JP3593866B2 - 能動型騒音振動制御装置 - Google Patents
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Description
【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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