JP3624694B2 - Active noise vibration control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、能動的な制御音又は制御振動を発生させて騒音又は振動と干渉させることによって騒音又は振動の低減を図るようにした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の異常の検出を的確に行うことが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8−109946号公報に記載されたものがある。すなわち、かかる公報に開示された従来の技術は、能動型振動制御装置に関するものであって、振動体と支持体との間に介在する防振支持装置を、受動的な液体封入式の防振支持装置と同様に、二つの流体室間を往来する流体の共振を利用して振動体から支持体側に伝達される振動を抑制できるようにすると共に、比較的高周波の振動に対しては、流体室の隔壁の一部を形成する可動部材を能動的に変位させ、流体室の圧力変化を支持弾性体の拡張バネに作用させ、もって能動的な支持力を発生させ振動を打ち消すことができるようにしている。
【0003】
つまり、防振支持装置内の流体室の隔壁の一部を形成する可動部材を、その流体室の容積が変化する方向に変位可能に弾性部材によって防振支持装置内に弾性支持すると共に、その可動部材を例えば電磁アクチュエータで変位させることにより、流体室の容積を積極的に変化させるようにしていた。また、電磁アクチュエータを駆動させる駆動信号は、振動の発生状態を表す基準信号と、振動の低減状態を表す残留振動信号とに基づいて、LMSアルゴリズム等の逐次更新型のアルゴリズムにしたがって生成するようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の装置にあっては、能動的な支持力を発生するための電磁アクチュエータに断線等の異常が発生していてもこれを的確に検出することが困難であるという未解決の課題がある。つまり、断線等の異常を検出する方法として電磁アクチュエータへ出力される電流信号をモニタし、この電流信号としきい値とを比較することにより電流信号の有無を検出することによって、断線を行う方法等が考えられる。ここで、電流信号の有無を検出するためのしきい値を小さな値に設定すると、何らかによって電流信号にノイズがのった場合等には実際には断線が生じていても正常と判断してしまい、逆にしきい値を大きな値に設定すると、電磁アクチュエータの駆動量が少なく電流信号自体が小さい場合等には、実際には断線が生じていなくても断線として判断してしまい、検出精度が低下してしまうという問題がある。このような未解決の課題は、例えば特開平6−230786号公報に開示されるような能動型騒音制御装置も同様に有している。
【0005】
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、異常検出を的確に行うことの可能な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。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係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、前記基準信号を前記適応ディジタルフィルタでフィルタ処理して前記制御音源又は制御振動源を駆動する指令信号を生成する指令信号生成手段と、前記指令信号を駆動信号に変換して前記制御音源又は制御振動源に出力する駆動回路と、適応アルゴリズムにしたがって設定され且つ制御の発散抑制作用を有する発散抑制項を含む更新式にしたがって、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、制御の発散を検出する発散検出手段と、この発散検出手段が制御の発散を検出した場合に前記発散抑制項を発散抑制方向に変化させる発散抑制手段と、を備えた能動型騒音振動制御装置において、前記制御音源又は制御振動源への前記駆動信号に基づいて異常の発生を検出する異常検出手段を備え、異常が発生したと懸念される状態となってから異常が発生したと判断されるまでに要する前記異常検出手段での異常判断時間を、前記制御が発散したと懸念される状態となってから前記発散抑制項が更新されるまでに要する所要時間よりも短くしたことを特徴としている。
【0007】
また、請求項2に係る能動型騒音振動制御装置は、前記異常検出手段は、前記制御音源又は制御振動源への駆動信号と、前記騒音又は振動のレベルに応じて可変なしきい値とに基づいて異常検出を行うようになっていることを特徴としている。
また、請求項3に係る能動型騒音振動制御装置は、前記異常検出手段は、前記駆動信号をモニタするモニタ手段と、前記騒音又は振動のレベルを検出するレベル検出手段と、当該レベル検出手段の検出レベルに応じてしきい値を設定するしきい値設定手段と、当該しきい値設定手段の設定しきい値と前記モニタ手段のモニタ信号とに基づいて異常判断を行う異常判断手段と、を備えることを特徴としている。
【0008】
また、請求項4に係る能動型騒音振動制御装置は、前記制御音源又は制御振動源はエンジンであって、前記異常検出手段は、前記駆動信号をモニタするモニタ手段と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、当該エンジン回転数検出手段の検出回転数に応じてしきい値を設定するしきい値設定手段と、当該しきい値設定手段の設定しきい値と前記モニタ手段のモニタ信号とに基づいて異常判断を行う異常判断手段と、を備えることを特徴としている。
また、請求項5に係る能動型騒音振動制御装置は、前記騒音又は振動のレベルは、前記発散抑制項の大きさであることを特徴としている。
【0010】
この請求項1に係る発明では、制御音源又は制御振動源への指令信号に相当する駆動信号に基づいて、異常検出手段により制御音源又は制御振動源の断線等の異常検出が行われる。ここで、断線等の異常が発生した場合、指令信号生成手段で生成した指令信号に相当する駆動信号が制御音源又は制御振動源へ出力されず、騒音又は振動を低減するために必要とする制御音又は制御振動が発生されないことから、制御が発散傾向となってこれに伴って発散抑制項が発散抑制傾向に変更される。発散抑制項が発散抑制傾向に変更されて、例えば指令信号生成手段で生成される指令信号が小さく抑制されてしまいこれに伴って駆動信号が小さく抑制されてしまうと、異常検出自体を行うことができなくなる場合がある。
しかしながら、異常が発生したと懸念される状態となってから異常が発生したと判断されるまでに要する異常検出手段での異常判断時間は、発散検出手段で制御が発散したと懸念される状態となってから発散抑制項が変更されるまでの所要時間よりも短いから、発散抑制項が発散抑制傾向に変更される前、つまり、指令信号生成手段で生成される指令信号が抑制される以前に異常判断が行われることになって、異常検出を行うことが可能となる。
【0011】
また、請求項2又は請求項3に係る発明では、制御音源又は制御振動源への指令信号に相当する駆動信号と、騒音又は振動のレベルに応じて可変なしきい値とを比較することによって制御音源又は制御振動源の断線等の異常検出が行われる。
ここで、例えば制御音源又は制御振動源への駆動信号がしきい値よりも小さいときに制御音源又は制御振動源に断線等の異常が生じたと判断して異常検出を行う場合、しきい値を小さくすると信号線にノイズ等がのった場合等には的確に異常を検出することができず、逆にしきい値を大きくすると、駆動信号自体が小さい場合等には正常であるにも係わらず異常と判断してしまう可能性がある。つまり、制御音源又は制御振動源への駆動信号は騒音又は振動のレベルに応じてその信号値が変化するから、騒音又は振動のレベルに応じてしきい値を設定しておけば、より確実に異常検出を行うことが可能となる。
【0012】
また、請求項4に係る発明では、エンジン回転数検出手段によってエンジンの回転数が検出され、検出された回転数に応じたしきい値がしきい値設定手段によって設定される。そして、設定されたしきい値とモニタ手段でモニタした駆動信号とを比較することによって異常判断が行われる。ここで、例えばエンジンの振動は、エンジン回転数によってその振幅が変化し、低回転ほど振動は大きい。つまり、エンジン回転数が低回転であるほど制御振動源への駆動信号は大きくなり、高回転であるほど駆動信号は小さくなるから、エンジン回転数が低回転であるほどしきい値を大きく設定し、高回転であるほどしきい値を小さくすれば、駆動信号の大きさに応じたしきい値が設定されることになって、誤判断が回避されて的確な異常検出が行われることになる。
【0013】
また、請求項5に係る発明では、騒音又は振動のレベルとして、発散抑制項の大きさを適用し、発散抑制項の大きさに応じて可変なしきい値に基づいて異常検出を行う。ここで、発散抑制項が増加傾向となるほど駆動信号は小さくなり、発散抑制項は騒音又は振動のレベルを表す値であるとみなすことが可能であるから、この発散抑制項に応じてしきい値を設定することによって、適切なしきい値を得ることが可能となる。
【0015】
【発明の効果】
本発明の請求項1に係る能動型騒音振動制御装置によれば、異常が発生したと懸念される状態となってから異常と判断されるまでに要する異常判断時間を、制御が発散したと懸念される状態となってから発散抑制項が更新されるまでに要する処理時間よりも短くしたから、確実に異常検出を行うことができる。
また、請求項2又は請求項3に係る能動型騒音振動制御装置によれば、制御音源又は制御振動源への駆動信号と、騒音又は振動のレベルに応じたしきい値とに基づいて制御音源又は制御振動源の異常検出を行うようにしたから、異常の誤判断を防止し高精度に異常検出を行うことができる。
【0016】
また、本発明の請求項4に係る能動型騒音振動制御装置によれば、エンジン回転数に応じたしきい値が設定され、このしきい値と、制御振動源への駆動信号とを比較することによって異常判断が行われるから、異常の誤判断を防止し的確な異常検出を行うことができる。
【0017】
また、本発明の請求項5に係る能動型騒音振動制御装置によれば、騒音又は振動のレベルとして、発散抑制項の大きさを適用するようにしたから、適切なしきい値を得ることができ、異常検出を的確に行うことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る能動型振動制御装置の実施形態の一例を示す車両の概略側面図である。
【0019】
まず、構成を説明すると、横置きに搭載したエンジン17が、車体前後方向の後方に配置した能動型エンジンマウント20を介して、サスペンションメンバ等から構成される車体18に支持されている。なお、実際には、エンジン17及び車体18間には、能動型エンジンマウント20の他にエンジン17及び車体18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。
【0020】
図2は、エンジン17に固定したブラケット(図示せず)を介して連結する能動型エンジンマウント20の上部構造を平面視で示すものであり、エンジン側連結部材30から上方に向けて突出している2本の連結ボルト30aを、上述したブラケットの挿通孔に下側から挿通し、ナットを螺合することによりエンジン17に上端部が固定される。また、符号60はリバウンド規制部材であり、このリバウンド規制部材60は、2本の連結ボルト30a間を結ぶ線に対して直交し、エンジン側連結部材30の上方をアーチ状に延在しながら装置ケース43に固定されており、エンジン側連結部材30の上面に固定したゴム製の弾性体からなるリバウンドストッパ31の上方に位置している。
【0021】
図3は、図2の矢視断面図で示す能動型エンジンマウント20の内部構造を示すものであり、図2の2本の連結ボルト30a間を結ぶ線に沿うA−A矢視断面を、図3の軸心(以下、マウント軸と称する)P1 を境界として右側に示し、図2の2本の連結ボルト30a間を結ぶ線に対して直交する方向のB−B矢視断面を、図3のマウント軸P1 を境界として右側に示している。
【0022】
この能動型エンジンマウント20は、装置ケース43に外筒34、中間筒36、オリフィス構成部材37、支持弾性体32等のマウント部品を内蔵し、これらマウント部品の下部に、流体室84の隔壁の一部を形成しながら弾性支持された可動部材78を流体室84の容積が変化する方向に変位させる電磁アクチュエータ52と、図示しない車体メンバの振動状況を検出する荷重センサ64とを内蔵した装置であり、より具体的に説明していくと、前述したエンジン側連結部材30は、下端周縁部30gが丸みを付けて形成されているとともに、マウント軸P1 に沿う位置に第1孔30cが形成されている。また、このエンジン連結部材30に下側から嵌入されて上方を向いている連結ボルト30aは、その頭部30dがエンジン側連結部材30の下面から突出している。ここで、その頭部30dの外周縁部は、丸みが付けられて形成されている。
【0023】
また、エンジン側連結部材30の下面には、断面逆台形状の中空筒体30bが固定されている。この中空筒体30bには、連結ボルト30aに近接する位置に第2孔30eが形成されているとともに、マウント軸P1 に沿う下面に第3孔30fが形成されている。なお、この中空筒体30bの連結ボルト30aから離間している位置には、孔を形成していない。
【0024】
そして、前記エンジン側連結部材30の下面側には、中空筒体30bの内部及びエンジン側連結部材30の下部側を覆うように、ゴム製の支持弾性体32が加硫接着により固定されている。
【0025】
すなわち、この支持弾性体32は、エンジン側連結部材30側から下方に向けて拡径した形状のゴム製の弾性体であって、内面に断面山形状の空洞部32aを形成しているが、連結ボルト30aから離れている部分の支持弾性体32の外周面は、図3の左側に示すように、エンジン側連結部材30の外周部を覆いながらリバウンドストッパ31に連続している。一方、連結ボルト30aに近接している支持弾性体32は、図3の右側に示すように、連結ボルト30aの頭部30dの全域を覆う被覆部32bが形成されているとともに、頭部30dの下方位置の外周を、内側に大きく凹んだ形状としている(以下、符号32cで示す凹み外周部と称する)。そして、前述した空洞部32aを形成しながら前記凹み外周部32cに対向している支持弾性体32の内面も、内側に大きく膨らんだ形状としている(以下、符号32dで示す膨らみ内周部と称する)。そして、連結ボルト30aに近接している部分の支持弾性体32の肉厚は、凹み外周部32cに対向して膨らみ内周部32dを設けたことにより、連結ボルト30aから離れている部分の肉厚と略同一に設定している。
【0026】
そして、薄肉形状とした支持弾性体32の下端部は、マウント軸P1 が中空筒体30bと同軸に振動体支持方向を向く中間筒体36の内周面に加硫接着により結合している。
【0027】
中間筒体36は、同一外周径とした上端筒部36a及び下端筒部36bの間に小径筒部36cを連続して形成した部材であり、外周に環状凹部を設けている。また、図示しないが、小径筒部36cには開口部が形成されており、この開口部を介して中間筒体36の内側及び外側が連通している。
【0028】
中間筒体36の外側には外筒34が嵌合しており、この外筒34は内周径を中間筒体36の上端筒部36a及び下端筒部36bの外周径と同一寸法とし、軸方向の長さを中間筒体36と同一寸法に設定した円筒部材である。また、この外筒34には開口部34aが形成されており、この開口部34aの開口縁部にゴム製の薄膜弾性体からなるダイアフラム42の外周が結合して開口部34aを閉塞しつつ、外筒34の内側に向けて膨出している。
【0029】
そして、上記構成の外筒34を、環状凹部を囲むように中間筒体36に外嵌すると、外筒34及び中間筒体36間の周方向に環状空間が画成され、その環状空間にダイアフラム42が膨出した状態で配設される。そして、中間筒体36の内側に、筒状のオリフィス構成部材37が嵌合している。
【0030】
このオリフィス構成部材37は、中間筒体36の小径筒部36cより小径に形成した最小径筒部37aを備え、その最小径筒部37aの上下端部に径方向外方に向けて上部環状部37b及び下部環状部37cが形成されており、これら最小径筒部37a、上部及び下部環状部37b、37cで囲んだ位置と中間筒体36との間に環状空間が設けられている。また、最小径筒部37aの一部に第2開口部37dが形成されている。ここで、上部環状部37bは、支持弾性体32の下方に位置しているが、図3の右側に示すように、連結ボルト30aに近接している支持弾性体32の下方に位置している上部環状部37b1 は肉厚を薄く形成して凹みを設けており、支持弾性体32の膨らみ内周部32dから離れた位置で対向している。
【0031】
また、装置ケース43は、その上端部に上端筒部36aの外周径より小径の円形開口部を有する上端かしめ部43aが形成されているとともに、この上端かしめ部43aと連続するケース本体の形状を、内周径が外筒34の外周径と同一寸法で下端開口部まで連続する円筒形状(下端開口部を図3の破線で示した形状)とした部材であり、全てのマウント部品の組み込みが完了した後に下端開口部を径方向内方に向けてかしめていくことにより、図3の実線で示すかしめ部が形成される。
【0032】
そして、支持弾性体32、中間筒体36、オリフィス構成部材37及びダイアフラム42を一体化した外筒34を装置ケース43の下端開口部から内部に嵌め込んでいき、上端かしめ部43aの下面に外筒34及び中間筒体36の上端部を当接させると、それらが装置ケース43内の上部に配設される。この際、装置ケース43の内周面とダイヤフラム42とで囲まれた部分に空気室42cが画成されるが、この空気室42cを臨む位置に空気孔43aが形成されており、この空気孔43aを介して空気室42cと大気が連通している。
【0033】
装置ケース43内の下部には円筒状のスペーサ70が嵌め込まれており、このスペーサ70内の上部に可動部材78が配置されているとともに、スペーサ70内の下部に電磁アクチュエータ52が配置されている。前記スペーサ70は、円筒状の上部筒体70aと、円筒状の下部筒体70bと、これら筒体の上下端部間に加硫接着したゴム製の薄膜弾性体からなる略円筒状のダイアフラム70cとで構成されている。
【0034】
前記電磁アクチュエータ52は、外観円筒形のヨーク52aと、ヨーク52aの上端面側に配設した円環状の励磁コイル52bと、ヨーク52aの上面中央部に磁極を上下方向に向けて固定した永久磁石52cとで構成されている。また、前記ヨーク52aは、円環状の第1ヨーク部材53aと、中央円筒部に永久磁石52cを固定した第2ヨーク部材53bとで構成されている。
【0035】
そして、上部及び下部筒体70a、70b間のダイアフラム70cは、ヨーク52aの外周に形成した凹部52dに向かって膨出している。
また、ヨーク52aの下面と、車体側連結ボルト60を備えた蓋部材62との間には、振動低減制御に必要な残留振動を検出するために、荷重センサ64が介装されている。荷重センサ64としては、圧電素子,磁歪素子,歪ゲージ等が適用可能であり、このセンサの検出結果は、図1に示すように、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。
【0036】
一方、前記電磁アクチュエータ52の上方には、シール部材固定用のシールリング72と、後述する板ばね82の外周部を下側から自由端支持する支持リング74と、電磁アクチュエータ52の永久磁石52c及び可動部材78間のギャップHを設定するギャップ保持リング76とが配置されている。これらシールリング72、支持リング74及びギャップ保持リング76の外周径は、前述したスペーサ70の上部筒体70aの内周径と同一寸法に設定されており、ヨーク52aから上方に突出している上部筒体70a内にシールリング72、支持リング74及びギャップ保持リング76の全てが内嵌されている。そして、これらシールリング72、支持リング74及びギャップ保持リング76の内側には、上下方向に変位可能となるように可動部材78が配置されている。
【0037】
この可動部材78は、外観円盤状の隔壁形成部材78Aと、この隔壁形成部材78Aより大径円盤状に形成した磁路形成部材78Bとで構成した部材であって、電磁アクチュエータ52に対して遠い方に位置する隔壁形成部材78Aの軸心にボルト孔80aを形成し、電磁アクチュエータ52に近い磁路形成部材78Bを貫通した可動部材用ボルト80がボルト孔80aに螺合することにより、隔壁形成部材78A及び磁路形成部材78Bを一体に連結した構造となっている。
【0038】
隔壁形成部材78A及び磁路形成部材78B間には、リング状に連続したくびれ部79が画成されているが、このくびれ部79に可動部材78を弾性支持するための板ばね82が収容されている。つまり、板ばね82は、中央部に孔部を形成した円盤形状の部材であり、この板ばね82の内周部を隔壁形成部材78Aの裏面中央部の下側から自由端支持し、板ばね82の外周部を支持リング74のばね支持部74aが下側から自由端支持しており、これにより可動部材78が装置ケース43に板ばね82を介して弾性支持されている。
【0039】
前記隔壁形成部材78Aは、流体室84に面している隔壁部80cの肉厚を薄くし、隔壁部80cの外周から上方に突出する環状のリブ80bを形成した部材である。そして、隔壁形成部材78Aの上面と、支持弾性体32の下面と、オリフィス構成部材37の内周面とで流体室84が形成され、この流体室84内に流体が封入される。
【0040】
また、流体室84から板ばね82を収容しているくびれ部79側への流体の漏洩を防止するため、隔壁形成部材78Aの外周とシールリング72の内周との間には、ゴム状弾性体からなるリング形状のシール部材86が固定されており、このシール部材86の弾性変形によって、シールリング72や装置ケース43に対する可動部材78の上下方向への相対変位を許容している。
【0041】
次に、本実施形態の能動型エンジンマウント20の振動入力減衰作用について簡潔に説明する。本実施形態の能動型エンジンマウント20は、支持弾性体32の空洞部32aとオリフィス構成部材37の軸中央空間とが連通し、オリフィス構成部材37の軸中央空間及びオリフィス構成部材37と中間筒体36との間の環状空間が、第2開口部37dを介して連通し、前記環状空間及びダイアフラム42が膨出している空間が、中間筒体36に形成した開口部を介して連通しており、これら支持弾性体32の空洞部32aからダイアフラム42が膨出している空間までの連通路内に、油等の流体が封入されている。
【0042】
そして、支持弾性体32の空洞部32aからオリフィス構成部材37と中間筒体36との間の環状空間までの連通路を主流体室84とすると、中間筒体36に形成した開口部の近傍をオリフィスとし、この開口部に対向しながらダイアフラム42に囲まれている領域を副流体室とした流体共振系が形成されている。この流体共振系の特性、即ち、オリフィス内の流体の質量と、支持弾性体32の拡張方向ばね、ダイアフラム42の拡張方向ばねで決まる特性は、車両停止中のアイドル振動の発生時、つまり20〜30Hzでエンジンマウント20A、20B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。
【0043】
一方、電磁アクチュエータ52の励磁コイル52bは、コントローラ25から例えばハーネスを通じて供給される電流信号からなる駆動信号yA 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、ROM,RAM等の記憶媒体等を含んで構成され、エンジン17で発生する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20に発生するように、能動型エンジンマウント20に対する指令信号yを生成しこれに相当する電流信号からなる駆動信号yA を出力するようになっている。
【0044】
また、前述したように能動型エンジンマウント20には荷重センサ64が内蔵されており、車体18の振動状況を荷重の形で検出して残留振動信号eとして出力し、その残留振動信号eが干渉後における振動を表す信号として例えばハーネスを通じてコントローラ25に供給されている。
【0045】
ここで、エンジン17で発生する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18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次成分に同期して指令信号yを生成し、これに相当する駆動信号yA を出力すれば、車体側振動の低減が可能となる。そこで、本実施の形態では、エンジン17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19を設けていて、その基準信号xが、コントローラ25に供給されている。
【0046】
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20に対する指令信号yを演算し、この指令信号yを駆動信号yA に変換して能動型エンジンマウント20に出力するようになっている。
【0047】
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 を順番に指令信号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。
【0048】
ただし、この実施の形態では、同期式Filtered−X LMSアルゴリズムにおける評価関数として、下記の(1)式を用いている。
Jm={e(n)}2 +β{y(n)}2 ……(1)
つまり、LMSアルゴリズムにあっては、評価関数Jmが小さくなる方向にフィルタ係数Wi が更新されるのであるから、上記(1)式の右辺の内容からも明らかなように、フィルタ係数Wi は、残留振動信号eの自乗値が小さくなると共に、指令信号yの自乗値をβ倍した値が小さくなるように、逐次更新されることになる。そして、βは発散抑制係数と称される係数であって、この発散抑制係数βが大きくなる程、指令信号yは小さくなる傾向となる。つまり、発散抑制係数βには制御の発散を抑制する作用がある。
【0049】
そして、収束係数をαとし、上記(1)式で表される評価関数Jmに基づいてフィルタ係数Wi の更新式を求めると、下記の(2)式のようになる。
Wi (n+1)=Wi (n)+2αRT e(n)−2βαy(n)……(2)
そこで、この(2)式中の「2α」を新たな収束係数αとし、「2βα」を新たな発散抑制係数βとすれば、適応ディジタルフィルタWのフィルタ係数Wi の更新式は下記の(3)式のようになる。
【0050】
Wi (n+1)=Wi (n)+αRT e(n)−βy(n)……(3)
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ている。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20の電磁アクチュエータ52及び荷重センサ64間の伝達関数Cをモデル化した伝達関数フィルタC^でフィルタ処理をした値であるが、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。
【0051】
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指令信号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 を順番に指令信号yとして出力しても、フィルタ処理の結果を指令信号yとしたのと同じ結果になる。
【0052】
そして、コントローラ25は上記のような指令信号yの出力処理及び適応ディジタルフィルタWの各フィルタ係数Wi の更新処理からなる振動低減処理を実行する一方で、制御の発散を抑制するための発散抑制処理を実行するようになっている。この発散抑制処理は、本実施の形態では適応ディジタルフィルタWのフィルタ係数Wi の絶対値を求め、この絶対値に基づいて演算される判定値が所定のしきい値を越えている場合に発散が生じたと判定すると共に、発散が生じていると判定された場合には、発散抑制係数βk を大きくなる方向に更新するようになっている。具体的には、発散抑制係数βk は、その添え字k(k=1,2,……,K)に対応して複数K個設けられていて、その添え字kが大きくなるにしたがって発散抑制係数βk は1段階ずつ大きくなる。そこで、発散が検出された場合には、その添え字kをインクリメント(k=k+1;ただし、k=Kの場合には、インクリメントせずにそのままとする。)して、発散抑制係数βk を1段階大きな値に更新するようになっている。
【0053】
さらに、コントローラ25は、前記振動低減処理,発散抑制処理を実行すると共に、電磁アクチュエータ52の励磁コイル52b及び励磁コイル52bとコントローラ25とを連結するハーネス等の断線を検出するための断線検出処理をも実行するようになっている。この断線検出処理は、エンジン17の回転数に応じてしきい値を設定し、励磁コイル52bへの指令信号yに相当する駆動信号yA の最大値及び最小値がしきい値を越えないとき、異常と判断するようになっている。
【0054】
図4は、コントローラ25の機能構成を示す機能ブロック図である。図4に示すように、所定の演算処理を行って能動型エンジンマウント20を駆動するための指令値である指令信号yを生成する演算部25aと、演算部25aからの指令信号yを電流信号からなる駆動信号yA に変換して励磁コイル52bへ供給するアクチュエータ駆動回路25bと、駆動信号yA をモニタする電流モニタ部25cと、例えば図示しないタコメータからの出力信号或いは前記基準信号xをもとにエンジン17の回転数を検出し、この回転数に対応するしきい値を予め設定した制御マップから選択するしきい値設定部25dと、演算部25aからの指令信号yに基づき、断線検出を行うことの可能な指令信号yが出力されていると判断されるとき電流モニタ部25cでモニタしたモニタ信号としきい値設定部25dで設定したしきい値とを比較し、所定時間内にモニタ信号がしきい値を越えないとき、断線異常と判断する比較部25eと、を備えている。
【0055】
次に、本発明の実施の形態の動作を説明する。
すなわち、能動型エンジンマウント20内の流体共振系の共振周波数を20Hzに調節している結果、5〜15Hzの振動であるエンジンシェイク発生時にもある程度の減衰力がこの能動型エンジンマウント20で発生するため、エンジン17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20によってある程度減衰されると共に、図示しない他の流体封入式エンジンマウント等によってもエンジンシェイクは減衰されるから、車体18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、特に磁路形成部材78Bを積極的に変位させる必要はない。
【0056】
一方、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52に駆動信号yA を出力し、能動型エンジンマウント20に振動を低減し得る能動的な支持力を発生させる。
【0057】
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5にしたがって具体的に説明する。
まず、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、予め、能動型エンジンマウント20と荷重センサ64との間の振動伝達特性に応じて設定された伝達関数フィルタ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。
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 が指令信号yとして設定され、この指令信号yがアクチュエータ駆動回路25bで駆動信号yA に変換されて出力される。
【0058】
次いで、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(3)式にしたがって更新される。
【0059】
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には、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yA の出力処理を実行すべく、ステップ109に移行する。
【0060】
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、指令信号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、指令信号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。
【0061】
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、指令信号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に移行してカウンタiをインクリメントした後に、所定時間待機する。この所定時間は、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の時間である。そして、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。
【0062】
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は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。
【0063】
このような図5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20の電磁アクチュエータ52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 に相当する駆動信号yA が順番に供給される。
【0064】
この結果、励磁コイル52bに駆動信号yA に応じた磁力が発生するが、磁路形成部材78Bには、すでに永久磁石52c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52bによる磁力は永久磁石52c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。このように、永久磁石52cの磁力が強まったり弱まったりすると、可動部材78が正逆両方向に変位し、可動部材78が変位すれば、主流体室84の容積が変化し、その容積変化によって支持弾性体32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20に正逆両方向の能動的な支持力が発生するのである。
【0065】
そして、指令信号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アルゴリズムにしたがった上記(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、指令信号yに相当する駆動信号yA が能動型エンジンマウント20に供給されることによって、エンジン17から能動型エンジンマウント20を介して車体18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。
【0066】
一方、コントローラ25内では、図5に示した振動低減処理の実行中に、所定の割り込みタイミングで、図6に示す発散抑制処理が実行される。
すなわち、所定の割り込み間隔で、図6に示す処理が実行されると、まず、そのステップ121において、適応ディジタルフィルタWのフィルタ係数Wi の絶対値に基づいて、発散判定用の判定値WH を演算する。この判定値WH は、例えばフィルタ係数Wi の絶対値のうちの最大値としてもよいし、或いはそのフィルタ係数Wi の絶対値の所定個数の和としてもよい。
【0067】
次いで、ステップ122に移行し、その判定値WH が所定のしきい値Wthよりも大きいか否かを判定する。このしきい値Wthは、判定値WH が過大であるか否かを判定するためのしきい値であって、このステップ122の判定が「NO」である場合には、判定値WH は特に過大ではなく、したがってその演算根拠であるフィルタ係数Wi は、適切な振動低減制御実行中に取り得る通常の範囲内に収まっていると判断することができる。そこで、制御には特に発散傾向は認められないと判断して、ステップ123に移行し、更新カウンタtk をtk =0にリセットした後、このまま今回の発散抑制処理を終了する。
【0068】
しかし、ステップ122の判定が「YES」の場合には、判定値WH は過大であり、その演算根拠であるフィルタ係数Wi は、適切な振動低減制御実行中には取りえない大きな値に至っていると判断することができる。そこで、振動低減制御は発散傾向にあると判断し、ステップ124に移行して、更新カウンタtk をインクリメントし(tk =tk +1)、次いでステップ125で、更新カウンタtk が更新時間tk * を越えたか、つまり、判定値WH が所定のしきい値Wthよりも大きい状態が、更新時間tk * を越えて継続しているか否かを判定する。そして、tk >tk * でないときには、そのまま今回の発散抑制処理を終了し、tk >tk * であるとき、つまり、判定値WH が所定のしきい値Wthよりも大きい状態が、更新時間tk * を越えて継続しているときには、発散抑制項βk を更新する必要があると判断し、ステップ126に移行して添え字kをインクリメントしてから前記ステップ123に移行し、更新カウンタtk をリセットした後、この発散検出処理を終了する。なお、ステップ126に移行した際に添え字kがすでに最大値Kである場合には、kをインクリメントしない。
【0069】
この発散抑制処理においてステップ126が実行されると、発散抑制係数βk が増加方向(発散抑制方向)に更新されるから、上記(3)式の右辺第3項は、発散抑制係数βk が更新される前よりも大きくなる。すると、フィルタ係数Wi は、更新演算される際に原点(=0)に近づく傾向が強くなるから、制御の発散によって増大傾向にあったフィルタ係数Wi が小さくなり、それに伴って指令信号yが小さくなって、能動型エンジンマウント20で発生する制御振動が小さくなる。
【0070】
そして、発散抑制処理における発散抑制係数βk の増加方向への更新は、ステップ122の判定が「YES」でありこの状態が続く限り繰り返し行われるから、発散が有効に抑制されるようになるまで、その発散抑制係数βk は増加することになる。
【0071】
さらに、所定の割り込み間隔で、図7に示す断線検出処理が実行される。つまり、図5〜図7に示す各処理は、タイムシェアリング方式により実質的に並列に実行される。なお、この断線検出処理は、振動低減処理により算出される指令信号yに相当する駆動信号yA が、前記制御マップに規定されているしきい値の最小値よりも小さいときには異常を検出することができないから、少なくとも前記制御マップに規定されているしきい値の最小値よりも大きく、このしきい値と駆動信号yA を比較することによって異常を検出することの可能な値であるときのみ実行されるようになっており、例えば予め実験等によって検出された異常検出可能な指令信号yの最小値よりも、指令信号yが大きいときにのみ実行されるようになっている。
【0072】
まず、ステップ131で、図示しないタコメータ或いは基準信号xをもとに、現在のエンジン回転数NE を検出し、次いでステップ132に移行し、検出したエンジン回転数NE に対応するしきい値Hthを図8に示す制御マップから特定する。この制御マップは、エンジン回転数NE と、このエンジン回転数NE のときに生じる振動を低減するために必要な指令信号yに相当する駆動信号yA が出力されているとみなすことの可能なしきい値Hthとの対応を表しており、エンジン回転数NE が大きくなるほど、しきい値Hthは小さくなるように設定されている。
【0073】
次いで、ステップ133に移行し、電流モニタ部25cでモニタした駆動信号yA の所定時間当たりの最大値及び最小値を検出して最大判定値HH ,最小判定値HL として設定し、次いで、ステップ134で、判定値HH 及びHL の絶対値がしきい値Hth以上であるか否かを判定する。そして、これらを満足しないときには、ステップ135に移行して判定カウンタty をインクリメントし(ty =ty +1)、次いでステップ136に移行して、判定カウンタty が判断時間ty * を越えているか否か、つまり、判定値HH 及びHL の絶対値がしきい値Hthを下回る状態が継続して判断時間ty * を越えて生じているか否かを判定する。この判断時間ty * は、前記図6に示す発散抑制処理における更新時間tk * よりも短くなるように(ty * <tk * )設定され、例えば判断時間ty * は1秒程度,更新時間tk * は数秒程度である。
【0074】
そして、ステップ136でty >ty * でないときには、そのまま処理を終了する。そして、ty >ty * であるときには、断線異常が生じたとしてステップ137に移行し、異常が発生したことを所定の記憶領域に書き込むと共に、図5及び図6に示す振動低減処理及び発散抑制処理を中止させる等の異常時の処理を行う。そして、ステップ138に移行し、判定カウンタty をty =0にリセットした後処理を終了する。
【0075】
一方、ステップ134で、判定値HH 及びHL の絶対値がしきい値Hth以上であるときには、電磁アクチュエータ52に断線等が生じていないとして、ステップ138に移行し、判定カウンタty をty =0にリセットし処理を終了する。
【0076】
この異常検出処理が実行されると、エンジン回転数NE に応じたしきい値Hth、すなわち、振動のレベルに応じてしきい値Hthが設定され、このしきい値Hthに基づいて駆動信号yA の異常検出が行われることになる。
【0077】
つまり、図9(a)に示すように、エンジン回転数NE が低いときには、エンジン17による振動レベルが大きいから、これを抑制するための駆動信号yA はその信号値レベルが大きくなり、このとき、しきい値Hthとしては、図8の制御マップから比較的高い電流値がしきい値Hthとして設定される。逆に、エンジン回転数NE が高いときには、図9(b)に示すように、エンジン17による振動レベルが小さいからこれを抑制するための駆動信号yA はそのレベルが小さくなり、しきい値Hthとしては、図8の制御マップから比較的小さい電流値がしきい値Hthとして設定される。つまり、駆動信号yA のレベルに応じたしきい値Hthが設定されることになる。ここで、低回転時の比較的レベルの高い駆動信号yA に対してしきい値Hthが低い場合には、常に駆動信号yA がしきい値を越えることになって異常を検出できない場合がある。また、高回転時の比較的レベルの低い駆動信号yA に対してしきい値Hthが高い場合には、常に駆動信号yA がしきい値を下回ることになって常に異常と判断してしまう可能性がある。しかしながら、上記の実施の形態では、駆動信号yA のレベルに応じたしきい値Hthが設定されるから、これら異常の誤検出を回避し、的確な異常検出を行うことができる。よって、異常検出の検出精度を向上させることができる。
【0078】
また、このとき、断線検出処理における断線異常が生じたと判断するのに要する判断時間ty * を、発散抑制処理における発散が生じたと判断するのに要する時間である更新時間tk * よりも短くするようにしたから、発散抑制処理によって発散抑制項が更新される以前に断線を検出することができる。したがって、断線が生じたために振動低減制御が発散傾向となりこれに伴って発散抑制項が更新されてしまうと最終的に駆動信号yA は抑制され、これがしきい値よりも小さくなってしまうと断線検出処理による異常検出自体を行うことができなくなるが、上述のように、発散抑制項βk が更新される前に、異常判断が行われることになるから、確実に異常検出を行うことができる。
【0079】
なお、上記実施の形態においては、エンジン回転数NE に応じてしきい値Hthを段階的に変更する場合について説明したが、これに限らず連続的に変化させるようにしてもよい。
【0080】
また、上記実施の形態においては、エンジン回転数NE に応じてしきい値Hthを設定するようにした場合について説明したがこれに限らず、例えば、演算部25aで算出された指令信号yに基づいてしきい値を設定するようにしてもよい。また、発散抑制項βk が増加傾向となるほど駆動信号yA は小さくなるから、この発散抑制項βk に応じてしきい値を変更するようにしてもよく、この場合、発散抑制項βk が増加傾向つまり、添え字kがインクリメントされる毎にしきい値を低下させるようにすれば、駆動信号yA のレベルの減少に応じてしきい値が減少するから、上記と同等の作用効果を得ることができる。
【0081】
また、上記実施の形態においては、本発明における能動型振動制御装置をエンジン17から車体18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、本発明の対象はこれに限定されるものではなく、エンジン17以外で発生する振動を低減するための能動型振動制御装置であっても本発明は適用可能である。
【0082】
また、例えば騒音源としてのエンジン17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く、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指令信号yに応じてラウドスピーカを駆動させると共に、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、上記のように発散抑制処理を実行すれば、上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0083】
また、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17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様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を低減する装置等であっても、本発明は適用可能である。
【0084】
さらに、上記実施の形態では、指令信号yを生成するアルゴリズムとして同期式Filtered−X LMSアルゴリズムを適用しているが、適用可能な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−X LMSアルゴリズム等であってもよい。
【0085】
ここで、本実施の形態では、エンジン17が振動源に対応し、能動型エンジンマウント20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64が残留振動検出手段に対応し、図4のアクチュエータ駆動回路25bが駆動回路に対応し、図5の処理において、所定のサンプリング・クロックに同期してステップ104でフィルタ係数Wi を指令信号yとして出力する処理が指令信号生成手段に対応し、図5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6のステップ121及び122の処理が発散検出手段に対応し、図6のステップ126の処理が発散抑制手段に対応し、図7の処理が異常検出手段に対応し、図7のステップ131の処理がレベル検出手段に対応し、図7のステップ132の処理がしきい値設定手段に対応し、電流モニタ部25c及びこの電流モニタ部25cでモニタした駆動信号yA を、図7のステップ133で読み込む処理がモニタ手段に対応し、図7のステップ133で駆動信号yA をもとに判定値HH ,HL を算出し、ステップ134で判定値HH ,HL としきい値Hth,−Hthとをそれぞれ比較する処理が異常判断手段に対応している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【図2】能動型エンジンマウントの一例を平面視で示した図である。
【図3】図2のA−A矢視断面及びB−B矢視断面図である。
【図4】コントローラ25の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図5】振動低減処理の概要を示すフローチャートである。
【図6】発散抑制処理の一例を示すフローチャートである。
【図7】断線異常検出処理の一例を示すフローチャートである。
【図8】エンジン回転数NE としきい値Hthとの対応を表す制御マップの一例である。
【図9】本発明の動作説明に供する説明図である。
【符号の説明】
17 エンジン(振動源)
18 車体
19 パルス信号生成器(基準信号生成手段)
20 能動型エンジンマウント(制御振動源)
25 コントローラ
52 電磁アクチュエータ
64 荷重センサ(残留振動検出手段)
82 板ばね[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an active noise vibration control device that generates active control sound or control vibration and interferes with noise or vibration to reduce noise or vibration, and in particular, to control noise or control vibration. An abnormality of a control sound source or a control vibration source to be generated can be accurately detected.
[0002]
[Prior art]
As this type of conventional technique, for example, there is one described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-109946 previously proposed by the present applicant. That is, the prior art disclosed in this publication relates to an active vibration control device, and a vibration-proof support device interposed between the vibration body and the support is used as a passive liquid-filled vibration-proof device. Similar to the support device, it is possible to suppress the vibration transmitted from the vibrating body to the support body side by utilizing the resonance of the fluid traveling between the two fluid chambers. The movable member that forms a part of the partition wall of the chamber is actively displaced so that the pressure change of the fluid chamber acts on the expansion spring of the support elastic body, thereby generating an active support force and canceling the vibration. I have to.
[0003]
In other words, the movable member forming a part of the partition wall of the fluid chamber in the vibration isolating support device is elastically supported in the vibration isolating support device by the elastic member so that it can be displaced in the direction in which the volume of the fluid chamber changes, and The volume of the fluid chamber is positively changed by displacing the movable member with, for example, an electromagnetic actuator. The drive signal for driving the electromagnetic actuator is generated according to a sequential update type algorithm such as an LMS algorithm based on a reference signal indicating a vibration generation state and a residual vibration signal indicating a vibration reduction state. It was.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional apparatus as described above, there is an unsolved problem that it is difficult to accurately detect an abnormality such as a disconnection in an electromagnetic actuator for generating an active support force. There are challenges. In other words, as a method of detecting an abnormality such as disconnection, a method of disconnecting by monitoring the current signal output to the electromagnetic actuator and comparing the current signal with a threshold value to detect the presence or absence of the current signal, etc. Can be considered. Here, if the threshold value for detecting the presence / absence of the current signal is set to a small value, it is determined that the current signal is normal even if a disconnection actually occurs when noise is applied to the current signal for some reason. On the contrary, if the threshold value is set to a large value, when the drive amount of the electromagnetic actuator is small and the current signal itself is small, it is judged as a disconnection even if no disconnection actually occurs, and the detection accuracy There is a problem that will decrease. Such an unsolved problem also has an active noise control device as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-230786.
[0005]
Accordingly, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned conventional unsolved problems, and an active noise vibration control device capable of accurately detecting an abnormality.PlaceIt is intended to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an active noise and vibration control apparatus according to
[0007]
An active noise vibration control apparatus according to claim 2The abnormality detection means is configured to detect abnormality based on a drive signal to the control sound source or control vibration source and a threshold variable according to the noise or vibration level. .
Further, in the active noise vibration control apparatus according to claim 3, the abnormality detection means includes a monitor means for monitoring the drive signal, a level detection means for detecting the noise or vibration level, and the level detection means. Threshold setting means for setting a threshold according to the detection level, and abnormality determination means for making an abnormality determination based on the set threshold of the threshold setting means and the monitor signal of the monitoring means, It is characterized by providing.
[0008]
Further, according to claim 4In the active noise vibration control apparatus, the control sound source or the control vibration source is an engine, the abnormality detection means is a monitor means for monitoring the drive signal, and an engine speed detection means for detecting the engine speed. And a threshold value setting means for setting a threshold value according to the detected rotation speed of the engine speed detection means, a set threshold value of the threshold value setting means, and a monitor signal of the monitoring means And an abnormality determination means for performing abnormality determination.
The active noise and vibration control apparatus according to claim 5 is characterized in that the level of the noise or vibration is the magnitude of the divergence suppression term.
[0010]
In the first aspect of the invention, the abnormality detection means detects abnormality such as disconnection of the control sound source or the control vibration source based on the drive signal corresponding to the command signal to the control sound source or the control vibration source. Here, when an abnormality such as disconnection occurs, the drive signal corresponding to the command signal generated by the command signal generation means is not output to the control sound source or the control vibration source, and the control necessary for reducing noise or vibration is required. Since no sound or control vibration is generated, the control tends to diverge, and the divergence suppression term is changed to the divergence suppression tendency. When the divergence suppression term is changed to the divergence suppression tendency, for example, the command signal generated by the command signal generation means is suppressed to a small level, and accordingly the drive signal is suppressed to a small level, the abnormality detection itself can be performed. It may not be possible.
However, the abnormality determination time in the abnormality detection means required until it is determined that an abnormality has occurred after becoming a state in which it is concerned that an abnormality has occurred is a state in which it is feared that control has been diverged by the divergence detection means. Since it is shorter than the time required until the divergence suppression term is changed, before the divergence suppression term is changed to the divergence suppression tendency, that is, before the command signal generated by the command signal generation means is suppressed. Abnormality determination is performed, so that it is possible to perform abnormality detection.
[0011]
In the invention according to
Here, for example, when it is determined that an abnormality such as disconnection has occurred in the control sound source or the control vibration source when the drive signal to the control sound source or the control vibration source is smaller than the threshold value, If it is small, abnormalities cannot be detected accurately when noise or the like is applied to the signal line. Conversely, if the threshold value is increased, the drive signal itself is small even though it is normal. There is a possibility that it will be judged abnormal. In other words, the signal value of the drive signal to the control sound source or control vibration source changes according to the level of noise or vibration, so if a threshold value is set according to the level of noise or vibration, it is more reliable. Abnormality detection can be performed.
[0012]
Also,Claim 4In the invention according to the above, the engine speed is detected by the engine speed detecting means, and the threshold value setting means sets a threshold value corresponding to the detected speed. Then, abnormality determination is performed by comparing the set threshold value with the drive signal monitored by the monitoring means. here,For exampleThe amplitude of the engine vibration varies depending on the engine speed, and the lower the engine speed, the greater the vibration. In other words, the lower the engine speed, the greater the drive signal to the control vibration source, and the higher the engine speed, the smaller the drive signal. Therefore, the lower the engine speed, the larger the threshold value. If the threshold value is decreased as the rotation speed is higher, the threshold value is set in accordance with the magnitude of the drive signal, so that erroneous determination is avoided and accurate abnormality detection is performed. .
[0013]
In the invention according to claim 5, the magnitude of the divergence suppression term is applied as the level of noise or vibration, and abnormality detection is performed based on a threshold variable according to the magnitude of the divergence suppression term. Here, the drive signal becomes smaller as the divergence suppression term increases, and the divergence suppression term can be regarded as a value representing the level of noise or vibration. By setting, it becomes possible to obtain an appropriate threshold value.
[0015]
【The invention's effect】
According to the active noise vibration control device of the first aspect of the present invention, there is a concern that the control diverges during the abnormality determination time required until it is determined to be abnormal after becoming a state where there is a concern that abnormality has occurred. Since the processing time required for the divergence suppression term to be updated after the state is changed is detected, abnormality detection can be performed reliably.
According to the active noise and vibration control device of
[0016]
In addition, the present inventionAn active noise and vibration control apparatus according to claim 4.Therefore, a threshold value corresponding to the engine speed is set, and the abnormality determination is performed by comparing this threshold value with the drive signal to the control vibration source, so that erroneous determination of the abnormality is prevented. Accurate abnormality detection can be performed.
[0017]
Further, according to the active noise vibration control device of the fifth aspect of the present invention, since the magnitude of the divergence suppression term is applied as the noise or vibration level, an appropriate threshold value can be obtained. , It can accurately detect anomaliesThe
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic side view of a vehicle showing an example of an embodiment of an active vibration control device according to the present invention.
[0019]
First, the configuration will be described. An engine 17 mounted horizontally is supported on a
[0020]
FIG. 2 is a plan view showing the upper structure of the
[0021]
FIG. 3 shows the internal structure of the
[0022]
This
[0023]
A hollow
[0024]
A rubber support
[0025]
That is, the support
[0026]
And the lower end part of the thin support
[0027]
The
[0028]
An
[0029]
When the
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
Then, the
[0033]
A
[0034]
The
[0035]
The
A
[0036]
On the other hand, above the
[0037]
The
[0038]
A
[0039]
The partition
[0040]
Further, in order to prevent fluid from leaking from the
[0041]
Next, the vibration input damping action of the
[0042]
When the communication path from the
[0043]
On the other hand, the
[0044]
As described above, the
[0045]
Here, the idle vibration and the booming noise vibration generated in the engine 17 are mainly caused by the engine vibration of the secondary component of engine rotation being transmitted to the
[0046]
Then, the controller 25 executes a synchronous Filtered-X LMS algorithm, which is one of adaptive algorithms, based on the supplied residual vibration signal e and the reference signal x, thereby giving a command signal y to the
[0047]
Specifically, the controller 25 uses the filter coefficient Wi(I = 0, 1, 2,..., I-1: I is the number of taps) A variable adaptive digital filter W is provided, and a predetermined sampling clock is supplied from the time when the latest reference signal x is input. At intervals, the filter coefficient W of the adaptive digital filter WiAre sequentially output as the command signal y, while the filter coefficient W of the adaptive digital filter W is based on the reference signal x and the residual vibration signal e.iThe process which updates suitably is performed.
[0048]
However, in this embodiment, the following equation (1) is used as an evaluation function in the synchronous Filtered-X LMS algorithm.
Jm = {e (n)}2+ Β {y (n)}2 ...... (1)
That is, in the LMS algorithm, the filter coefficient W in the direction in which the evaluation function Jm decreases.iAs is clear from the content of the right side of the above equation (1), the filter coefficient W is updated.iAre successively updated so that the square value of the residual vibration signal e becomes smaller and the value obtained by multiplying the square value of the command signal y by β becomes smaller. Β is a coefficient referred to as a divergence suppression coefficient, and the command signal y tends to decrease as the divergence suppression coefficient β increases. That is, the divergence suppression coefficient β has an effect of suppressing divergence of control.
[0049]
The convergence coefficient is α, and the filter coefficient W is based on the evaluation function Jm expressed by the above equation (1).iWhen the update formula is obtained, the following formula (2) is obtained.
Wi(N + 1) = Wi(N) + 2αRTe (n) -2βαy (n) (2)
Therefore, if “2α” in the equation (2) is a new convergence coefficient α and “2βα” is a new divergence suppression coefficient β, the filter coefficient W of the adaptive digital filter W is obtained.iThe update formula is as shown in the following formula (3).
[0050]
Wi(N + 1) = Wi(N) + αRTe (n) -βy (n) (3)
Here, the terms with (n) and (n + 1) represent values at sampling times n and n + 1. Also, the update reference signal RTIs theoretically a value obtained by filtering the reference signal x with a transfer function filter C ^ that models the transfer function C between the
[0051]
Theoretically, the reference signal x is filtered by the adaptive digital filter W to generate the command signal y. Since the magnitude of the reference signal x is “1”, the filter coefficient WiAre sequentially output as the command signal y, the result is the same as when the filter processing result is the command signal y.
[0052]
Then, the controller 25 outputs the command signal y as described above and each filter coefficient W of the adaptive digital filter W.iOn the other hand, the divergence suppression process for suppressing the divergence of control is executed while the vibration reduction process including the update process is executed. In this embodiment, the divergence suppression process is performed using the filter coefficient W of the adaptive digital filter W.iAnd when it is determined that divergence has occurred and when it is determined that divergence has occurred, the determination value calculated based on the absolute value exceeds a predetermined threshold value. Divergence suppression coefficient βkIs updated in the direction of increasing. Specifically, the divergence suppression coefficient βkAre provided in correspondence with the subscript k (k = 1, 2,..., K), and the divergence suppression coefficient β increases as the subscript k increases.kIncreases by one step. Therefore, when divergence is detected, the subscript k is incremented (k = k + 1; however, if k = K, it is left as it is without being incremented), and the divergence suppression coefficient βkIs updated to a value larger by one level.
[0053]
Further, the controller 25 executes the vibration reduction process and the divergence suppression process, and performs a disconnection detection process for detecting disconnection of the
[0054]
FIG. 4 is a functional block diagram showing a functional configuration of the controller 25. As shown in FIG. 4, a calculation unit 25a that generates a command signal y that is a command value for driving the
[0055]
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.
That is, as a result of adjusting the resonance frequency of the fluid resonance system in the
[0056]
On the other hand, when a vibration having a frequency equal to or higher than the idle vibration frequency is input, the controller 25 executes a predetermined calculation process and sends a drive signal y to the electromagnetic actuator 52.ATo generate an active support force capable of reducing vibration in the
[0057]
This will be specifically described with reference to FIG. 5 which is a flowchart showing an outline of processing executed in the controller 25 when an idle vibration and a booming sound vibration are input.
First, after predetermined initial setting is performed in
Then, the process proceeds to step 103, and after the counter i is cleared to zero, the process proceeds to step 104 and the i-th filter coefficient W of the adaptive digital filter W.iIs set as the command signal y, and this command signal y is driven by the actuator drive circuit 25b.AIs converted to output.
[0058]
Next, the routine proceeds to step 105 where the residual vibration signal e is read. Then, the process proceeds to step 106, the counter j is cleared to zero, and then the process proceeds to step 107, where the jth filter coefficient W of the adaptive digital filter W is obtained.jIs updated according to the above equation (3).
[0059]
When the update process in
[0060]
In
[0061]
However, if the determination in
[0062]
On the other hand, if it is determined in
[0063]
As a result of repeatedly executing the processing of FIG. 5, the adaptive digital filter is applied to the
[0064]
As a result, the drive signal y is applied to the excitation coil 52b.AHowever, since the magnetic path forming member 78B has already been given a certain magnetic force by the
[0065]
Then, each filter coefficient W of the adaptive digital filter W that becomes the command signal yiAre sequentially updated according to the above equation (1) according to the synchronous Filtered-X LMS algorithm, and therefore, each filter coefficient W of the adaptive digital filter W passes after a certain amount of time has elapsed.iAfter the signal converges to the optimum value, the drive signal y corresponding to the command signal yAIs supplied to the
[0066]
On the other hand, in the controller 25, the divergence suppression process shown in FIG. 6 is executed at a predetermined interrupt timing during the execution of the vibration reduction process shown in FIG.
That is, when the processing shown in FIG. 6 is executed at a predetermined interrupt interval, first, in
[0067]
Next, the routine proceeds to step 122, where the determination value WHIs the predetermined threshold WthIt is judged whether it is larger than. This threshold WthIs the judgment value WHIs a threshold value for determining whether or not the value is excessive, and if the determination in
[0068]
However, if the determination in
[0069]
When
[0070]
And the divergence suppression coefficient β in the divergence suppression processingkSince the determination in
[0071]
Further, the disconnection detection process shown in FIG. 7 is executed at a predetermined interrupt interval. That is, the processes shown in FIGS. 5 to 7 are executed substantially in parallel by the time sharing method. The disconnection detection process is performed by using a drive signal y corresponding to the command signal y calculated by the vibration reduction process.AIs smaller than the minimum threshold value defined in the control map, an abnormality cannot be detected. Therefore, the abnormality is at least larger than the minimum threshold value defined in the control map. Threshold value and drive signal yAIs executed only when the value is such that an abnormality can be detected by comparing the two, for example, the command signal is smaller than the minimum value of the command signal y capable of detecting an abnormality detected in advance by experiments or the like. It is executed only when y is large.
[0072]
First, at step 131, based on a tachometer or a reference signal x (not shown), the current engine speed NEAnd then the routine proceeds to step 132 where the detected engine speed NEThreshold H corresponding tothIs identified from the control map shown in FIG. This control map shows the engine speed NEAnd this engine speed NEThe drive signal y corresponding to the command signal y necessary to reduce the vibration generated at the time ofAThat can be regarded as being outputthAnd the engine speed NEThe greater the value, the threshold HthIs set to be smaller.
[0073]
Next, the process proceeds to step 133, and the drive signal y monitored by the current monitor unit 25c.AThe maximum judgment value H is detected by detecting the maximum value and the minimum value per predetermined time.H, Minimum judgment value HLThen, in
[0074]
In
[0075]
On the other hand, at
[0076]
When this abnormality detection process is executed, the engine speed NEThreshold H according tothThat is, the threshold value H depends on the vibration level.thIs set and this threshold HthDrive signal y based onAAnomaly detection is performed.
[0077]
That is, as shown in FIG.EWhen the engine speed is low, the vibration level by the engine 17 is large, and the drive signal y for suppressing thisAHas a large signal value level, and at this time, the threshold value HthAs shown in the control map of FIG.thSet as Conversely, engine speed NE9 is high, as shown in FIG. 9B, since the vibration level by the engine 17 is small, the drive signal y for suppressing this is shown.AIs reduced to the threshold HthAs shown in the control map of FIG.thSet as That is, the drive signal yAThreshold H according to the level ofthWill be set. Here, the drive signal y having a relatively high level at the time of low rotationAThreshold H forthAlways low when the drive signal yAMay exceed the threshold and an abnormality may not be detected. Further, the drive signal y having a relatively low level at the time of high rotationAThreshold H forthDrive signal y is alwaysAMay fall below the threshold value and always be considered abnormal. However, in the above embodiment, the drive signal yAThreshold H according to the level ofthTherefore, erroneous detection of these abnormalities can be avoided and accurate abnormality detection can be performed. Therefore, the detection accuracy of abnormality detection can be improved.
[0078]
At this time, a determination time t required to determine that a disconnection abnormality has occurred in the disconnection detection process.y *Is the update time t that is the time required to determine that divergence has occurred in the divergence suppression processingk *Therefore, the disconnection can be detected before the divergence suppression term is updated by the divergence suppression process. Therefore, when the disconnection occurs, the vibration reduction control tends to diverge, and the divergence suppression term is updated accordingly.AIf this becomes smaller than the threshold value, the abnormality detection itself by the disconnection detection process cannot be performed, but as described above, the divergence suppression term βkSince the abnormality determination is performed before is updated, abnormality detection can be reliably performed.
[0079]
In the above embodiment, the engine speed NEThreshold H depending onthHowever, the present invention is not limited to this and may be changed continuously.
[0080]
In the above embodiment, the engine speed NEThreshold H depending onthHowever, the present invention is not limited to this. For example, the threshold value may be set based on the command signal y calculated by the calculation unit 25a. Also, the divergence suppression term βkDrive signal yASince this becomes smaller, this divergence suppression term βkThe threshold value may be changed according to the divergence suppression term β in this case.kIf the threshold is lowered every time the subscript k is incremented, the drive signal yASince the threshold value decreases as the level decreases, the same effect as described above can be obtained.
[0081]
In the above embodiment, the active vibration control apparatus according to the present invention is applied to a vehicle active vibration control apparatus that reduces vibration transmitted from the engine 17 to the
[0082]
Further, for example, an active noise control device that reduces noise transmitted from the engine 17 as a noise source to the vehicle interior may be used. When such an active noise control device is used, a control sound is generated in the vehicle interior. A loudspeaker as a control sound source and a microphone as a residual noise detecting means for detecting residual noise in the passenger compartment, and according to a command signal y obtained by the same arithmetic processing as in the above embodiments While driving the loudspeaker, each filter coefficient W of the adaptive digital filter W with the output of the microphone as the residual noise signal eiIf the divergence suppression process is executed as described above and used in the update process, the same effects as those in the above embodiment can be obtained.
[0083]
Further, the application target of the present invention is not limited to a vehicle, and is an active vibration control device, an active noise control device for reducing periodic vibrations and noises other than the engine 17, an aperiodic vibration control device, and the like. It can be applied to active vibration control devices and active noise control devices for reducing random vibration and noise (random noise), and the same effects as those of the above embodiments can be obtained regardless of the application target. Can play. For example, the present invention can be applied to a device that reduces vibration transmitted from a machine tool to a floor or a room.
[0084]
Furthermore, in the above embodiment, the synchronous Filtered-X LMS algorithm is applied as an algorithm for generating the command signal y. However, the applicable algorithm is not limited to this, and for example, a normal Filtered-X An X LMS algorithm or the like may be used.
[0085]
Here, in the present embodiment, the engine 17 corresponds to the vibration source, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of an active engine mount in a plan view.
3 is a cross-sectional view taken along arrows AA and BB in FIG. 2;
4 is a functional block diagram showing a functional configuration of a controller 25. FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing an outline of vibration reduction processing;
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of divergence suppression processing.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a disconnection abnormality detection process.
FIG. 8: Engine speed NEAnd threshold HthIt is an example of the control map showing a correspondence with.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the operation of the present invention.
[Explanation of symbols]
17 Engine (vibration source)
18 body
19 Pulse signal generator (reference signal generating means)
20 Active engine mount (control vibration source)
25 controller
52 Electromagnetic actuator
64 Load sensor (residual vibration detection means)
82 leaf spring
Claims (5)
前記騒音又は振動の発生状態を表す基準信号を生成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、
前記基準信号を前記適応ディジタルフィルタでフィルタ処理して前記制御音源又は制御振動源を駆動する指令信号を生成する指令信号生成手段と、
前記指令信号を駆動信号に変換して前記制御音源又は制御振動源に出力する駆動回路と、
適応アルゴリズムにしたがって設定され且つ制御の発散抑制作用を有する発散抑制項を含む更新式にしたがって、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、
制御の発散を検出する発散検出手段と、
この発散検出手段が制御の発散を検出した場合に前記発散抑制項を発散抑制方向に変化させる発散抑制手段と、を備えた能動型騒音振動制御装置において、
前記制御音源又は制御振動源への前記駆動信号に基づいて異常の発生を検出する異常検出手段を備え、異常が発生したと懸念される状態となってから異常が発生したと判断されるまでに要する前記異常検出手段での異常判断時間を、前記制御が発散したと懸念される状態となってから前記発散抑制項が更新されるまでに要する所要時間よりも短くしたことを特徴とする能動型騒音振動制御装置。A control sound source or a control vibration source capable of generating a control sound or control vibration that interferes with noise or vibration emitted from a noise source or vibration source;
A reference signal generating means for generating a reference signal representing the occurrence state of the noise or vibration;
Residual noise detection means or residual vibration detection means for detecting the noise or vibration after the interference and outputting as residual noise signal or residual vibration signal;
An adaptive digital filter with variable filter coefficients;
Command signal generating means for generating a command signal for driving the control sound source or the control vibration source by filtering the reference signal with the adaptive digital filter;
A drive circuit that converts the command signal into a drive signal and outputs the drive signal to the control sound source or the control vibration source;
Filter coefficient updating means for updating the filter coefficient of the adaptive digital filter according to an update equation set according to an adaptive algorithm and including a divergence suppression term having a control divergence suppression function;
Divergence detection means for detecting divergence of control;
In the active noise vibration control device comprising the divergence suppression means that changes the divergence suppression term in the divergence suppression direction when the divergence detection means detects the divergence of the control,
An abnormality detection means for detecting the occurrence of an abnormality based on the drive signal to the control sound source or the control vibration source is provided, and it is determined that an abnormality has occurred after becoming a state of concern that an abnormality has occurred. An active type characterized in that an abnormality determination time required by the abnormality detecting means is shorter than a time required until the divergence suppression term is updated after the control is diverged. Noise vibration control device.
前記異常検出手段は、前記駆動信号をモニタするモニタ手段と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、当該エンジン回転数検出手段の検出回転数に応じてしきい値を設定するしきい値設定手段と、当該しきい値設定手段の設定しきい値と前記モニタ手段のモニタ信号とに基づいて異常判断を行う異常判断手段と、を備えることを特徴とする請求項1記載の能動型騒音振動制御装置。The control sound source or the control vibration source is an engine,
The abnormality detection means sets a threshold value in accordance with a monitor means for monitoring the drive signal, an engine speed detection means for detecting the engine speed, and a detected speed of the engine speed detection means. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a threshold setting unit; and an abnormality determination unit that performs an abnormality determination based on a set threshold value of the threshold setting unit and a monitor signal of the monitoring unit. Active noise vibration control device.
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