しかし、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量は、制御が発散傾向にないときであっても、個々の装置毎における伝達関数のバラツキや、各装置における伝達関数の当初の状態からの変化等によっても、過大になる又は過少になることが考えられ、その更新量が過大になれば制御が不安定な傾向になり、逆に更新量が過少になれば最適値への収束が遅くなってやはり良好な騒音振動低減効果が得られない可能性がある。
【０００７】
つまり、制御に用いる伝達関数は、能動型騒音制御装置を搭載した装置毎に同定して伝達関数フィルタを設定する、さらには装置を搭載した後であっても例えば一定時間経過毎に伝達関数を同定して新たな伝達関数フィルタを設定することが望ましいのであるが、そのように同定された伝達関数のゲインの増減に伴って適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量も増減してしまい、適切な更新量に対して過大又は過少となって、上述した不具合を招く可能性が考えられるのである。
【０００８】
なお、そのような不具合は、上記従来技術のような騒音低減装置に限られたものではなく、同様に適応アルゴリズムを用いて振動低減制御を実行する能動型振動制御装置にも当てはまるものである。
【０００９】
本発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題に着目してなされたものであって、伝達関数のバラツキや変化に伴う制御の不安定性等を低減できる能動型騒音振動制御装置を提供することを目的としている。
【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、本発明である能動型騒音振動制御装置は、騒音源又は振動源から発せられる騒音又は振動と干渉する制御音又は制御振動を発生可能な制御音源又は制御振動源と、前記騒音又は振動の発生状態を表す基準信号を生成し出力する基準信号生成手段と、前記干渉後の騒音又は振動を検出し残留騒音信号又は残留振動信号として出力する残留騒音検出手段又は残留振動検出手段と、フィルタ係数可変の適応ディジタルフィルタと、前記基準信号及び前記適応ディジタルフィルタに基づいて前記制御音源又は制御振動源を駆動する駆動信号を生成し出力する駆動信号生成手段と、前記制御音源又は制御振動源と前記残留騒音検出手段又は残留振動検出手段との間の伝達関数をモデル化した伝達関数フィルタと、前記基準信号、前記残留騒音信号又は残留振動信号及び前記伝達関数フィルタに基づき逐次更新型の適応アルゴリズムに従って前記干渉後の騒音又は振動が低減するように前記適応ディジタルフィルタのフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新手段と、前記伝達関数を同定して前記伝達関数フィルタを設定する伝達関数同定手段と、前記伝達関数フィルタの各フィルタ係数を記憶するためのディジタルメモリと、前記伝達関数のゲインの増減に伴う前記適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量の増減を相殺するようにそのフィルタ係数の更新式を調整する更新式調整手段と、を備え、前記更新式調整手段は、前記伝達関数同定手段が設定した新たな前記伝達関数フィルタの各フィルタ係数を、それらフィルタ係数の絶対値の最大値を二進数で表現したものの桁数が前記ディジタルメモリの最大ビット数に一致するように補正することにより、前記調整を行うようにした。
【００２４】
ここで、本発明にあっては、駆動信号生成手段が、基準信号、残留騒音信号（又は残留振動信号）及び適応ディジタルフィルタに基づいて駆動信号を生成し制御音源又は制御振動源に供給するから、制御音源又は制御振動源からは、騒音又は振動と干渉する制御音又は制御振動が発生する。よって、適応ディジタルフィルタの各フィルタ係数が適切な値であれば、騒音又は振動レベルを低減することができる。そして、適応ディジタルフィルタの各フィルタ係数は、フィルタ係数更新手段が、基準信号及び伝達関数フィルタに基づき、逐次更新型の適応アルゴリズムに従って更新するから、フィルタ係数の更新量が適切に設定されれば、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数は短時間のうちに最適値に収束することが保証される。
【００２５】
さらに、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量は、本発明の場合には基準信号や伝達関数フィルタ等によって決まるが、伝達関数フィルタは、制御音源又は制御振動源と残留騒音検出手段又は残留振動検出手段との間の、音又は振動の伝達特性（位相及びゲイン）によって決まるものであり、そのうち、特にゲインは伝達関数フィルタの各フィルタ係数の大きさに直接影響を与えるものである。すると、伝達関数のゲインが大きくなれば、更新量を決める他の条件は同一であっても、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量は大きくなり、逆に、伝達関数のゲインが小さくなれば、更新量を決める他の条件は同一であっても、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量は小さくなる。
【００２６】
一方、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新式は、その更新量が、制御の不安定性を回避でき且つ最適値への収束時間がなるべく短くなるように、伝達関数のゲイン等を考慮に入れて適宜設定されるものであるが、その際に考慮される伝達関数のゲインは、能動型騒音振動制御装置が搭載される個々の装置毎の伝達関数ではなく、実験室等において求められた標準的な伝達関数のゲインが用いられるのが通常である。
【００２７】
しかし、実際に更新式に用いられる伝達関数フィルタは、なるべく良好な制御が行えるように能動型騒音振動制御装置が搭載される個々の装置毎に設定されることが提案されており、その結果、実際に求めた伝達関数のゲインが大きいと、更新量が過大になったり、逆にゲインが小さいと、更新量が過少になったりする懸念があるのである。
【００４２】
これに対し、本発明にあっては、更新式調整手段は、伝達関数同定手段が設定した新たな伝達関数フィルタのフィルタ係数を、ディジタルメモリの桁数を出来るだけ多く使用されるように、補正するようになっている。よって、その新たな伝達関数フィルタの位相特性は尊重されるが、ゲイン特性は調整されることになるから、同定した新たな伝達関数のゲイン特性が増減していたとしても、それがある程度相殺されるように補正され、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量は、更新量を決める他の条件が同一であれば略同じ値になる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、伝達関数のバラツキや当初の状態からの変化によってそのゲインが増減したとしても、更新量が過大又は過少になる可能性を低減することができるという効果がある。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１乃至図５は本発明の一実施の形態を示す図であって、図１は本発明に係る能動型騒音振動制御装置の一実施形態である能動型振動制御装置を適用した車両の概略側面図である。
【００４８】
先ず、構成を説明すると、エンジン３０が駆動信号に応じた能動的な支持力を発生可能な能動型エンジンマウント１を介して、サスペンションメンバ等から構成される車体３５に支持されている。なお、実際には、エンジン３０及び車体３５間には、能動型エンジンマウント１の他に、エンジン３０及び車体３５間の相対変位に応じた受動的な支持力を発生する複数のエンジンマウントも介在している。受動的なエンジンマウントとしては、例えばゴム状の弾性体で荷重を支持する通常のエンジンマウントや、ゴム状の弾性体内部に減衰力発生可能に流体を封入してなる公知の流体封入式のマウントインシュレータ等が適用できる。
【００４９】
一方、能動型エンジンマウント１は、例えば、図２に示すように構成されている。即ち、この実施の形態における能動型エンジンマウント１は、エンジン３０への取付け用のボルト２ａを上部に一体に備え且つ内部が空洞で下部が開口したキャップ２を有し、このキャップ２の下部外面には、軸が上下方向を向く内筒３の上端部がかしめ止めされている。
【００５０】
内筒３は、下端側の方が縮径した形状となっていて、その下端部が内側に水平に折り曲げられて、ここに円形の開口部３ａが形成されている。そして、内筒３の内側には、キャップ２及び内筒３内部の空間を上下に二分するように、キャップ２及び内筒３のかしめ止め部分に一緒に挟み込まれてダイアフラム４が配設されている。ダイアフラム４の上側の空間は、キャップ２の側面に孔を開けることにより大気圧に通じている。
【００５１】
さらに、内筒３の内側にはオリフィス構成体５が配設されている。なお、本実施の形態では、内筒３内面及びオリフィス構成５間には、薄膜状の弾性体（ダイアフラム４の外周部を延長させたものでもよい）が介在していて、これにより、オリフィス構成体５は内筒３内側に強固に嵌め込まれている。
【００５２】
このオリフィス構成体５は、内筒３の内部空間に整合して略円柱形に形成されていて、その上面には円形の凹部５ａが形成されている。そして、その凹部５ａと、底面の開口部３ａに対向する部分との間が、オリフィス５ｂを介して連通するようになっている。オリフィス５ｂは、例えば、オリフィス構成体５の外周面に沿って螺旋状に延びる溝と、その溝の一端部を凹部５ａに連通させる流路と、その溝の他端部を開口部３ａに連通させる流路とで構成される。
【００５３】
一方、内筒３の外周面には、内周面側が若干上方に盛り上がった肉厚円筒状の支持弾性体６の内周面が加硫接着されていて、その支持弾性体６の外周面は、上端側が拡径した円筒部材としての外筒７の内周面上部に加硫接着されている。
【００５４】
そして、外筒７の下端部は上面が開口した円筒形のアクチュエータケース８の上端部にかしめ止めされていて、そのアクチュエータケース８の下端面からは、車体３５側への取付け用の取付けボルト９が突出している。取付けボルト９は、その頭部９ａが、アクチュエータケース８の内底面に張り付いた状態で配設された平板部材８ａの中央の空洞部８ｂに収容されている。
【００５５】
さらに、アクチュエータケース８の内側には、円筒形の鉄製のヨーク１０Ａと、このヨーク１０Ａの中央部に軸を上下に向けて巻き付けられた励磁コイル１０Ｂと、ヨーク１０Ａの励磁コイル１０Ｂに包囲された部分の上面に極を上下に向けて固定された永久磁石１０Ｃと、から構成される電磁アクチュエータ１０が配設されている。
【００５６】
また、アクチュエータケース８の上端部はフランジ状に形成されたフランジ部８Ａとなっていて、そのフランジ部８Ａに外筒７の下端部がかしめられて両者が一体となっているのであるが、そのかしめ止め部分には、円形の金属製の板ばね１１の周縁部（端部）が挟み込まれていて、その板ばね１１の中央部の電磁アクチュエータ１０側には、リベット１１ａによって磁化可能な磁路部材１２が固定されている。なお、磁路部材１２はヨーク１０Ａよりも若干小径の鉄製の円板であって、その底面が電磁アクチュエータ１０に近接するような厚みに形成されている。
【００５７】
さらに、上記かしめ止め部分には、フランジ部８Ａと板ばね１１とに挟まれるように、リング状の薄膜弾性体１３と、力伝達部材１４のフランジ部１４ａとが支持されている。具体的には、アクチュエータケース８のフランジ部８Ａ上に、薄膜弾性体１３と、力伝達部材１４のフランジ部１４ａと、板ばね１１とをこの順序で重ね合わせるとともに、その重なり合った全体を外筒７の下端部をかしめて一体としている。
【００５８】
力伝達部材１４は、磁路部材１２を包囲する短い円筒形の部材であって、その上端部がフランジ部１４ａとなっており、その下端部は電磁アクチュエータ１０のヨーク１０Ａの上面に結合している。具体的には、ヨーク１０Ａの上端面周縁部に形成された円形の溝に、力伝達部材１４の下端部が嵌合して両者が結合されている。また、力伝達部材１４の弾性変形時のばね定数は、薄膜弾性体１３のばね定数よりも大きい値に設定されている。
【００５９】
ここで、本実施の形態では、支持弾性体６の下面及び板ばね１１の上面によって画成された部分に流体室１５が形成され、ダイアフラム４及び凹部５ａによって画成された部分に副流体室１６が形成されていて、これら流体室１５及び副流体室１６間が、オリフィス構成体５に形成されたオリフィス５ｂを介して連通している。なお、これら流体室１５，副流体室１６及びオリフィス５ｂ内には、エチレングリコール等の流体が封入されている。
【００６０】
かかるオリフィス５ｂの流路形状等で決まる流体マウントとしての特性は、走行中のエンジンシェイク発生時、つまり５〜１５Ｈｚで能動型エンジンマウント１が加振された場合に高動ばね定数、高減衰力を示すように調整されている。
【００６１】
そして、電磁アクチュエータ１０の励磁コイル１０Ｂは、コントローラ２５からハーネス２３ａを通じて供給される電流である駆動信号ｙに応じて所定の電磁力を発生するようになっている。コントローラ２５は、マイクロコンピュータ，必要なインタフェース回路，Ａ／Ｄ変換器，Ｄ／Ａ変換器，アンプ等を含んで構成され、エンジンシェイクよりも高周波の振動であるアイドル振動やこもり音振動・加速時振動が車体３５に入力されている場合には、その振動を低減できる能動的な支持力が能動型エンジンマウント１に発生するように、能動型エンジンマウント１に対する駆動信号ｙを生成し出力するようになっている。
【００６２】
ここで、アイドル振動やこもり音振動は、例えばレシプロ４気筒エンジンの場合、エンジン回転２次成分のエンジン振動が車体３５に伝達されることが主な原因であるから、そのエンジン回転２次成分に同期して駆動信号ｙを生成し出力すれば、車体側低減が可能となる。そこで、本実施の形態では、燃焼タイミングに同期するように、エンジン３０のクランク軸の回転に同期した（例えば、レシプロ４気筒エンジンの場合には、クランク軸が１８０度回転する度に一つの）インパルス信号を生成し基準信号ｘとして出力するパルス信号生成器２６を設けていて、その基準信号ｘが、エンジン３０における振動の発生状態を表す信号としてコントローラ２５に供給されるようになっている。
【００６３】
一方、電磁アクチュエータ１０のヨーク１０Ａの下端面と、アクチュエータケース８の底面を形成する平板部材８ａの上面との間に挟み込まれるように、エンジン３０から支持弾性体６を通じて伝達する加振力を検出する荷重センサ２２が配設されていて、荷重センサ２２の検出結果がハーネス２３ｂを通じて残留振動信号ｅとしてコントローラ２５に供給されるようになっている。荷重センサ２２としては、具体的には、圧電素子，磁歪素子，歪ゲージ等が適用可能である。
【００６４】
そして、コントローラ２５は、供給される残留振動信号ｅ及び基準信号ｘに基づき、適応アルゴリズムの一つである同期式Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムを実行することにより、能動型エンジンマウント１に対する駆動信号ｙを演算し、その駆動信号ｙを能動型エンジンマウント１に出力するようになっている。
【００６５】
具体的には、コントローラ２５は、フィルタ係数Ｗｉ （ｉ＝０，１，２，…，Ｉ−１：Ｉはタップ数）可変の適応ディジタルフィルタＷを有していて、最新の基準信号ｘが入力された時点から所定のサンプリング・クロックの間隔で、その適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗｉ を順番に駆動信号ｙとして出力する一方、基準信号ｘ及び残留振動信号ｅに基づいて適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗｉ を適宜更新する処理を実行するようになっている。
【００６６】
適応ディジタルフィルタＷの更新式は、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムに従った下記の（１）式のようになる。
Ｗｉ （ｎ＋１）＝Ｗｉ （ｎ）＋αＲＴ ｅ（ｎ） ……（１）
ここで、（ｎ），（ｎ＋１）が付く項はサンプリング時刻ｎ，ｎ＋１における値であることを表し、αは収束係数である。また、更新用基準信号ＲＴ は、理論的には、基準信号ｘを、能動型エンジンマウント１の電磁アクチュエータ１０及び荷重センサ２２間の伝達関数Ｃを有限インパルス応答型フィルタでモデル化した伝達関数フィルタＣ＾でフィルタ処理した値であるが、基準信号ｘの大きさは“１”であるから、伝達関数フィルタＣ＾のインパルス応答を基準信号ｘに同期して次々と生成した場合のそれらインパルス応答波形のサンプリング時刻ｎにおける和に一致する。
また、理論的には、基準信号ｘを適応ディジタルフィルタＷでフィルタ処理して駆動信号ｙを生成するのであるが、基準信号ｘの大きさが“１”であるため、フィルタ係数Ｗｉ を順番に駆動信号ｙとして出力しても、フィルタ処理の結果を駆動信号ｙとしたのと同じ結果になる。
【００６７】
さらに、コントローラ２５は、上記のような適応ディジタルフィルタＷを用いた振動低減処理を実行する一方で、その振動低減制御に必要な伝達関数Ｃを同定する処理をも実行するようになっている。
【００６８】
即ち、コントローラ２５には、伝達関数Ｃの同定処理を開始するタイミングで操作される同定処理開始スイッチ２８が設けられていて、例えば製造ラインにおける最終工程において、或いはディーラーにおける定期点検時において、作業者がその同定処理開始スイッチ２８を操作すると、コントローラ２５内で伝達関数Ｃの同定処理が実行される。なお、伝達関数Ｃの同定処理実行中には、通常の振動低減処理は実行されない。
【００６９】
つまり、コントローラ２５は、車両のイグニッションがオンになっている通常の走行状態等には、同期式Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムに従った振動低減処理を実行するが、同定処理開始スイッチ２８が操作されると、振動低減処理を停止して、伝達関数Ｃの同定処理を実行するようになっている。
【００７０】
そして、伝達関数Ｃの同定処理を実行するために、コントローラ２５の不揮発性メモリ内には、一周期分の正弦波を等間隔で所定個数（例えば、８個や１６個等）に離散化してなる数列が記憶されていて、コントローラ２５は、その記憶された上記数列の各数値を、出力サンプリング・クロックＳＣｏ に同期して（つまり、出力サンプリング・クロックＳＣｏ の周期Ｔｏ の間隔で）一つずつ順番に同定信号として能動型エンジンマウント１の電磁アクチュエータ１０に供給して同定振動を発生させ、その同定振動を荷重センサ２２によって残留振動信号ｅとして検出するようになっている。さらに、コントローラ２５は、同定振動の検出結果であるアナログ信号としての残留振動信号ｅを、入力サンプリング・クロックＳＣｉ に同期して（つまり、入力サンプリング・クロックＳＣｉ の周期Ｔｉ の間隔）ディジタル値に変換して取り込むようになっており、その入力サンプリング・クロックＳＣｉ に同期して取り込まれた残留振動信号ｅをフーリエ変換（高速フーリエ変換；ＦＦＴ）して、出力サンプリング・クロックＳＣｏ に同期して出力された同定信号の周波数に相当する成分を抽出するようになっている。
【００７１】
コントローラ２５は、上記のような周波数成分を抽出する処理を、出力サンプリング・クロックＳＣｏ の周期Ｔｏ を切り換え（例えば、周期Ｔｏ を徐々に短くし）て同定信号の周波数を徐々に変化させることにより、周波数の異なる複数の同定信号について行うようになっていて、そして、各周波数毎の成分を合成し、その合成した結果を逆フーリエ変換して伝達関数Ｃに相当するインパルス応答を求めるようになっている。求められたインパルス応答が、新たな有限インパルス応答型の伝達関数フィルタＣ＾となる。
【００７２】
そして、その求められた新たな伝達関数フィルタＣ＾が、それまでの伝達関数フィルタＣ＾と置き換えられるのであるが、本実施の形態では、新たな伝達関数フィルタＣ＾の各フィルタ係数Ｃ＾ｉ を適宜補正してから使用するようになっている。
【００７５】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
即ち、エンジンシェイク発生時には、オリフィス５ａの流路形状等を適宜選定している結果、この能動型エンジンマウント１は高動ばね定数，高減衰力の支持装置として機能するため、エンジン３０側で発生したエンジンシェイクが能動型エンジンマウント１によって減衰され、車体３５側の振動レベルが低減される。なお、エンジンシェイクに対しては、特に可動板１２を積極的に変位させる必要はない。
【００７６】
一方、オリフィス５ａ内の流体がスティック状態となり流体室１５及び副流体室１６間での流体の移動が不可能になるアイドル振動周波数以上の周波数の振動が入力された場合には、コントローラ２５は、所定の演算処理を実行し、電磁アクチュエータ１０に駆動信号ｙを出力し、能動型エンジンマウント１に振動を低減し得る能動的な支持力を発生させる。
【００７７】
これを、アイドル振動，こもり音振動入力時にコントローラ２５内で実行される処理の概要を示すフローチャートである図３に従って具体的に説明する。
先ず、そのステップ１０１において所定の初期設定が行われた後に、ステップ１０２に移行し、伝達関数フィルタＣ＾に基づいて更新用基準信号ＲＴ が演算される。なお、このステップ１０２では、一周期分の更新用基準信号ＲＴ がまとめて演算される。
【００７８】
そして、ステップ１０３に移行しカウンタｉが零クリアされた後に、ステップ１０４に移行して、適応ディジタルフィルタＷのｉ番目のフィルタ係数Ｗｉ が駆動信号ｙとして出力される。
【００７９】
ステップ１０４で駆動信号ｙを出力したら、ステップ１０５に移行し、残留振動信号ｅが読み込まれる。そして、ステップ１０６に移行して、カウンタｊが零クリアされ、次いでステップ１０７に移行し、適応ディジタルフィルタＷのｊ番目のフィルタ係数Ｗｊ が上記（１）式に従って更新される。
【００８０】
ステップ１０７における更新処理が完了したら、ステップ１０８に移行し、次の基準信号ｘが入力されているか否かを判定し、ここで基準信号ｘが入力されていないと判定された場合は、適応ディジタルフィルタＷの次のフィルタ係数の更新又は駆動信号ｙの出力処理を実行すべく、ステップ１０９に移行する。
【００８１】
ステップ１０９では、カウンタｊが、出力回数Ｔｙ （正確には、カウンタｊは０からスタートするため、出力回数Ｔｙ から１を減じた値）に達しているか否かを判定する。この判定は、ステップ１０４で適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗｉ を駆動信号ｙとして出力した後に、適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗｉ を、駆動信号ｙとして必要な数だけ更新したか否かを判断するためのものである。そこで、このステップ１０９の判定が「ＮＯ」の場合には、ステップ１１０でカウンタｊをインクリメントした後に、ステップ１０７に戻って上述した処理を繰り返し実行する。
【００８２】
しかし、ステップ１０９の判定が「ＹＥＳ」の場合には、適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数のうち、駆動信号ｙとして必要な数のフィルタ係数の更新処理が完了したと判断できるから、ステップ１１１に移行し、カウンタｉをインクリメントした後に、上記ステップ１０４の処理を実行してから所定のサンプリング・クロックの間隔に対応する時間が経過するまで待機し、サンプリング・クロックに対応する時間が経過したら、上記ステップ１０４に戻って上述した処理を繰り返し実行する。
【００８３】
一方、ステップ１０８で基準信号ｘが入力されたと判断された場合には、ステップ１１２に移行し、カウンタｉ（正確には、カウンタｉが０からスタートするため、カウンタｉに１を加えた値）を最新の出力回数Ｔｙ として保存した後に、ステップ１０２に戻って、上述した処理を繰り返し実行する。
【００８４】
このような図３の処理を繰り返し実行する結果、コントローラ２５から能動型エンジンマウント１の電磁アクチュエータ１０に対しては、基準信号ｘが入力された時点から、サンプリング・クロックの間隔で、適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗｉ が順番に駆動信号ｙとして供給される。
【００８５】
この結果、励磁コイル１０Ｂに駆動信号ｙに応じた磁力が発生するが、磁路部材１２には、既に永久磁石１０Ｃによる一定の磁力が付与されているから、その励磁コイル１０Ｂによる磁力は永久磁石１０Ｃの磁力を強める又は弱めるように作用すると考えることができる。つまり、励磁コイル１０Ｂに駆動信号ｙが供給されていない状態では、磁路部材１２は、板ばね１１による支持力と、永久磁石１０Ｃの磁力との釣り合った中立の位置に変位することになる。そして、この中立の状態で励磁コイル１０Ｂに駆動信号ｙが供給されると、その駆動信号ｙによって励磁コイル１０Ｂに発生する磁力が永久磁石１０Ｃの磁力と逆方向であれば、磁路部材１２は電磁アクチュエータ１０とのクリアランスが増大する方向に変位する。逆に、励磁コイル１０Ｂに発生する磁力が永久磁石１０Ｃの磁力と同じ方向であれば、磁路部材１２は電磁アクチュエータ１０とのクリアランスが減少する方向に変位する。
【００８６】
このように磁路部材１２は正逆両方向に変位可能であり、磁路部材１２が変位すれば主流体室１５の容積が変化し、その容積変化によって支持弾性体６の拡張ばねが変形するから、この能動型エンジンマウント１に正逆両方向の能動的な支持力が発生するのである。
【００８７】
そして、駆動信号ｙとなる適応ディジタルフィルタＷの各フィルタ係数Ｗｉ は、同期式Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムに従った上記（１）式によって逐次更新されるため、ある程度の時間が経過して適応ディジタルフィルタＷの各フィルタ係数Ｗｉ が最適値に収束した後は、駆動信号ｙが能動型エンジンマウント１に供給されることによって、エンジン３０から能動型エンジンマウント１を介して車体３５側に伝達されるアイドル振動やこもり音振動が低減されるようになるのである。
【００８８】
以上は車両走行時等に実行される振動低減処理の動作である。その一方、例えば車両が出荷される前の製造ラインの最終工程において、作業者が同定処理開始スイッチ２８を操作すると、図４に示すような処理が実行される。
【００８９】
即ち、図４の処理が開始されると、先ずそのステップ２０１において、伝達関数Ｃの同定処理が実行されて、新たな伝達関数フィルタＣ＾が求められる。この実施の形態では、上述したように、周波数を徐々に変化させながら正弦波状の同定信号を駆動信号ｙとして出力して同定振動を発生させ、そのとき読み込まれる残留振動信号ｅに基づいて各周波数毎の位相特性及びゲイン特性を求め、その結果に基づいて新たなインパルス応答型の伝達関数フィルタＣ＾が設定される。
【００９０】
このように求められた伝達関数フィルタＣ＾は、時間軸に沿ってサンプリング・クロックの間隔で各フィルタ係数Ｃ＾ｉ が並んでいるインパルス応答型のディジタルフィルタであるから、例えば図５に示すような波形になる。
【００９１】
次いで、ステップ２０２に移行し、ステップ２０１で求めた伝達関数フィルタＣ＾の各フィルタ係数Ｃ＾ｉ のうちから、絶対値が最大である最大フィルタ係数Ｃ＾ｉｍａｘを選出する。最大フィルタ係数Ｃ＾ｉｍａｘは、この伝達関数フィルタＣ＾のゲイン特性を実質的に表しているものである。
【００９２】
次いで、ステップ４０１に移行し、下記（２）式に従って値Ａを演算する。
Ａ＝｜Ｃ＾ imax ｜／Ｄ ……（２）
なお、上記（２）式中の値Ｄは、コントローラ２５内に設けられている記憶装置における伝達関数フィルタＣ＾のフィルタ係数Ｃ＾ i の分解能最大値、若しくはその分解能最大値よりも若干小さな値である。例えば、各フィルタ係数Ｃ＾ i を８ビットで記憶するものとすると、そのフィルタ係数Ｃ＾ i は、＋１２７〜−１２８で表現することができるから、Ｄ＝１２７、若しくは１２０〜１２６内の値とすればよい。
そして、ステップ４０２に移行し、下記の（３）式に従って全てのフィルタ係数Ｃ＾ i を補正する。ステップ４０２の処理を終えたら、今回の図４の処理を終了し、図３の処理に戻る。
Ｃ＾ i ＝Ｃ＾ i ／Ａ ……（３）
【００９３】
このように、図４の処理が実行されれば、各車両毎に伝達関数Ｃが同定されて伝達関数フィルタＣ＾が設定されるから、各車両毎に伝達関数Ｃにバラツキがあったり、或いは、使用頻度等に応じて伝達関数Ｃが変化してしまったとしても、新たに設定された伝達関数フィルタＣ＾が使用されて適応ディジタルフィルタＷの各フィルタ係数Ｗｉ が更新されるから、良好な振動低減制御が実行されるのである。
【００９４】
しかも、本実施の形態であれば、同定された伝達関数Ｃに対応する伝達関数フィルタＣ＾をそのまま用いるのではなく、上記（３）式に従って補正してから制御に用いるようにしているので、伝達関数Ｃのゲインの増減に伴う更新量ΔＷの増減を、ある程度相殺することができるため、更新量ΔＷが過大又は過少になる可能性を低減することができ、さらに良好な振動低減制御が実行されるという利点がある。
さらに、本実施の形態であれば、分解能最大値Ｄに基づいて値Ａを求め、その値Ａでフィルタ係数Ｃ＾ i を補正するようにしているから、フィルタ係数Ｃ＾ i の管理にとって好適であるという利点もある。つまり、ステップ４０２の処理を実行する結果、最大フィルタ係数Ｃ＾ i が分解能の最大値で表現されるようになるから、伝達関数フィルタＣ＾が、元の伝達関数Ｃを可能な範囲で最も的確に表現できるようになり、特に伝達関数Ｃの位相特性が正確に制御に用いられるのである。
【０１００】
ここで、本実施の形態では、エンジン３０が振動源に対応し、能動型エンジンマウント１が制御振動源に対応し、パルス信号生成器２６が基準信号生成手段に対応し、荷重センサ２２が残留振動検出手段に対応し、基準信号ｘに同期して適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗi を駆動信号ｙとして順番に出力する図３のステップ１０４の処理が駆動信号生成手段に対応し、図３のステップ１０７の処理がフィルタ係数更新手段に対応し、図４のステップ２０１の処理が伝達関数同定手段に対応し、図４のステップ２０２、４０１、４０２の処理が更新式調整手段に対応する。
【０１２２】
なお、上記実施の形態では、伝達関数Ｃを同定するタイミングを、同定処理開始スイッチ２８が操作されたときとしているが、これに限定されるものではなく、例えば、エンジン始動時や車両が停止しているとき、或いは、一定距離を走行する毎に行うようにしてもよい。
【０１２３】
また、上記実施の形態では、残留振動検出手段として、能動型エンジンマウント１に内蔵された荷重センサ２２を用いてるから、振動低減制御を実行した際にはその能動型エンジンマウント１を通じて車体３５側に伝搬される振動を低減することができるが、これに限定されるものではなく、例えば、乗員足元位置に配設された加速度センサを残留振動検出手段とすれば、その乗員足元位置に伝搬する振動を低減するように能動型エンジンマウント１で制御振動を発生させることができるようになる。
【０１２４】
そして、上記実施の形態では、本発明に係る能動型騒音振動制御装置を、エンジン３０から車体３５に伝達される振動を低減する車両用の能動型振動制御装置に適用した場合について説明したが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、例えば騒音源としてのエンジン３０から車室内に伝達される騒音を低減する能動型騒音制御装置であってもよい。かかる能動型騒音制御装置とする場合には、車室内に制御音を発生するための制御音源としてのラウドスピーカと、車室内の残留騒音を検出する残留騒音検出手段としてのマイクロフォンとを設け、上記各実施の形態と同様の演算処理によって得られる駆動信号ｙに応じてラウドスピーカを駆動させるとともに、マイクロフォンの出力を残留騒音信号ｅとして適応ディジタルフィルタＷの各フィルタ係数Ｗi の更新処理に用い、そして経時変化検出処理，発散検出処理を実行すれば、上記各実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【０１２５】
さらに、本発明の適用対象は車両に限定されるものではなく、エンジン３０以外で発生する周期的な振動や騒音を低減するための能動型振動制御装置，能動型騒音制御装置や、非周期的な振動や騒音（ランダム・ノイズ）を低減するための能動型振動制御装置，能動型騒音制御装置であっても本発明は適用可能であり、適用対象に関係なく上記各実施の形態と同等の作用効果を奏することができる。例えば、工作機械からフロアや室内に伝達される振動や騒音を低減する装置等であっても、本発明は適用可能である。
【０１２６】
また、上記実施の形態では、適応アルゴリズムとして同期式Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−ＸＬＭＳアルゴリズムを適用した場合について説明したが、適用可能な適応アルゴリズムはこれに限定されるものではなく、例えば、通常のＦｉｌｔｅｒｅｄ−ＸＬＭＳアルゴリズム等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す車両の概略側面図である。
【図２】能動型エンジンマウントの一例を示す断面図である。
【図３】振動低減処理の概要を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態における伝達関数の同定処理及び更新式の補正処理を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施の形態の動作を説明する伝達関数フィルタＣ＾の波形図である。
【符号の説明】
１ 能動型エンジンマウント（制御振動源）
２２ 荷重センサ（残留振動検出手段）
２５ コントローラ
２６ パルス信号生成器（基準信号生成手段）
２８ 同定処理開始スイッチ
３０ エンジン（振動源）
３５ 車体
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両エンジン等の騒音源又は振動源から車室や車体等に伝達される騒音や振動を、アクチュエータ等から発せられる制御音や制御振動と干渉させることにより低減するようになっている能動型騒音振動制御装置に関し、特に、制御音又は制御振動を発生させる制御音源又は制御振動源と、干渉後の騒音又は振動を検出する残留騒音検出手段又は残留振動検出手段との間の伝達関数を利用した適応アルゴリズムに従って制御を実行するようになっているものにおいて、その伝達関数のバラツキや変化に伴う制御の不安定性等を低減できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の技術としては、例えば本出願人が先に提案した特開平５−６６７８３号公報に開示されたものがある。
【０００３】
かかる公報記載の従来技術は、ＬＭＳアルゴリズム等の最急降下アルゴリズムを利用した能動型騒音制御装置に関するものであり、より具体的には、最急降下アルゴリズムに従って適応ディジタルフィルタのフィルタ係数を更新し、その適応ディジタルフィルタと騒音の発生状態を表す基準信号とに基づいて駆動信号を生成して制御音源を駆動するようになっている。
【０００４】
そして、この従来技術にあっては、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量に基づいて制御の発散を予測する発散予測手段を備えていて、その発散予測手段が制御の発散を予測した場合には、発散規制手段が制御の発散を規制するようになっているから、制御の安定性を向上することができる、というものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、上述した従来技術によれば、制御の発散を予測した場合に対処を行えるような構成となっているから、それによって制御の安定性を向上することはできる。
【０００６】
しかし、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量は、制御が発散傾向にないときであっても、個々の装置毎における伝達関数のバラツキや、各装置における伝達関数の当初の状態からの変化等によっても、過大になる又は過少になることが考えられ、その更新量が過大になれば制御が不安定な傾向になり、逆に更新量が過少になれば最適値への収束が遅くなってやはり良好な騒音振動低減効果が得られない可能性がある。
【０００７】
つまり、制御に用いる伝達関数は、能動型騒音制御装置を搭載した装置毎に同定して伝達関数フィルタを設定する、さらには装置を搭載した後であっても例えば一定時間経過毎に伝達関数を同定して新たな伝達関数フィルタを設定することが望ましいのであるが、そのように同定された伝達関数のゲインの増減に伴って適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量も増減してしまい、適切な更新量に対して過大又は過少となって、上述した不具合を招く可能性が考えられるのである。
【０００８】
なお、そのような不具合は、上記従来技術のような騒音低減装置に限られたものではなく、同様に適応アルゴリズムを用いて振動低減制御を実行する能動型振動制御装置にも当てはまるものである。
【０００９】
本発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題に着目してなされたものであって、伝達関数のバラツキや変化に伴う制御の不安定性等を低減できる能動型騒音振動制御装置を提供することを目的としている。
【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、本発明である能動型騒音振動制御装置は、騒音源又は振動源から発せられる騒音又は振動と干渉する制御音又は制御振動を発生可能な制御音源又は制御振動源と、前記騒音又は振動の発生状態を表す基準信号を生成し出力する基準信号生成手段と、前記干渉後の騒音又は振動を検出し残留騒音信号又は残留振動信号として出力する残留騒音検出手段又は残留振動検出手段と、フィルタ係数可変の適応ディジタルフィルタと、前記基準信号及び前記適応ディジタルフィルタに基づいて前記制御音源又は制御振動源を駆動する駆動信号を生成し出力する駆動信号生成手段と、前記制御音源又は制御振動源と前記残留騒音検出手段又は残留振動検出手段との間の伝達関数をモデル化した伝達関数フィルタと、前記基準信号、前記残留騒音信号又は残留振動信号及び前記伝達関数フィルタに基づき逐次更新型の適応アルゴリズムに従って前記干渉後の騒音又は振動が低減するように前記適応ディジタルフィルタのフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新手段と、前記伝達関数を同定して前記伝達関数フィルタを設定する伝達関数同定手段と、前記伝達関数フィルタの各フィルタ係数を記憶するためのディジタルメモリと、前記伝達関数のゲインの増減に伴う前記適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量の増減を相殺するようにそのフィルタ係数の更新式を調整する更新式調整手段と、を備え、前記更新式調整手段は、前記伝達関数同定手段が設定した新たな前記伝達関数フィルタの各フィルタ係数を、それらフィルタ係数の絶対値の最大値を二進数で表現したものの桁数が前記ディジタルメモリの最大ビット数に一致するように補正することにより、前記調整を行うようにした。
【００２４】
ここで、本発明にあっては、駆動信号生成手段が、基準信号、残留騒音信号（又は残留振動信号）及び適応ディジタルフィルタに基づいて駆動信号を生成し制御音源又は制御振動源に供給するから、制御音源又は制御振動源からは、騒音又は振動と干渉する制御音又は制御振動が発生する。よって、適応ディジタルフィルタの各フィルタ係数が適切な値であれば、騒音又は振動レベルを低減することができる。そして、適応ディジタルフィルタの各フィルタ係数は、フィルタ係数更新手段が、基準信号及び伝達関数フィルタに基づき、逐次更新型の適応アルゴリズムに従って更新するから、フィルタ係数の更新量が適切に設定されれば、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数は短時間のうちに最適値に収束することが保証される。
【００２５】
さらに、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量は、本発明の場合には基準信号や伝達関数フィルタ等によって決まるが、伝達関数フィルタは、制御音源又は制御振動源と残留騒音検出手段又は残留振動検出手段との間の、音又は振動の伝達特性（位相及びゲイン）によって決まるものであり、そのうち、特にゲインは伝達関数フィルタの各フィルタ係数の大きさに直接影響を与えるものである。すると、伝達関数のゲインが大きくなれば、更新量を決める他の条件は同一であっても、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量は大きくなり、逆に、伝達関数のゲインが小さくなれば、更新量を決める他の条件は同一であっても、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量は小さくなる。
【００２６】
一方、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新式は、その更新量が、制御の不安定性を回避でき且つ最適値への収束時間がなるべく短くなるように、伝達関数のゲイン等を考慮に入れて適宜設定されるものであるが、その際に考慮される伝達関数のゲインは、能動型騒音振動制御装置が搭載される個々の装置毎の伝達関数ではなく、実験室等において求められた標準的な伝達関数のゲインが用いられるのが通常である。
【００２７】
しかし、実際に更新式に用いられる伝達関数フィルタは、なるべく良好な制御が行えるように能動型騒音振動制御装置が搭載される個々の装置毎に設定されることが提案されており、その結果、実際に求めた伝達関数のゲインが大きいと、更新量が過大になったり、逆にゲインが小さいと、更新量が過少になったりする懸念があるのである。
【００４２】
これに対し、本発明にあっては、更新式調整手段は、伝達関数同定手段が設定した新たな伝達関数フィルタのフィルタ係数を、ディジタルメモリの桁数を出来るだけ多く使用されるように、補正するようになっている。よって、その新たな伝達関数フィルタの位相特性は尊重されるが、ゲイン特性は調整されることになるから、同定した新たな伝達関数のゲイン特性が増減していたとしても、それがある程度相殺されるように補正され、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量は、更新量を決める他の条件が同一であれば略同じ値になる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、伝達関数のバラツキや当初の状態からの変化によってそのゲインが増減したとしても、更新量が過大又は過少になる可能性を低減することができるという効果がある。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１乃至図５は本発明の一実施の形態を示す図であって、図１は本発明に係る能動型騒音振動制御装置の一実施形態である能動型振動制御装置を適用した車両の概略側面図である。
【００４８】
先ず、構成を説明すると、エンジン３０が駆動信号に応じた能動的な支持力を発生可能な能動型エンジンマウント１を介して、サスペンションメンバ等から構成される車体３５に支持されている。なお、実際には、エンジン３０及び車体３５間には、能動型エンジンマウント１の他に、エンジン３０及び車体３５間の相対変位に応じた受動的な支持力を発生する複数のエンジンマウントも介在している。受動的なエンジンマウントとしては、例えばゴム状の弾性体で荷重を支持する通常のエンジンマウントや、ゴム状の弾性体内部に減衰力発生可能に流体を封入してなる公知の流体封入式のマウントインシュレータ等が適用できる。
【００４９】
一方、能動型エンジンマウント１は、例えば、図２に示すように構成されている。即ち、この実施の形態における能動型エンジンマウント１は、エンジン３０への取付け用のボルト２ａを上部に一体に備え且つ内部が空洞で下部が開口したキャップ２を有し、このキャップ２の下部外面には、軸が上下方向を向く内筒３の上端部がかしめ止めされている。
【００５０】
内筒３は、下端側の方が縮径した形状となっていて、その下端部が内側に水平に折り曲げられて、ここに円形の開口部３ａが形成されている。そして、内筒３の内側には、キャップ２及び内筒３内部の空間を上下に二分するように、キャップ２及び内筒３のかしめ止め部分に一緒に挟み込まれてダイアフラム４が配設されている。ダイアフラム４の上側の空間は、キャップ２の側面に孔を開けることにより大気圧に通じている。
【００５１】
さらに、内筒３の内側にはオリフィス構成体５が配設されている。なお、本実施の形態では、内筒３内面及びオリフィス構成５間には、薄膜状の弾性体（ダイアフラム４の外周部を延長させたものでもよい）が介在していて、これにより、オリフィス構成体５は内筒３内側に強固に嵌め込まれている。
【００５２】
このオリフィス構成体５は、内筒３の内部空間に整合して略円柱形に形成されていて、その上面には円形の凹部５ａが形成されている。そして、その凹部５ａと、底面の開口部３ａに対向する部分との間が、オリフィス５ｂを介して連通するようになっている。オリフィス５ｂは、例えば、オリフィス構成体５の外周面に沿って螺旋状に延びる溝と、その溝の一端部を凹部５ａに連通させる流路と、その溝の他端部を開口部３ａに連通させる流路とで構成される。
【００５３】
一方、内筒３の外周面には、内周面側が若干上方に盛り上がった肉厚円筒状の支持弾性体６の内周面が加硫接着されていて、その支持弾性体６の外周面は、上端側が拡径した円筒部材としての外筒７の内周面上部に加硫接着されている。
【００５４】
そして、外筒７の下端部は上面が開口した円筒形のアクチュエータケース８の上端部にかしめ止めされていて、そのアクチュエータケース８の下端面からは、車体３５側への取付け用の取付けボルト９が突出している。取付けボルト９は、その頭部９ａが、アクチュエータケース８の内底面に張り付いた状態で配設された平板部材８ａの中央の空洞部８ｂに収容されている。
【００５５】
さらに、アクチュエータケース８の内側には、円筒形の鉄製のヨーク１０Ａと、このヨーク１０Ａの中央部に軸を上下に向けて巻き付けられた励磁コイル１０Ｂと、ヨーク１０Ａの励磁コイル１０Ｂに包囲された部分の上面に極を上下に向けて固定された永久磁石１０Ｃと、から構成される電磁アクチュエータ１０が配設されている。
【００５６】
また、アクチュエータケース８の上端部はフランジ状に形成されたフランジ部８Ａとなっていて、そのフランジ部８Ａに外筒７の下端部がかしめられて両者が一体となっているのであるが、そのかしめ止め部分には、円形の金属製の板ばね１１の周縁部（端部）が挟み込まれていて、その板ばね１１の中央部の電磁アクチュエータ１０側には、リベット１１ａによって磁化可能な磁路部材１２が固定されている。なお、磁路部材１２はヨーク１０Ａよりも若干小径の鉄製の円板であって、その底面が電磁アクチュエータ１０に近接するような厚みに形成されている。
【００５７】
さらに、上記かしめ止め部分には、フランジ部８Ａと板ばね１１とに挟まれるように、リング状の薄膜弾性体１３と、力伝達部材１４のフランジ部１４ａとが支持されている。具体的には、アクチュエータケース８のフランジ部８Ａ上に、薄膜弾性体１３と、力伝達部材１４のフランジ部１４ａと、板ばね１１とをこの順序で重ね合わせるとともに、その重なり合った全体を外筒７の下端部をかしめて一体としている。
【００５８】
力伝達部材１４は、磁路部材１２を包囲する短い円筒形の部材であって、その上端部がフランジ部１４ａとなっており、その下端部は電磁アクチュエータ１０のヨーク１０Ａの上面に結合している。具体的には、ヨーク１０Ａの上端面周縁部に形成された円形の溝に、力伝達部材１４の下端部が嵌合して両者が結合されている。また、力伝達部材１４の弾性変形時のばね定数は、薄膜弾性体１３のばね定数よりも大きい値に設定されている。
【００５９】
ここで、本実施の形態では、支持弾性体６の下面及び板ばね１１の上面によって画成された部分に流体室１５が形成され、ダイアフラム４及び凹部５ａによって画成された部分に副流体室１６が形成されていて、これら流体室１５及び副流体室１６間が、オリフィス構成体５に形成されたオリフィス５ｂを介して連通している。なお、これら流体室１５，副流体室１６及びオリフィス５ｂ内には、エチレングリコール等の流体が封入されている。
【００６０】
かかるオリフィス５ｂの流路形状等で決まる流体マウントとしての特性は、走行中のエンジンシェイク発生時、つまり５〜１５Ｈｚで能動型エンジンマウント１が加振された場合に高動ばね定数、高減衰力を示すように調整されている。
【００６１】
そして、電磁アクチュエータ１０の励磁コイル１０Ｂは、コントローラ２５からハーネス２３ａを通じて供給される電流である駆動信号ｙに応じて所定の電磁力を発生するようになっている。コントローラ２５は、マイクロコンピュータ，必要なインタフェース回路，Ａ／Ｄ変換器，Ｄ／Ａ変換器，アンプ等を含んで構成され、エンジンシェイクよりも高周波の振動であるアイドル振動やこもり音振動・加速時振動が車体３５に入力されている場合には、その振動を低減できる能動的な支持力が能動型エンジンマウント１に発生するように、能動型エンジンマウント１に対する駆動信号ｙを生成し出力するようになっている。
【００６２】
ここで、アイドル振動やこもり音振動は、例えばレシプロ４気筒エンジンの場合、エンジン回転２次成分のエンジン振動が車体３５に伝達されることが主な原因であるから、そのエンジン回転２次成分に同期して駆動信号ｙを生成し出力すれば、車体側低減が可能となる。そこで、本実施の形態では、燃焼タイミングに同期するように、エンジン３０のクランク軸の回転に同期した（例えば、レシプロ４気筒エンジンの場合には、クランク軸が１８０度回転する度に一つの）インパルス信号を生成し基準信号ｘとして出力するパルス信号生成器２６を設けていて、その基準信号ｘが、エンジン３０における振動の発生状態を表す信号としてコントローラ２５に供給されるようになっている。
【００６３】
一方、電磁アクチュエータ１０のヨーク１０Ａの下端面と、アクチュエータケース８の底面を形成する平板部材８ａの上面との間に挟み込まれるように、エンジン３０から支持弾性体６を通じて伝達する加振力を検出する荷重センサ２２が配設されていて、荷重センサ２２の検出結果がハーネス２３ｂを通じて残留振動信号ｅとしてコントローラ２５に供給されるようになっている。荷重センサ２２としては、具体的には、圧電素子，磁歪素子，歪ゲージ等が適用可能である。
【００６４】
そして、コントローラ２５は、供給される残留振動信号ｅ及び基準信号ｘに基づき、適応アルゴリズムの一つである同期式Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムを実行することにより、能動型エンジンマウント１に対する駆動信号ｙを演算し、その駆動信号ｙを能動型エンジンマウント１に出力するようになっている。
【００６５】
具体的には、コントローラ２５は、フィルタ係数Ｗｉ （ｉ＝０，１，２，…，Ｉ−１：Ｉはタップ数）可変の適応ディジタルフィルタＷを有していて、最新の基準信号ｘが入力された時点から所定のサンプリング・クロックの間隔で、その適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗｉ を順番に駆動信号ｙとして出力する一方、基準信号ｘ及び残留振動信号ｅに基づいて適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗｉ を適宜更新する処理を実行するようになっている。
【００６６】
適応ディジタルフィルタＷの更新式は、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムに従った下記の（１）式のようになる。
Ｗｉ （ｎ＋１）＝Ｗｉ （ｎ）＋αＲＴ ｅ（ｎ） ……（１）
ここで、（ｎ），（ｎ＋１）が付く項はサンプリング時刻ｎ，ｎ＋１における値であることを表し、αは収束係数である。また、更新用基準信号ＲＴ は、理論的には、基準信号ｘを、能動型エンジンマウント１の電磁アクチュエータ１０及び荷重センサ２２間の伝達関数Ｃを有限インパルス応答型フィルタでモデル化した伝達関数フィルタＣ＾でフィルタ処理した値であるが、基準信号ｘの大きさは“１”であるから、伝達関数フィルタＣ＾のインパルス応答を基準信号ｘに同期して次々と生成した場合のそれらインパルス応答波形のサンプリング時刻ｎにおける和に一致する。
また、理論的には、基準信号ｘを適応ディジタルフィルタＷでフィルタ処理して駆動信号ｙを生成するのであるが、基準信号ｘの大きさが“１”であるため、フィルタ係数Ｗｉ を順番に駆動信号ｙとして出力しても、フィルタ処理の結果を駆動信号ｙとしたのと同じ結果になる。
【００６７】
さらに、コントローラ２５は、上記のような適応ディジタルフィルタＷを用いた振動低減処理を実行する一方で、その振動低減制御に必要な伝達関数Ｃを同定する処理をも実行するようになっている。
【００６８】
即ち、コントローラ２５には、伝達関数Ｃの同定処理を開始するタイミングで操作される同定処理開始スイッチ２８が設けられていて、例えば製造ラインにおける最終工程において、或いはディーラーにおける定期点検時において、作業者がその同定処理開始スイッチ２８を操作すると、コントローラ２５内で伝達関数Ｃの同定処理が実行される。なお、伝達関数Ｃの同定処理実行中には、通常の振動低減処理は実行されない。
【００６９】
つまり、コントローラ２５は、車両のイグニッションがオンになっている通常の走行状態等には、同期式Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムに従った振動低減処理を実行するが、同定処理開始スイッチ２８が操作されると、振動低減処理を停止して、伝達関数Ｃの同定処理を実行するようになっている。
【００７０】
そして、伝達関数Ｃの同定処理を実行するために、コントローラ２５の不揮発性メモリ内には、一周期分の正弦波を等間隔で所定個数（例えば、８個や１６個等）に離散化してなる数列が記憶されていて、コントローラ２５は、その記憶された上記数列の各数値を、出力サンプリング・クロックＳＣｏ に同期して（つまり、出力サンプリング・クロックＳＣｏ の周期Ｔｏ の間隔で）一つずつ順番に同定信号として能動型エンジンマウント１の電磁アクチュエータ１０に供給して同定振動を発生させ、その同定振動を荷重センサ２２によって残留振動信号ｅとして検出するようになっている。さらに、コントローラ２５は、同定振動の検出結果であるアナログ信号としての残留振動信号ｅを、入力サンプリング・クロックＳＣｉ に同期して（つまり、入力サンプリング・クロックＳＣｉ の周期Ｔｉ の間隔）ディジタル値に変換して取り込むようになっており、その入力サンプリング・クロックＳＣｉ に同期して取り込まれた残留振動信号ｅをフーリエ変換（高速フーリエ変換；ＦＦＴ）して、出力サンプリング・クロックＳＣｏ に同期して出力された同定信号の周波数に相当する成分を抽出するようになっている。
【００７１】
コントローラ２５は、上記のような周波数成分を抽出する処理を、出力サンプリング・クロックＳＣｏ の周期Ｔｏ を切り換え（例えば、周期Ｔｏ を徐々に短くし）て同定信号の周波数を徐々に変化させることにより、周波数の異なる複数の同定信号について行うようになっていて、そして、各周波数毎の成分を合成し、その合成した結果を逆フーリエ変換して伝達関数Ｃに相当するインパルス応答を求めるようになっている。求められたインパルス応答が、新たな有限インパルス応答型の伝達関数フィルタＣ＾となる。
【００７２】
そして、その求められた新たな伝達関数フィルタＣ＾が、それまでの伝達関数フィルタＣ＾と置き換えられるのであるが、本実施の形態では、新たな伝達関数フィルタＣ＾の各フィルタ係数Ｃ＾ｉ を適宜補正してから使用するようになっている。
【００７５】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
即ち、エンジンシェイク発生時には、オリフィス５ａの流路形状等を適宜選定している結果、この能動型エンジンマウント１は高動ばね定数，高減衰力の支持装置として機能するため、エンジン３０側で発生したエンジンシェイクが能動型エンジンマウント１によって減衰され、車体３５側の振動レベルが低減される。なお、エンジンシェイクに対しては、特に可動板１２を積極的に変位させる必要はない。
【００７６】
一方、オリフィス５ａ内の流体がスティック状態となり流体室１５及び副流体室１６間での流体の移動が不可能になるアイドル振動周波数以上の周波数の振動が入力された場合には、コントローラ２５は、所定の演算処理を実行し、電磁アクチュエータ１０に駆動信号ｙを出力し、能動型エンジンマウント１に振動を低減し得る能動的な支持力を発生させる。
【００７７】
これを、アイドル振動，こもり音振動入力時にコントローラ２５内で実行される処理の概要を示すフローチャートである図３に従って具体的に説明する。
先ず、そのステップ１０１において所定の初期設定が行われた後に、ステップ１０２に移行し、伝達関数フィルタＣ＾に基づいて更新用基準信号ＲＴ が演算される。なお、このステップ１０２では、一周期分の更新用基準信号ＲＴ がまとめて演算される。
【００７８】
そして、ステップ１０３に移行しカウンタｉが零クリアされた後に、ステップ１０４に移行して、適応ディジタルフィルタＷのｉ番目のフィルタ係数Ｗｉ が駆動信号ｙとして出力される。
【００７９】
ステップ１０４で駆動信号ｙを出力したら、ステップ１０５に移行し、残留振動信号ｅが読み込まれる。そして、ステップ１０６に移行して、カウンタｊが零クリアされ、次いでステップ１０７に移行し、適応ディジタルフィルタＷのｊ番目のフィルタ係数Ｗｊ が上記（１）式に従って更新される。
【００８０】
ステップ１０７における更新処理が完了したら、ステップ１０８に移行し、次の基準信号ｘが入力されているか否かを判定し、ここで基準信号ｘが入力されていないと判定された場合は、適応ディジタルフィルタＷの次のフィルタ係数の更新又は駆動信号ｙの出力処理を実行すべく、ステップ１０９に移行する。
【００８１】
ステップ１０９では、カウンタｊが、出力回数Ｔｙ （正確には、カウンタｊは０からスタートするため、出力回数Ｔｙ から１を減じた値）に達しているか否かを判定する。この判定は、ステップ１０４で適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗｉ を駆動信号ｙとして出力した後に、適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗｉ を、駆動信号ｙとして必要な数だけ更新したか否かを判断するためのものである。そこで、このステップ１０９の判定が「ＮＯ」の場合には、ステップ１１０でカウンタｊをインクリメントした後に、ステップ１０７に戻って上述した処理を繰り返し実行する。
【００８２】
しかし、ステップ１０９の判定が「ＹＥＳ」の場合には、適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数のうち、駆動信号ｙとして必要な数のフィルタ係数の更新処理が完了したと判断できるから、ステップ１１１に移行し、カウンタｉをインクリメントした後に、上記ステップ１０４の処理を実行してから所定のサンプリング・クロックの間隔に対応する時間が経過するまで待機し、サンプリング・クロックに対応する時間が経過したら、上記ステップ１０４に戻って上述した処理を繰り返し実行する。
【００８３】
一方、ステップ１０８で基準信号ｘが入力されたと判断された場合には、ステップ１１２に移行し、カウンタｉ（正確には、カウンタｉが０からスタートするため、カウンタｉに１を加えた値）を最新の出力回数Ｔｙ として保存した後に、ステップ１０２に戻って、上述した処理を繰り返し実行する。
【００８４】
このような図３の処理を繰り返し実行する結果、コントローラ２５から能動型エンジンマウント１の電磁アクチュエータ１０に対しては、基準信号ｘが入力された時点から、サンプリング・クロックの間隔で、適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗｉ が順番に駆動信号ｙとして供給される。
【００８５】
この結果、励磁コイル１０Ｂに駆動信号ｙに応じた磁力が発生するが、磁路部材１２には、既に永久磁石１０Ｃによる一定の磁力が付与されているから、その励磁コイル１０Ｂによる磁力は永久磁石１０Ｃの磁力を強める又は弱めるように作用すると考えることができる。つまり、励磁コイル１０Ｂに駆動信号ｙが供給されていない状態では、磁路部材１２は、板ばね１１による支持力と、永久磁石１０Ｃの磁力との釣り合った中立の位置に変位することになる。そして、この中立の状態で励磁コイル１０Ｂに駆動信号ｙが供給されると、その駆動信号ｙによって励磁コイル１０Ｂに発生する磁力が永久磁石１０Ｃの磁力と逆方向であれば、磁路部材１２は電磁アクチュエータ１０とのクリアランスが増大する方向に変位する。逆に、励磁コイル１０Ｂに発生する磁力が永久磁石１０Ｃの磁力と同じ方向であれば、磁路部材１２は電磁アクチュエータ１０とのクリアランスが減少する方向に変位する。
【００８６】
このように磁路部材１２は正逆両方向に変位可能であり、磁路部材１２が変位すれば主流体室１５の容積が変化し、その容積変化によって支持弾性体６の拡張ばねが変形するから、この能動型エンジンマウント１に正逆両方向の能動的な支持力が発生するのである。
【００８７】
そして、駆動信号ｙとなる適応ディジタルフィルタＷの各フィルタ係数Ｗｉ は、同期式Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムに従った上記（１）式によって逐次更新されるため、ある程度の時間が経過して適応ディジタルフィルタＷの各フィルタ係数Ｗｉ が最適値に収束した後は、駆動信号ｙが能動型エンジンマウント１に供給されることによって、エンジン３０から能動型エンジンマウント１を介して車体３５側に伝達されるアイドル振動やこもり音振動が低減されるようになるのである。
【００８８】
以上は車両走行時等に実行される振動低減処理の動作である。その一方、例えば車両が出荷される前の製造ラインの最終工程において、作業者が同定処理開始スイッチ２８を操作すると、図４に示すような処理が実行される。
【００８９】
即ち、図４の処理が開始されると、先ずそのステップ２０１において、伝達関数Ｃの同定処理が実行されて、新たな伝達関数フィルタＣ＾が求められる。この実施の形態では、上述したように、周波数を徐々に変化させながら正弦波状の同定信号を駆動信号ｙとして出力して同定振動を発生させ、そのとき読み込まれる残留振動信号ｅに基づいて各周波数毎の位相特性及びゲイン特性を求め、その結果に基づいて新たなインパルス応答型の伝達関数フィルタＣ＾が設定される。
【００９０】
このように求められた伝達関数フィルタＣ＾は、時間軸に沿ってサンプリング・クロックの間隔で各フィルタ係数Ｃ＾ｉ が並んでいるインパルス応答型のディジタルフィルタであるから、例えば図５に示すような波形になる。
【００９１】
次いで、ステップ２０２に移行し、ステップ２０１で求めた伝達関数フィルタＣ＾の各フィルタ係数Ｃ＾ｉ のうちから、絶対値が最大である最大フィルタ係数Ｃ＾ｉｍａｘを選出する。最大フィルタ係数Ｃ＾ｉｍａｘは、この伝達関数フィルタＣ＾のゲイン特性を実質的に表しているものである。
【００９２】
次いで、ステップ４０１に移行し、下記（２）式に従って値Ａを演算する。
Ａ＝｜Ｃ＾ imax ｜／Ｄ ……（２）
なお、上記（２）式中の値Ｄは、コントローラ２５内に設けられている記憶装置における伝達関数フィルタＣ＾のフィルタ係数Ｃ＾ i の分解能最大値、若しくはその分解能最大値よりも若干小さな値である。例えば、各フィルタ係数Ｃ＾ i を８ビットで記憶するものとすると、そのフィルタ係数Ｃ＾ i は、＋１２７〜−１２８で表現することができるから、Ｄ＝１２７、若しくは１２０〜１２６内の値とすればよい。
そして、ステップ４０２に移行し、下記の（３）式に従って全てのフィルタ係数Ｃ＾ i を補正する。ステップ４０２の処理を終えたら、今回の図４の処理を終了し、図３の処理に戻る。
Ｃ＾ i ＝Ｃ＾ i ／Ａ ……（３）
【００９３】
このように、図４の処理が実行されれば、各車両毎に伝達関数Ｃが同定されて伝達関数フィルタＣ＾が設定されるから、各車両毎に伝達関数Ｃにバラツキがあったり、或いは、使用頻度等に応じて伝達関数Ｃが変化してしまったとしても、新たに設定された伝達関数フィルタＣ＾が使用されて適応ディジタルフィルタＷの各フィルタ係数Ｗｉ が更新されるから、良好な振動低減制御が実行されるのである。
【００９４】
しかも、本実施の形態であれば、同定された伝達関数Ｃに対応する伝達関数フィルタＣ＾をそのまま用いるのではなく、上記（３）式に従って補正してから制御に用いるようにしているので、伝達関数Ｃのゲインの増減に伴う更新量ΔＷの増減を、ある程度相殺することができるため、更新量ΔＷが過大又は過少になる可能性を低減することができ、さらに良好な振動低減制御が実行されるという利点がある。
さらに、本実施の形態であれば、分解能最大値Ｄに基づいて値Ａを求め、その値Ａでフィルタ係数Ｃ＾ i を補正するようにしているから、フィルタ係数Ｃ＾ i の管理にとって好適であるという利点もある。つまり、ステップ４０２の処理を実行する結果、最大フィルタ係数Ｃ＾ i が分解能の最大値で表現されるようになるから、伝達関数フィルタＣ＾が、元の伝達関数Ｃを可能な範囲で最も的確に表現できるようになり、特に伝達関数Ｃの位相特性が正確に制御に用いられるのである。
【０１００】
ここで、本実施の形態では、エンジン３０が振動源に対応し、能動型エンジンマウント１が制御振動源に対応し、パルス信号生成器２６が基準信号生成手段に対応し、荷重センサ２２が残留振動検出手段に対応し、基準信号ｘに同期して適応ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗi を駆動信号ｙとして順番に出力する図３のステップ１０４の処理が駆動信号生成手段に対応し、図３のステップ１０７の処理がフィルタ係数更新手段に対応し、図４のステップ２０１の処理が伝達関数同定手段に対応し、図４のステップ２０２、４０１、４０２の処理が更新式調整手段に対応する。
【０１２２】
なお、上記実施の形態では、伝達関数Ｃを同定するタイミングを、同定処理開始スイッチ２８が操作されたときとしているが、これに限定されるものではなく、例えば、エンジン始動時や車両が停止しているとき、或いは、一定距離を走行する毎に行うようにしてもよい。
【０１２３】
また、上記実施の形態では、残留振動検出手段として、能動型エンジンマウント１に内蔵された荷重センサ２２を用いてるから、振動低減制御を実行した際にはその能動型エンジンマウント１を通じて車体３５側に伝搬される振動を低減することができるが、これに限定されるものではなく、例えば、乗員足元位置に配設された加速度センサを残留振動検出手段とすれば、その乗員足元位置に伝搬する振動を低減するように能動型エンジンマウント１で制御振動を発生させることができるようになる。
【０１２４】
そして、上記実施の形態では、本発明に係る能動型騒音振動制御装置を、エンジン３０から車体３５に伝達される振動を低減する車両用の能動型振動制御装置に適用した場合について説明したが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、例えば騒音源としてのエンジン３０から車室内に伝達される騒音を低減する能動型騒音制御装置であってもよい。かかる能動型騒音制御装置とする場合には、車室内に制御音を発生するための制御音源としてのラウドスピーカと、車室内の残留騒音を検出する残留騒音検出手段としてのマイクロフォンとを設け、上記各実施の形態と同様の演算処理によって得られる駆動信号ｙに応じてラウドスピーカを駆動させるとともに、マイクロフォンの出力を残留騒音信号ｅとして適応ディジタルフィルタＷの各フィルタ係数Ｗi の更新処理に用い、そして経時変化検出処理，発散検出処理を実行すれば、上記各実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【０１２５】
さらに、本発明の適用対象は車両に限定されるものではなく、エンジン３０以外で発生する周期的な振動や騒音を低減するための能動型振動制御装置，能動型騒音制御装置や、非周期的な振動や騒音（ランダム・ノイズ）を低減するための能動型振動制御装置，能動型騒音制御装置であっても本発明は適用可能であり、適用対象に関係なく上記各実施の形態と同等の作用効果を奏することができる。例えば、工作機械からフロアや室内に伝達される振動や騒音を低減する装置等であっても、本発明は適用可能である。
【０１２６】
また、上記実施の形態では、適応アルゴリズムとして同期式Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−ＸＬＭＳアルゴリズムを適用した場合について説明したが、適用可能な適応アルゴリズムはこれに限定されるものではなく、例えば、通常のＦｉｌｔｅｒｅｄ−ＸＬＭＳアルゴリズム等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す車両の概略側面図である。
【図２】能動型エンジンマウントの一例を示す断面図である。
【図３】振動低減処理の概要を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態における伝達関数の同定処理及び更新式の補正処理を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施の形態の動作を説明する伝達関数フィルタＣ＾の波形図である。
【符号の説明】
１ 能動型エンジンマウント（制御振動源）
２２ 荷重センサ（残留振動検出手段）
２５ コントローラ
２６ パルス信号生成器（基準信号生成手段）
２８ 同定処理開始スイッチ
３０ エンジン（振動源）
３５ 車体
Claims (1)
- 騒音源又は振動源から発せられる騒音又は振動と干渉する制御音又は制御振動を発生可能な制御音源又は制御振動源と、前記騒音又は振動の発生状態を表す基準信号を生成し出力する基準信号生成手段と、前記干渉後の騒音又は振動を検出し残留騒音信号又は残留振動信号として出力する残留騒音検出手段又は残留振動検出手段と、フィルタ係数可変の適応ディジタルフィルタと、前記基準信号及び前記適応ディジタルフィルタに基づいて前記制御音源又は制御振動源を駆動する駆動信号を生成し出力する駆動信号生成手段と、前記制御音源又は制御振動源と前記残留騒音検出手段又は残留振動検出手段との間の伝達関数をモデル化した伝達関数フィルタと、前記基準信号、前記残留騒音信号又は残留振動信号及び前記伝達関数フィルタに基づき逐次更新型の適応アルゴリズムに従って前記干渉後の騒音又は振動が低減するように前記適応ディジタルフィルタのフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新手段と、前記伝達関数を同定して前記伝達関数フィルタを設定する伝達関数同定手段と、前記伝達関数フィルタの各フィルタ係数を記憶するためのディジタルメモリと、前記伝達関数のゲインの増減に伴う前記適応ディジタルフィルタのフィルタ係数の更新量の増減を相殺するようにそのフィルタ係数の更新式を調整する更新式調整手段と、を備え、
前記更新式調整手段は、前記伝達関数同定手段が設定した新たな前記伝達関数フィルタの各フィルタ係数を、それらフィルタ係数の絶対値の最大値を二進数で表現したものの桁数が前記ディジタルメモリの最大ビット数に一致するように補正することにより、前記調整を行うようになっていることを特徴とする能動型騒音振動制御装置。
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