JP4077383B2 - 能動型振動騒音制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、能動型振動騒音制御装置に関し、より具体的には自動車の車室や航空機の客室などの振動あるいは騒音（あるいは振動による騒音）に対して相殺信号（音または振動）を出力し、それとの干渉によって振動あるいは騒音を効果的に低減するように制御する装置に関する。

かかる能動型振動騒音制御装置としては、デジタル信号処理技術を用いてスピーカなどから騒音を相殺する信号を出力させ、マイクロフォンなどが設置されている受聴位置（評価点）での騒音を低減する装置が提案されている（例えば特許文献１および２参照）。
特表平１−５０１３４４号公報（図１など） 特開平６−３３２４７７号公報（図１など）

特許文献１記載の技術は、自動車の車室や航空機の客室などの閉空間に相殺信号出力手段であるスピーカと、誤差信号検出手段であるマイクロフォンを複数個配置し、車室などの閉空間全域にわたって騒音を低減するように構成している。

即ち、この種の振動騒音制御装置は、適応型フィルタを用いたフィードフォワード制御を採用し、基本的にマイクロフォンの設置位置において、騒音と相殺信号との干渉による残留振動騒音を示す誤差信号が最小となるように、相殺信号をスピーカから発生させるものであるため、マイクロフォンから離間した場所では騒音を十分に低減することができない不都合がある。

従って、特許文献１に記載の技術は、マイクロフォンを複数個設置し、それぞれのマイクロフォンで検出された誤差信号の総和が最小となるように制御することにより、騒音が低減可能な制御領域を点から空間へと拡張して閉空間全域にわたって騒音を低減可能としている。

しかしながら、乗員の耳元で騒音を低減したいという要求から、一般にマイクロフォンはルーフ内面（天井）あるいはシートバック（座席背面）に配設されるため、マイクロフォンの個数を増やすことは、部品点数の増加はもとより、マイクロフォンまでの煩雑な配線作業の増加を招くと共に、適応型フィルタのフィルタ係数の更新演算負荷を増大させ、コストアップの要因となっていた。

一方、特許文献２では、マイクロフォンの設置位置（評価点）以外の位置でも、騒音を低減する技術が提案されている。特に、その図１には、アダプティブフィルタ２（適応型フィルタ）と第２スピーカ６ｂとの間にフィルタ回路（ＦＩＲ）５を設け、そのフィルタ回路のフィルタ係数を、マイクロフォン１ｂ（誤差検出手段）から第２スピーカが制御する点（Ａ点）までの伝達特性Ｇとすることで、第２スピーカ６ｂの出力によってマイクロフォン設置位置以外の制御点（Ａ点）における騒音を低減する技術が提案されている。即ち、自動車の車室を例に取ると、特許文献２記載の技術は、前席用マイクロフォンを用いるだけで、後席の制御点（Ａ点）でも騒音を低減する技術を開示している。

しかしながら、特許文献２に開示される振動騒音制御装置にあっては、ＦＩＲフィルタ３のフィルタ係数として第１スピーカ６ａからマイクロフォン１ｂまでの伝達特性Ｃが設定されていると共に、第２スピーカ６ｂから制御点（Ａ点）までの伝達特性も同一の特性Ｃで近似されているものの、フィルタ回路５のフィルタ係数としてはマイクロフォン１ｂから制御点（Ａ点）までの伝達特性Ｇが設定されているのみであるため、実際には第２スピーカ６ｂから出力された出力音の影響を受けてマイクロフォン１ｂの設置位置において効果的に騒音を低減できないと共に、制御点（Ａ点）においても第１スピーカ６ａから出力された出力音の影響を受けて効果的に騒音を低減できないという不都合があった。

換言すれば、特許文献２の図１に開示される振動騒音制御装置にあっては、第１スピーカ６ａから制御点（Ａ点）までの伝達特性、あるいは第２スピーカ６ｂからマイクロフォン１ｂの設置位置までの伝達特性、いわゆるクロス項がフィルタ回路５のフィルタ係数に勘案されていないため、効果的に騒音を低減できないという不都合があった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、誤差信号検出手段であるマイクロフォンの個数を減少させて上記した部品点数の増加、マイクロフォンまでの煩雑な配線作業の増加および適応型フィルタのフィルタ係数の更新演算負荷の増加を回避する一方、マイクロフォンの個数の減少前で得られたのと同等の騒音低減可能領域を確保するようにした振動騒音制御装置を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、振動源あるいは騒音源から発生する振動あるいは騒音の周波数から選択される調波の基準信号を生成する基準信号生成手段と、前記基準信号に基づいて制御信号を出力する適応型フィルタと、前記制御信号に基づいて前記振動あるいは騒音を相殺するための相殺信号を出力する複数個の相殺信号出力手段と、評価点における前記相殺信号と前記振動あるいは騒音との干渉による残留振動騒音を誤差信号として検出する誤差信号検出手段と、前記基準信号の周波数に対応した前記振動あるいは騒音の、前記相殺信号出力手段から前記誤差信号検出手段までの伝達特性を示す補正値で前記基準信号を補正して参照信号を生成する補正フィルタと、前記誤差信号と前記参照信号に基づいて前記誤差信号が最小となるように前記適応型フィルタのフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段とからなる能動型振動騒音制御装置において、前記制御信号を所定値で補正する補償フィルタを備えると共に、前記相殺信号出力手段を、前記制御信号を前記相殺信号として出力する第１相殺信号出力手段と、前記補償フィルタで補正された制御信号を前記相殺信号として出力する第２相殺信号出力手段とから構成し、さらに前記補正フィルタの補正値を、前記第１相殺信号出力手段から前記誤差信号検出手段までの伝達特性と、前記第２相殺信号出力手段から前記誤差検出手段までの伝達特性と前記所定値との積とを加算して得られる和とすると共に、前記所定値は、前記相殺信号が出力されないときの前記評価点から、前記評価点から離間した位置に設定される模擬評価点までの伝達特性をｑ、前記第１相殺信号出力手段から前記誤差信号検出手段までの伝達特性をｃ００、前記第１相殺信号出力手段から前記模擬評価点までの伝達特性をｃ０１、前記第２相殺信号出力手段から前記誤差信号検出手段までの伝達特性をｃ１０、前記第２相殺信号出力手段から前記模擬評価点までの伝達特性をｃ１１とするとき、（ｃ０１−ｑ・ｃ００）／（ｑ・ｃ１０−ｃ１１）で求められるように構成した。

請求項２にあっては、振動源あるいは騒音源から発生する振動あるいは騒音の周波数から選択される調波の基準信号を生成する基準信号生成手段と、前記基準信号に基づいて制御信号を出力する適応型フィルタと、前記制御信号に基づいて前記振動あるいは騒音を相殺するための相殺信号を出力する複数個の相殺信号出力手段と、評価点における前記相殺信号と前記振動あるいは騒音との干渉による残留振動騒音を誤差信号として検出する誤差信号検出手段と、前記基準信号の周波数に対応した前記振動あるいは騒音の、前記相殺信号出力手段から前記誤差信号検出手段までの伝達特性を示す補正値で前記基準信号を補正して参照信号を生成する補正フィルタと、前記誤差信号と前記参照信号に基づいて前記誤差信号が最小となるように前記適応型フィルタのフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段とからなる能動型振動騒音制御装置において、前記制御信号を所定値で補正する補償フィルタを備えると共に、前記相殺信号出力手段を、前記制御信号を前記相殺信号として出力する第１相殺信号出力手段と、前記補償フィルタで補正された制御信号を前記相殺信号として出力する第２相殺信号出力手段とから構成し、さらに前記補正フィルタの補正値を、前記第１相殺信号出力手段から前記誤差信号検出手段までの伝達特性と、前記第２相殺信号出力手段から前記誤差検出手段までの伝達特性と前記所定値との積とを加算して得られる和とすると共に、前記評価点から離間した位置に設定される模擬評価点での模擬誤差信号を検出し、前記誤差信号検出手段によって検出される誤差信号と前記模擬誤差信号との和が最小となるような前記第１相殺信号出力手段と前記第２相殺信号出力手段の相殺信号比を求め、前記求めた相殺信号比を前記所定値とする如く構成した。

請求項１に係る能動型振動騒音制御装置にあっては、適応型フィルタから出力される制御信号を所定値（フィルタ係数）で補正する補償フィルタを備えると共に、相殺信号出力手段を、制御信号を相殺信号として出力する第１相殺信号出力手段と、補償フィルタの所定値で補正された制御信号を相殺信号として出力する第２相殺信号出力手段とから構成し、さらに補正フィルタの補正値を、第１相殺信号出力手段から誤差信号検出手段までの伝達特性と、第２相殺信号出力手段から誤差信号検出手段までの伝達特性と所定値との積とを加算して得られる和としたので、伝達特性としてクロス項を考慮することとなり、第１相殺信号出力手段からの相殺信号と第２相殺信号出力手段からの相殺信号とで評価点の誤差信号が最小となるように適応型フィルタのフィルタ係数が逐次更新されることから、評価点において最良の振動騒音抑制性能を得ることが可能となり、誤差信号検出手段であるマイクロフォンの個数を減少させて上記した部品点数の増加、マイクロフォンまでの煩雑な配線作業の増加および適応型フィルタのフィルタ係数の更新演算負荷の増加を回避する一方、評価点においては確実に振動あるいは騒音を低減することができる。

また、第１相殺信号出力手段と第２相殺信号出力手段との出力比を示す、補償フィルタの所定値が（ｃ０１−ｑ・ｃ００）／（ｑ・ｃ１０−ｃ１１）で求められる如く構成したので、両出力手段の出力比が、模擬評価点での誤差信号を最小とするような値となり、疑似的に２つの誤差信号検出手段を用いるような制御装置を構築することができ、評価点のみならず、模擬評価点でも誤差信号が最小となるように振動あるいは騒音を抑制することができる。

請求項２に係る能動型振動騒音制御装置にあっては、適応型フィルタから出力される制御信号を所定値（フィルタ係数）で補正する補償フィルタを備えると共に、相殺信号出力手段を、制御信号を相殺信号として出力する第１相殺信号出力手段と、補償フィルタの所定値で補正された制御信号を相殺信号として出力する第２相殺信号出力手段とから構成し、さらに補正フィルタの補正値を、第１相殺信号出力手段から誤差信号検出手段までの伝達特性と、第２相殺信号出力手段から誤差信号検出手段までの伝達特性と所定値との積とを加算して得られる和としたので、伝達特性としてクロス項を考慮することとなり、第１相殺信号出力手段からの相殺信号と第２相殺信号出力手段からの相殺信号とで評価点の誤差信号が最小となるように適応型フィルタのフィルタ係数が逐次更新されることから、評価点において最良の振動騒音抑制性能を得ることが可能となり、誤差信号検出手段であるマイクロフォンの個数を減少させて上記した部品点数の増加、マイクロフォンまでの煩雑な配線作業の増加および適応型フィルタのフィルタ係数の更新演算負荷の増加を回避する一方、評価点においては確実に振動あるいは騒音を低減することができる。また、補償フィルタの所定値が上記の如く求められるように構成したので、請求項１と同様、両出力手段の出力比が、模擬評価点での誤差信号を最小とするような値となって疑似的に２つの誤差信号検出手段を用いるような制御装置を構築することができ、評価点のみならず、模擬評価点でも誤差信号が最小となるように振動あるいは騒音を抑制することができる。

尚、上記で「振動あるいは騒音」および「振動騒音」とは、振動、騒音、振動による騒音の中の少なくともいずれかを含む意味で使用する。

以下、添付図面に即してこの発明に係る能動型振動騒音制御装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る能動型振動騒音制御装置を全体的に示す概略図であり、自動車に搭載された状態を示す。図１はその自動車の平面図、図２は側面図である。このように、第１実施例に係る能動型振動騒音制御装置は、自動車の車室における騒音を低減する場合を例に取る。

図１および図２において、符合１０はその自動車、具体的には４輪自動車を示し、自動車１０の進行方向前部にはガソリンを燃料とする４気筒４サイクル内燃機関（騒音源。以下「エンジン」という）１２が搭載される。自動車１０においてエンジン１２の搭載位置の後方は区画され、車室１０ａが形成される。車室１０ａは気密に形成され、閉空間を構成する。

車室１０ａ内には、能動型振動騒音制御装置１４が搭載される。能動型振動騒音制御装置１４は、コントローラ１６と、前席の両側のドアパネル１０ｂ内に格納された１組（２個）のスピーカ（相殺信号出力手段）２０ｆ１，２０ｆ２と、後席の後方のリアトレイに配置された１組（２個）のスピーカ（相殺信号出力手段）２０ｒ１，２０ｒ２と、前席の中央の直上位置のルーフ内装材（図示せず）に埋設された１個のマイクロフォン（誤差信号検出手段）２２を備える。

コントローラ１６はマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ，メモリ、カウンタなど（図示せず）を備える。コントローラ１６は前席前方のインストルメントパネル（図示せず）内に収容される。エンジン１２にはエンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）１８が接続され、点火信号あるいはクランク角センサの出力からエンジン回転数ＮＥを示すパルス（ＮＥパルス）信号を生成してコントローラ１６に送出する。

コントローラ１６は、入力したパルス信号からエンジン回転数ＮＥ、即ち、騒音源（エンジン１２）から発生する騒音の周波数（ＮＥ、基本波）から選択された調波（高調波）の、例えば第２高調波からなる周波数の基準信号（正弦波）を生成する。尚、車室内騒音の支配要因はこもり音であり、その周波数は４気筒エンジンにあってはエンジン回転数ＮＥのほぼ２倍、６気筒エンジンにあってはそのほぼ３倍に相当する。従って、調波は搭載エンジンの気筒数に応じて生成される。尚、こもり音は、シリンダ内のガス燃焼によって発生するエンジンの振動が車体に伝達し、車体のパネルが励振されて放射される音である。

マイクロフォン２２はケーブル（線２４で模式的に示す）を介してコントローラ１６に接続され、騒音（後述する誤差信号）を検出（収録）し、検出値をコントローラ１６に送る。コントローラ１６は、それら入力に基づいて後述するように適応フィルタなどを用い、騒音を打ち消す（低減する）ように制御信号を算出し、２組（４個）のスピーカ２０への駆動信号に変換し、ケーブル（線２６で模式的に示す）を介して２組（４個）のスピーカ２０に出力し、よってスピーカ２０から相殺信号を出力させる。その場合、前席側の１組のスピーカ２０ｆ１，２０ｆ２に出力される駆動信号は共通（同一）とされると共に、後席側の１組のスピーカ２０ｒ１，２０ｒ２に出力される駆動信号も共通（同一）とされる。

尚、マイクロフォン２２の検出値（出力）は実際には増幅器、帯域フィルタおよびＡ／Ｄ変換器を介してコントローラ１６に入力されるが、図１および図２などで図示を省略する。また、コントローラ１６とスピーカ２０の間にもＤ／Ａ変換器、ローパスフィルタおよび増幅器が介挿されるが、同様に図示を省略する。

４個のスピーカ２０は、車載のオーディオ装置（図示せず）のスピーカと兼用するように構成される。具体的には、オーディオ装置のオーディオヘッドユニット（図示せず）に駆動信号の入力端子を設けてコントローラ１６に接続し、コントローラ１６がオーディオ装置のメインアンプ（図示せず）を介してスピーカ２０を駆動するようにした。

さらに、この実施例に係る能動型振動騒音制御装置の構成あるいは動作を説明する。

図３は、その構成あるいは動作をコントローラ１６の中心に示すブロック図である。同図において、コントローラ１６の構成あるいは動作は、そのメモリに格納されたプログラムのアルゴリズムを機能的に示したものである。また、図４は図３の等価ブロック図である。

図示の如く、この制御装置は、騒音源から発生する騒音の周波数から選択される調波の周波数からなる基準信号Ｘを生成する基準信号生成手段１６ａと、前記基準信号Ｘに基づいて制御信号Ｙ０を出力する適応フィルタ（適応型フィルタ）１６ｂと、前記制御信号に基づいて前記騒音を相殺するための相殺信号を出力する２組（複数）のスピーカ（相殺信号出力手段）２０ｆ（２０ｆ１，２０ｆ２）、２０ｒ（２０ｒ１，２０ｒ２）と、前席中央直上位置（評価点）における前記相殺信号と前記騒音との干渉による残留振動騒音を誤差信号ｅとして検出する１個のマイクロフォン（誤差信号検出手段）２２と、前記基準信号Ｘの周波数に対応した前記騒音の、前記スピーカ（相殺信号出力手段）２０から前記マイクロフォン（誤差信号検出手段）２２までの伝達特性（信号伝達特性）を示す補正値ｃで前記基準信号を補正して参照信号ｒを生成する補正フィルタ１６ｃと、前記誤差信号ｅと前記参照信号ｒに基づいて前記誤差信号が最小となるように前記適応フィルタ１６ｂのフィルタ係数Ｗを逐次更新する適応アルゴリズム（ＬＭＳ。フィルタ係数更新手段）１６ｄとからなると共に、前記制御信号を所定値（フィルタ係数）Ｆで補正する補償フィルタ１６ｅを備える。

図示の構成にあっては、エンジン回転に同期した、より具体的には前記したこもり音の周波数と同一の周波数からなる正弦波を基準信号Ｘとして生成し、適応フィルタ１６ｂにより、その位相と振幅を変換して制御信号Ｙ０として出力させる。適応フィルタ１６ｂのフィルタ係数Ｗは、予め実験により求められてパラメータとして前記したメモリ内に格納され、車室１０ａ内の音響特性をモデル化することで設計される補正フィルタ１６ｃの出力（参照信号ｒ）と、マイクロフォン２２により検出される誤差信号ｅから、ｅの二乗値が最小となるように、適応アルゴリズム１６ｄによって更新される。制御信号に基づいてスピーカ２０が駆動され、車室１０ａの内部の騒音が低減される。

このように、図示の構成にあっては、マイクロフォン２２からの誤差信号（騒音信号）の二乗値が最小となるように動作する適応フィードフォワード制御を採用する。即ち、エンジン回転数ＮＥに基づいて騒音（こもり音）の周波数を推定し、それに同期した基準信号を内部生成し、適応デジタルフィルタを用いて騒音（こもり音）打ち消し信号（即ち、制御信号）に変換する。その打ち消し信号が、オーディオシステムと共用したメインアンプおよびスピーカ２０より車室１０ａの内部に発せられ、騒音（こもり音）を低減あるいは消音するように構成される。

この制御装置にあって特徴的なことは、スピーカ（相殺信号出力手段）２０を、制御信号Ｙ０に基づいた値を相殺信号として出力する前席側のスピーカ（第１相殺信号出力手段）２０ｆと、補償フィルタ１６ｅで補正された制御信号Ｙ１、より具体的には適応フィルタ１６ｂのフィルタ係数Ｗを補償フィルタ１６ｅのフィルタ係数（所定値）Ｆで補正した制御信号Ｙ１に基づいた値を前記相殺信号として出力する後席側のスピーカ（第２相殺信号出力手段）２０ｒとから構成し、さらに補正フィルタ１６ｃの補正値（フィルタ係数）ｃを、前席側のスピーカ（第１相殺信号出力手段）２０ｆからマイクロフォン（誤差信号検出手段）２２までの伝達特性ｃ００と、後席側のスピーカ（第２相殺信号出力手段）２０ｒからマイクロフォン（誤差信号検出手段）２２までの伝達特性ｃ１０と前記所定値Ｆとの積（Ｆ・ｃ１０）とを加算して得られる和（＝ｃ００＋Ｆ・ｃ１０）とするように構成した。

尚、図において、ｃの頭部に付されるハットは推定値であることを示すが、記載では省略する。また、添え字（ｎ）は離散系のサンプル番号、即ち、コントローラ１６の制御周期を示すが、同様に記載では原則として省略する。

上記について図１６を参照して説明する。

同図は特許文献１記載の技術を図１の構成に当てはめ、後席側にもマイクロフォン２２０を追加した場合のスピーカ・マイクロフォン間の伝達特性を示すブロック図である。

図１６において、前席側の騒音（こもり音）をｄ０とし、後席側の騒音（こもり音）をｄ１とすると、各スピーカから各マイクロフォンまでの伝達特性は図示のように表すことができ、それに基づいて上で述べたのと同様の適応デジタルフィルタを用いた適応フィードフォワード制御アルゴリズムに従い、それぞれのマイクロフォンで検出された誤差信号の総和が最小となるように制御することにより、車室１０ａの全域にわたって騒音を低減することができる。

しかしながら、この構成にあっては、冒頭で述べたように、部品点数の増加、マイクロフォンまでの煩雑な配線作業の増加および適応型フィルタのフィルタ係数の更新演算負荷の増加などの不都合が生じる。

他方、特許文献２には前席側のマイクロフォン１ｂを用いるだけで後席の制御点（Ａ点。図１６のマイクロフォン２２０の設置位置）でも騒音を低減する技術が開示されているが、ＦＩＲフィルタ３のフィルタ係数として前席側のスピーカ６ａからマイクロフォン１ｂ（図１６では２２）までの伝達特性Ｃが設定されていると共に、後席側のスピーカ６ｂから制御点（Ａ点）までの伝達特性も同一の特性Ｃで近似されているものの、フィルタ回路５のフィルタ係数としてはマイクロフォン１ｂから制御点（Ａ点）までの伝達特性Ｇが設定されているのみであるため、換言すれば、前席側のスピーカ６ａから後席側の制御点（Ａ点）までの伝達特性、あるいは後席側のピーカ６ｂから前席側のマイクロフォン１ｂの設置位置までの伝達特性、いわゆるクロス項（図１６にｃ０１，ｃ１０で示す）がＦＩＲフィルタ３のフィルタ係数に勘案されていないため、効果的に騒音を低減できないという不都合があった。

従って、図３および図４に示す、この実施例に係る能動型振動騒音制御装置にあっては、誤差信号検出手段であるマイクロフォンの個数を減少させて上記した部品点数の増加、マイクロフォンまでの煩雑な配線作業の増加および適応型フィルタのフィルタ係数の更新演算負荷の増加を回避する一方、評価点ではマイクロフォンの個数を減少する前に得られたのと同等の騒音低減可能領域を確保するようにした。

以下それについて説明する。

マイクロフォンを２個備えた従来技術（特許文献１）の構成をブロック図で示すと、図１７のように表すことができる。それに対し、この実施例に係る制御装置においては、図３および図４に示す如く、マイクロフォンの個数を減少して１個としているが、その図３および図４の構成を、図１７に対比したブロック図とすると、図５のようになる。

図５において、補正フィルタ１６ｃのフィルタ係数（補正値）ｃが適応フィルタ１６ｂの出力から適応アルゴリズム１６ｄまでの伝達特性を示すものとすると共に、前に述べたように前席スピーカ２０ｆの入力（適応フィルタ１６ｂの出力）をＹ０、後席スピーカ２０ｒの入力をＹ１、前席スピーカ２０ｆからマイクロフォン２２までの伝達特性をｃ００、後席スピーカ２０ｒからマイクロフォン２２までの伝達特性をｃ１０、補償フィルタ１６ｅの所定値（フィルタ係数）をＦとすると、マイクロフォン２２に到達したときの前席スピーカ２０ｆからの相殺信号Ｙ′０は、Ｙ′０＝ｃ００・Ｙ０となる。また、マイクロフォン２２に到達したときの後席スピーカ２２ｒからの相殺信号Ｙ′１は、Ｙ′１＝ｃ１０・Ｙ１となる。

適応アルゴリズム１６ｄには、マイクロフォン２２で前記各相殺信号が加算された信号が入力されるので、適応アルゴリズム１６ｄの入力信号は、以下で示される。
Ｙ′０＋Ｙ′１＝ｃ００・Ｙ０＋ｃ１０・Ｙ１ （１）
ここで、Ｙ１＝Ｆ・Ｙ０から、（１）式は以下のように変形することができる。
ｃ００・Ｙ０＋ｃ１０・Ｙ１＝ｃ００・Ｙ０＋ｃ１０・Ｆ・Ｙ０
＝Ｙ０・（ｃ００＋Ｆ・ｃ１０） （２）
故に、ｃは次式のように示すことができる。
ｃ＝（ｃ００＋Ｆ・ｃ１０） （３）

このように、この実施例に係る制御装置にあっては、補正フィルタ１６ｃの補正値ｃを、前席側のスピーカ（第１相殺信号出力手段）２０ｆからマイクロフォン（誤差信号検出手段）２２までの伝達特性ｃ００と、後席側のスピーカ（第２相殺信号出力手段）２０ｒからマイクロフォン（誤差信号検出手段）２２までの伝達特性ｃ１０と補償フィルタ１６ｅのフィルタ係数である所定値Ｆとの積（ｃ１０・Ｆ）とを加算して得られる和（ｃ００＋ｃ１０・Ｆ）とするように構成した。

次いで、補償フィルタ１６ｅのフィルタ係数（所定値）Ｆの算出について図６を用いて説明する。

図６は、スピーカ・マイクロフォン間の伝達特性を示す、図１６と同様な説明図である。従来技術（特許文献２）の欠点がクロス項を考慮しない点にあるとすると、次式に示す如く、前席側の相殺信号が伝達特性（クロス項ｃ０１）により後席に到達した信号を、後席側の相殺信号で打ち消すように、所定値Ｆを算出することで、前席側の騒音を低減する際に後席側に発生する騒音（増音）を抑制することができる。
Ｆ＝−ｃ０１／ｃ１１ （４）

即ち、後席の補償フィルタ１６ｅのフィルタ係数（所定値）Ｆは、スピーカ２０ｆ（第１相殺信号出力手段）から、マイクロフォン２２の設置位置（評価点）から離間した位置に設定される模擬評価点１６ｆ（図１６に示す従来技術における第２のマイクロフォン２２０の設置位置）までの伝達特性ｃ０１と、スピーカ２０ｒ（第２相殺信号出力手段）から模擬評価点１６ｆまでの伝達特性ｃ１１の比に基づいて定められるように設定することで、模擬評価点１６ｆにおいて、スピーカ２０ｆからの相殺信号をスピーカ２０ｒからの相殺信号で打ち消すことができ、後席側に発生する騒音（増音）を抑制することができる。

ここで、この実施の形態に係る制御装置が前提とする適応制御について図７を参照して概説すると、図７において、未知システムをＰ、求めたい値をＷ（即ち、適応フィルタ１６ｂのフィルタ係数）、スピーカ・マイクロフォン間の信号伝達特性をＣとするとき、誤差信号ｅは図示のように表わすことができる。また、その平均２乗誤差の傾きΔは、図７に示す式のように表わすことができる。よって次の（５）式の演算を繰り返して最適解に近づけるように制御すれば良い。尚、μはステップサイズパラメータ（微小値）を示す。
Ｗ（ｎ＋１）＝Ｗ（ｎ）−μ・ｅ（ｎ）・Ｃ・Ｘ（ｎ） （５）

このような適応制御に基づき、図３または図４に示す構成において、こもり音の周波数に対応して生成される基準信号Ｘは伝達特性ｃに乗算されて参照信号ｒが生成される。参照信号ｒは誤差信号ｅとステップサイズパラメータμと乗算され、よって得た積を適応フィルタ１６ｂのフィルタ係数Ｗ（図７の求めたい値に相当）の今回値から減算することで、その次回値が算出され、適応フィルタ１６ｂのフィルタ係数が更新される。具体的には、適応アルゴリム１６ｄによって誤差信号ｅが最小となるように適応フィルタ１６ｂのフィルタ係数が逐次更新される。適応フィルタ１６ｂの出力（制御出力）Ｙ０を基にしてスピーカ２０ｆ，２０ｒが駆動され、こもり音との干渉によって残留騒音がマイクロフォン２２で検出される。尚、図４において２個の適応フィルタ１６ｂのフィルタ係数Ｗは同一とする。

この実施例に係る能動型振動騒音制御装置は上記の如く、適応フィルタ１６ｂから出力される制御信号Ｙ０をフィルタ係数（所定値）Ｆで補正する補償フィルタ１６ｅを備えると共に、スピーカ２０を、制御信号Ｙ０を相殺信号として出力する前席側のスピーカ（第１相殺信号出力手段）２０ｆと、補償フィルタ１６ｅのフィルタ係数（所定値）Ｆで補正された制御信号Ｙ１を相殺信号として出力する後席側のスピーカ（第２相殺信号出力手段）２０ｒとから構成し、さらに補正フィルタ１６ｃの補正値を、スピーカ（第１相殺信号出力手段）２０ｆからマイクロフォン（誤差信号検出手段）２２までの伝達特性ｃ００と、スピーカ２０ｒからマイクロフォン２２までの伝達特性ｃ１０とフィルタ係数（所定値）Ｆとの積とを加算して得られる和としたので、誤差信号検出手段であるマイクロフォンの個数を減少、より具体的には２個から１個に減少させることができ、前記した部品点数の増加、マイクロフォンまでの煩雑な配線作業の増加および適応フィルタ１６ｂのフィルタ係数の更新演算負荷の増加を回避することができる。

即ち、後席用のマイクロフォン、それとコントローラ１６とを結合するハーネス、それらの取り付け作業工程、コントローラ１６の内部の後席用マイクロフォンの電源回路およびアンプ・フィルタ回路などを不要とすることができる。さらに、コントローラ１６に掛かる処理量も軽減することができ、その分だけ低性能で低コストなマイクロコンピュータで実現することができる。

さらに、補償フィルタ１６ｅのフィルタ係数（所定値）Ｆは、スピーカ２０ｆから、マイクロフォン２２の設置位置（評価点）から離間した位置に設定される模擬評価点１６ｆまでの伝達特性ｃ０１と、スピーカ２０ｒから模擬評価点１６ｆまでの伝達特性ｃ１１の比に基づいて定められるように構成したので、模擬評価点１６ｆにおいて、スピーカ２０ｆからの相殺信号をスピーカ２０ｒからの相殺信号で打ち消すことができ、スピーカ２０ｆによって後席側に発生する騒音（増音）を抑制することができる。

さらに、補正フィルタ１６ｃの補正値をｃ＝ｃ００＋ｃ１０・Ｆとしたことで、スピーカ２０ｆからの相殺信号と、スピーカ２２ｒからの相殺信号とで評価点（マイクロフォン２２の設置位置）の誤差信号が最小となるように、適応フィルタ１６ｂのフィルタ係数Ｗが逐次更新されるため、評価点において最良の騒音抑制性能を得ることができる。以上から、マイクロフォン２２の個数の減少前で得られたのとほぼ同等の騒音低減可能領域を確保することができる。

次いで、この発明の第２実施例に係る能動型振動騒音制御装置について説明する。

第２実施例に係る能動型振動騒音制御装置においては、補正フィルタ１６ｃのフィルタ係数（伝達特性）ｃと補償フィルタ１６ｅのフィルタ係数（特性。所定値に相当）Ｆを周波数ごとに求めておいてメモリ内に格納しておき、基準信号Ｘの周波数で検索自在とするようにした。

以下それについて説明すると、従来技術（特許文献１）においては図３に関して説明したのと同様の適応デジタルフィルタを用いた適応フィードフォワード制御アルゴリズムに従い、マイクロフォンで検出された誤差信号の操作が最小となるように制御して騒音を低減あるいは消音している。

この従来技術においてはマイクロフォンの個数の問題に加え、音または振動を時間領域で考えているため、ＦＩＲフィルタを用い、フィルタ係数演算としてベクトルの乗算に相当する畳み込み演算を多用することから、高性能で高コストな演算プロセッサが必要となるなどの不都合があった。そこで、この実施例に係る制御装置にあっては音または振動を周波数領域で考え、フィルタ係数を求めることで演算量を低減し、一層低性能で低コストの演算プロセッサでも実現できるようにした。

以下説明すると、こもり音はエンジン回転に同期しているため、周波数幅の狭い、換言すれば正弦波に近い波形を備えることから、その周波数のこもり音は正弦波（ｓｉｎ）とそれに直交する余弦波（ｃｏｓ）との和で表わすことができ、従って、図８に示す複素平面上において、こもり音は直交する信号を用い、ａ′・ｃｏｓ（２πｆｔ）＋ｊ・ｂ′・ｓｉｎ（２πｆｔ）と表わすことができる（ｆ：こもり音の周波数）。

こもり音を正弦波（ｓｉｎ）とそれに直交する余弦波（ｃｏｓ）との和で表わすと、それに対応して生成される基準信号も同様に正弦波と余弦波に分解して表わされ、その制御アルゴリズムは、図９に示すようになる。

図示の構成において、余弦波成分と正弦波成分は信号伝達特性ｃとそれぞれ乗算されて参照信号ｒａ、ｒｂが生成される。参照信号は誤差信号ｅとステップサイズパラメータμと乗算され、よって得た積を適応フィルタ１６ｂのフィルタ係数Ｗａ，Ｗｂ（図３のＷに相当）の今回値から減算することで、Ｗａ，Ｗｂの次回値が算出され、適応フィルタ１６ｂのフィルタ係数が更新される。適応フィルタ１６ｂの出力（制御出力）Ｙは図示のように加算段で加算され、よって得た加算値に基づいてスピーカ２０が駆動され、こもり音との干渉によって残留騒音がマイクロフォン２２で検出される。

この手法は、狭帯域の周波数のこもり音の除去に使用されるノッチフィルタを適応制御アルゴリズムに利用し、直交する信号の係数に相当するフィルタ係数Ｗａ，Ｗｂをデジタル信号処理によってエンジン回転数の変化に追従させる手法であり、ＳＡＮ（Single-frequency Adaptive Notch）と呼ばれる手法である。

図８から明らかな如く、実軸と虚軸上の基準信号としてＲＸ信号（基準余弦波信号）とＲＹ信号（基準正弦波信号）を用いれば、打ち消し音信号は同様に、ＲＸ信号の係数をａ、虚軸上のＲＹ信号の係数をｂとする２つの係数を持つベクトルで表現できることが分かる。

以上より、図７の平均２乗誤差の傾きΔを求める式のＣ・Ｘの演算処理を削減するために、スピーカ２０からマイクロフォン２２までの伝達特性ｃを周波数分析し、前記したように制御したい周波数ｆ、即ち、基準信号の周波数ｆで検索自在とテーブル値として保存する。その場合、周波数ｆにおける伝達特性ｃは、以下のように、ｊを虚数単位として複素数表現を用いて表わすことができる（大文字はベクトル行列であることを示す）。
Ｃ（ｆ）＝ＣＲ（ｆ）＋ｊ・ＣＩ（ｆ） （６）
尚、上式で、ＣＲ（ｒ）：周波数ｆの音の伝達特性の余弦波成分、ＣＩ（ｆ）：周波数ｆの音の伝達特性の正弦波成分を示す。

よって、ｃ・Ｘは、以下のようになる。
ｃ・Ｘ＝Ｃ（ｆ）・［ＲＸ（ｆ）＋ｊ・ＲＹ（ｆ）］
＝［ＣＲ（ｆ）＋ｊ・ＣＩ（ｆ）］・［ＲＸ（ｆ）＋ｊ・ＲＹ（ｆ）］
＝ＣＲ（ｆ）ＲＸ（ｆ）＋ｊ・ＣＩ（ｆ）・ＲＸ（ｆ）
＋ｊ・ＣＲ（ｆ）・ＲＹ（ｆ）−ＣＩ（ｆ）・ＲＹ（ｆ）
＝［ＣＲ（ｆ）ＲＸ（ｆ）−ＣＩ（ｆ）・ＲＹ（ｆ）］
＋ｊ・［ＣＲ（ｆ）・ＲＹ（ｆ）＋ＣＩ（ｆ）・ＲＸ（ｆ）］ （７）

ここで、図９を参照し、伝達特性を考慮した信号である参照信号の実部をｒａ、虚部をｒｂとすると、それらは以下のように示される。
ｒａ＝ＣＲ（ｆ）・ＲＸ（ｆ）−ＣＩ（ｆ）・ＲＹ（ｆ） （８）
ｒｂ＝ＣＲ（ｆ）・ＲＹ（ｆ）−ＣＩ（ｆ）・ＲＸ（ｆ） （９）

（８）（９）式を用いた制御ブロック線図を図１０に示す。また、特性ｃの周波数ごとのテーブル特性を図１１に示す（図中、ＣＲが実部（余弦波成分）を、ＣＩが虚部（正弦波成分）を示す）。

ここで、ＳＡＮを用いた手法を簡単に説明する。エンジン回転数ＮＥに基づいて制御したい周波数ｆを決定すると共に、基準信号として周波数ｆの基準余弦波信号（ｃｏｓ（２πｆｔ）＝ＲＸ）および基準正弦波信号（ｓｉｎ（２πｆｔ）＝ＲＹ）を生成する。また、決定された周波数ｆに応じて図１１に示すテーブルからＣＲおよびＣＩを読み込む（検索）すると共に、（８）（９）式を用いて参照信号ｒａ、ｒｂを生成する。そして、各参照信号ｒａ，ｒｂと誤差信号ｅから（５）式を用い、基準余弦波信号用適応フィルタ１６ｂ１のフィルタ係数Ｗａと、基準正弦波信号用適応フィルタ１６ｂ２のフィルタ係数Ｗｂを求める。各適応フィルタ１６ｂ１，１６ｂ２からの制御信号を加算した後、前席スピーカ２０ｆ１，２０ｆ２から相殺信号として出力する。このようなＳＡＮ手法を取り入れることにより、畳み込み演算を行うことなく、少ない乗算と加算で、フィルタ係数を算出することができてコントローラ１６の演算負荷を低減することができる。

同様に、補償フィルタ１６ｅのフィルタ係数Ｆも周波数領域で設計すれば、次式のように複素数で表現することができる。
Ｆ（ｆ）＝ＦＲ（ｆ）＋ｊ・ＦＩ（ｆ） （１０）

この後席補償フィルタ１６ｅのフィルタ係数Ｆもｃと同じように、周波数ｆに対するテーブル値とし、図１２に示す如く、実部ＦＲ（余弦波成分）と虚部ＦＩ(正弦波成分)に分けて保存し、生成された基準信号の周波数ｆに応じた値を検索して演算に用いることとする。これにより、補償フィルタ１６ｅをＦＩＲフィルタで構成する必要がなくなり、上記したのと同様、畳み込み演算を行うことなく、少ない乗算と加算で後席スピーカ２０ｒ１，２０ｒ２に出力すべき補正された制御信号を算出することができる。

図１０に示す構成を説明すると、エンジン（騒音源）から発生する騒音の周波数ｆから選択される調波、例えば４気筒エンジンであれば第２高調波が選択され、それに対応して余弦波（ｃｏｓ）と正弦波（ｓｉｎ）の２種の成分で表現される周波数の基準信号が基準信号生成手段１６ａで生成される。

生成された基準信号の周波数に対応する周波数の補正フィルタ１６ｃのフィルタ係数（伝達特性）Ｃの実部ＣＲと虚部ＣＩが図１１に示すテーブルから検索され、適応フィルタ１６ｂ１に関して検索値はそれぞれ余弦波成分と正弦波成分と乗算され、よって得た積は減算段１６ｇで差が算出されて参照信号ｒａが生成される。適応アルゴリズム１６ｄ１ではその参照信号ｒａと誤差信号ｅに基づいて前記したように適応フィルタ１６ｂ１のフィルタ係数Ｗａを更新する。

同時に、適応フィルタ１６ｂ２に関して検索値はそれぞれ余弦波成分と正弦波成分と乗算され、よって得た積は加算段１６ｈで和が算出されて参照信号ｒｂが生成される。適応アルゴリズム１６ｄ２ではその参照信号ｒｂと誤差信号ｅに基づいて前記したように適応フィルタ１６ｂ２のフィルタ係数Ｗｂを更新する。適応フィルタ１６ｂ１，１６ｂ２の出力（制御信号）は加算段１６ｉで加算され、よって得た和に基づいて前席側のスピーカ２０ｆの駆動信号が生成され、相殺信号として出力される。この基準信号から生成される相殺信号とこもり音との干渉によって生じる残留振動騒音はマイクロフォン２２で誤差信号ｅとして検出され、適応アルゴリズム１６ｄ１，１６ｄ２に入力される。

他方、生成された基準信号の周波数に対応する補償フィルタ１６ｅのフィルタ係数Ｆの実部ＦＲと虚部ＦＩが図１２に示すテーブルから検索され、検索値はそれぞれ余弦波成分と正弦波成分と乗算され、よって得た積も減算段１６ｊで差が算出され、その差に適応フィルタ１６ｂ１のフィルタ係数Ｗａが乗じられる。

同時に、検索値が余弦波成分と正弦波成分と乗算されて得た積は加算段１６ｋで加算されて和が算出され、その和に適応フィルタ１６ｂ２のフィルタ係数Ｗｂが乗じられる。フィルタ係数Ｆが乗算された（補正された）適応フィルタ１６ｂ１，１６ｂ２の出力（制御信号）は加算段１６ｌで加算され、よって得た和に基づいて後席側のスピーカ２０ｒの駆動信号が生成され、相殺信号として出力される。

第２実施例に係る能動型騒音振動は上記の如く、補正フィルタ１６ｃのフィルタ係数に相当する伝達特性ｃと、補償フィルタ１６ｅのフィルタ係数Ｆとを基準信号Ｘの周波数に応じてテーブル検索自在にコントローラ１６のメモリ内に格納するようにしたので、第１実施例で述べた効果に加え、コントローラ１６の演算負荷を軽減させることができ、例えば８ビット程度の一層低性能で低コストのマイクロコンピュータを用いて実現することができる。

次いで、この発明の第３実施例に係る能動型振動騒音制御装置について説明する。

先に参照したスピーカ・マイクロフォン間の伝達特性を示す図６および図１６を参照して第３実施例に係る能動型振動騒音制御装置、より具体的にはその補償フィルタ１６ｅのフィルタ係数Ｆの設計手法を説明する。

第１実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第３実施例にあっては、前後席のこもり音の分布を利用してフィルタ係数Ｆを設計するようにした。第１実施例におけるフィルタ係数Ｆの設計手法にあっては前席のこもり音を低減する際に後席に発生する増音の抑制が可能となるに止まるが、第３実施例の手法によると、前後席のこもり音の低減が可能となる。

以下説明すると、先に触れた図１６において、誤差信号ｅは、以下の（１１）（１２）式で表わされる。図６、図１６および式で、Ｙ０，Ｙ１，Ｙ″１は、スピーカに入力される制御信号を示す。
ｅ０＝ｃ００・Ｙ０＋ｃ１０・Ｙ１＋ｄ０ （１１）
ｅ１＝ｃ０１・Ｙ０＋ｃ１１・Ｙ１＋ｄ１ （１２）

マイクロフォン２２が設置される評価点から、後席用マイクロフォン２２０が設置される模擬評価点１６ｆまでの伝達特性をｑとすると、次式を得ることができる。
ｄ１＝ｑ・ｄ０ （１３）
ｅ１＝ｑ・ｅ０ （１４）
従って、（１１）（１２）（１３）（１４）式から、次式を得ることができる。
Ｙ０（ｃ０１−ｑ・ｃ００）＝Ｙ１（ｑ・ｃ１０−ｃ１１） （１５）

図６から、Ｆ＝Ｙ″１／Ｙ０であり、また、Ｙ″１＝Ｙ１となるように制御できれば、マイクロフォンの個数を減らしても消音領域が変わらないため、模擬評価点においても消音効果が期待できる能動型振動騒音制御装置となり得る。

従って、求めるフィルタ係数Ｆは、式（１５）から次式のように表わすことができる。
Ｆ＝Ｙ″１／Ｙ０
＝Ｙ１／Ｙ０
＝（ｃ０１−ｑ・ｃ００）／（ｑ・ｃ１０−ｃ１１） （１６）

第３実施例に係る能動型振動騒音制御装置にあっては、前席側のスピーカ２０ｆ（第１相殺信号出力手段）と後席側スピーカ２０ｒ（第２相殺信号出力手段）との出力比を示す、補償フィルタ１６ｅの所定値Ｆが上記のように求められる如く構成したので、第１実施例で述べた効果に加え、両スピーカ２０ｒ，２０ｆの出力比（相殺信号比）が、模擬評価点１６ｆでの誤差信号を最小とするような値となり、疑似的に２つのマイクロフォンを用いるような制御装置を構築することができ、マイクロフォン２２の設置位置の評価点のみならず、模擬評価点１６ｆでも誤差信号が最小となるように振動あるいは騒音を抑制することができる。

次いで、この発明の第４実施例に係る能動型振動騒音制御装置について説明する。

図１３は、第４実施例に係る能動型振動騒音制御装置の構成を示す、図４と同様のブロック図である。

第４実施例においては、補償フィルタ１６ｅの設計時、後席側にもマイクロフォン２２０を一時的に配置し、そのときのコントローラ１６の出力比（スピーカの制御信号比）Ｙ１／Ｙ０をコントローラ出力比測定器３０で測定し、測定した出力比に基づいて補償フィルタ１６ｅのフィルタ係数（所定値）Ｆを設定するようにした。従って、補償フィルタ１６ｅの特性が決定され、制御装置として完成した後は、後席側のマイクロフォン２２０は除去される。

このように、第４実施例に係る能動型振動騒音制御装置においては、前席側のマイクロフォン２２の設置位置である評価点から離間した位置に設定される模擬評価点１６ｆにマイクロフォン２２０を一時的に設置してその位置での誤差信号（模擬誤差信号）を検出し、マイクロフォン（誤差信号検出手段）２２によって検出される誤差信号ｅと模擬誤差信号との和が最小となるようなコントローラ１６の出力比（スピーカ２０ｆ（第１相殺信号出力手段）とスピーカ２０ｒ（第２相殺信号出力手段）の制御信号比）（Ｙ１／Ｙ０）を求め、その求めた制御信号比を補償フィルタ１６ｅのフィルタ係数（所定値）Ｆとする如く構成した。

これにより、第１実施例で述べた効果に加え、第３実施例と同様、両スピーカ２０の出力比が、模擬評価点１６ｆでの誤差信号を最小とするような値となり、疑似的に２つのマイクロフォンを用いるような制御装置を構築することができ、評価点のみならず、模擬評価点１６ｆでも誤差信号が最小となるように騒音を抑制することができる

次いで、この発明の第５実施例に係る能動型振動騒音制御装置について説明する。

図１４は、第５実施例に係る能動型振動騒音制御装置を示す、図２と同様の車両の側面図である。

第５実施例において、コントローラ１６にはエンジンＥＣＵ（電子制御ユニット）１８からエンジン回転数ＮＥを示すパルス信号が入力されると共に、エンジン１０の付近に配置された振動検出センサ３２からエンジン１２の振動を示す検出値が入力される。

コントローラ１６においては、エンジン回転数ＮＥに基づいて生成される基準信号から参照信号を生成し、振動検出センサ３２から検出される誤差信号（振動）が最小となるように駆動信号を決定し、バイブレータなどのアクチュエータを内蔵したエンジンマウント３４を駆動する。それにより、振動が打ち消されて低減し、振動あるいは振動に起因して生じる騒音を効果的に低減することができる。尚、コントローラ１６の残余の構成および動作は、図３などに示すものと異ならない。

次いで、この発明の第６実施例に係る能動型振動騒音制御装置について説明する。

図１５は、第６実施例に係る能動型振動騒音制御装置を示す、図５と同様のブロック図である。

従前の実施例にあっては、２個のスピーカ（出力）と２個の適応フィルタと２個のマイクロフォンを備えた構成を、２個のスピーカ（出力）と１個の適応フィルタと１個のマイクロフォンとするようにしたが、第６実施例においては３個のマイクロフォンを備えた場合にその個数を減らすようにした。

図１８は、３個のマイクロフォンを備えた従来技術の構成を示すブロック図である。図示の構成にあっては、３個のスピーカ２０ａ，２０ｂ，２０ｃに対応して３個のマイクロフォン２２，２２０，２２２が設けられる。この場合、３個の適応フィルタを逐次更新するための伝達係数は、以下のように表わされる。
ｃ０＝ｃ００＋ｃ０１＋ｃ０２
ｃ１＝ｃ１０＋ｃ１１＋ｃ１２
ｃ２＝ｃ２０＋ｃ２１＋ｃ２２ （１７）

それに対し、図１５に示す第６実施例に係る構成にあっては、３個目のマイクロフォン２２２を除去するようにしたので、２個の適応フィルタを逐次更新するための伝達係数は、以下のように表わされる。
ｃ０＝ｃ００＋ｃ０１＋Ｆ０（ｃ２０＋ｃ２１）
ｃ１＝ｃ１０＋ｃ１１＋Ｆ１（ｃ２０＋ｃ２１） （１８）

このように、第６実施例に係る制御装置も、騒音源から発生する騒音の周波数から選択される調波の周波数からなる基準信号Ｘを生成する基準信号生成手段（図示せず）と、前記基準信号Ｘに基づいて制御信号Ｙ０，Ｙ１を出力する適応フィルタ（適応型フィルタ）１６ｂ１，１６ｂ２と、前記制御信号に基づいて前記騒音を相殺するための相殺信号を出力する３組（複数）のスピーカ（相殺信号出力手段）２０ａ，２０ｂ，２０ｃと、評価点における前記相殺信号と前記騒音との干渉による残留振動騒音を誤差信号ｅとして検出する２個のマイクロフォン（誤差信号検出手段）２２，２２０と、前記基準信号Ｘの周波数に対応した前記騒音の、前記スピーカ２０から前記マイクロフォン２２，２２０までの伝達特性（信号伝達特性）を示す補正値ｃで前記基準信号を補正して参照信号ｒ０，ｒ１を生成する補正フィルタ１６ｃ１，１６ｃ２と、前記誤差信号ｅと前記参照信号ｒに基づいて前記誤差信号が最小となるように前記適応フィルタ１６ｂのフィルタ係数Ｗ０，Ｗ１を逐次更新する適応アルゴリズム（ＬＭＳ。フィルタ係数更新手段）１６ｄ１，１６ｄ２とからなると共に、前記制御信号を所定値Ｆ（フィルタ係数Ｆ０，Ｆ１）で補正する補償フィルタ１６ｅ１，１６ｅ２を備える。

また、スピーカ２０を、制御信号Ｙ０，Ｙ１に基づいて相殺信号として出力するスピーカ（第１相殺信号出力手段）２０ａ，２０ｂと、補償フィルタ１６ｅ１，１６ｅ２で補正された制御信号Ｙ″０，Ｙ″１の和である制御信号Ｙ２を前記相殺信号として出力するスピーカ２０ｃとから構成し、さらに補正フィルタ１６ｃ１，１６ｃ２の補正値（フィルタ係数）ｃ０，ｃ１を、スピーカ（第１相殺信号出力手段）２０ａ，２０ｂからマイクロフォン（誤差信号検出手段）２２，２２０までの伝達特性ｃ００＋ｃ０１、ｃ１０＋ｃ１１、スピーカ（第２相殺信号出力手段）２０ｃからマイクロフォン（誤差信号検出手段）２２，２２０までの伝達特性（ｃ２０＋ｃ２１）と前記所定値Ｆとの積（Ｆ０・（ｃ２０＋ｃ２１）、Ｆ１・（ｃ２０＋ｃ２１））とを加算して得られる和とするように構成した。尚、残余の構成および効果は、従前の実施例と異ならない。

尚、第１、第３、第４および第５実施例において、後席側のマイクロフォンを除去する場合を例にとってこの発明を説明したが、第２実施例のように周波数領域を考慮すれば時間遅れという概念がなくなるので、前席側のマイクロフォンを除去する場合にも妥当する。さらに、第６実施例において３個以上のマイクロフォンが設置される場合に、その個数を２個に減少させる場合を説明したが、この発明は４個以上のマイクロフォンが設置される場合にその個数を減少させる場合にも妥当することは言うまでもない。

さらに、自動車の車室内の振動あるいは騒音を低減する場合を例にとってこの発明を、説明したが、この発明は航空機の客室などの振動あるいは騒音を低減する場合にも妥当する。

この発明の第１実施例に係る能動型振動騒音制御装置を全体的に示す概略図であり、自動車に搭載された状態における自動車の平面図である。 図１に示す自動車の側面図である。 図１に示す制御装置の構成あるいは動作をそのコントローラを中心に示すブロック図である。 図３の等価ブロック図である。 図３および図４の等価ブロック図である。 図３などに示すスピーカ・マイクロフォン間の伝達特性を示す説明図である。 図１に示す制御装置が前提とする適応制御を説明する説明図である。 この発明の第２実施例に係る能動型振動騒音制御装置において騒音（こもり音）を直交する信号で表わした場合の説明図である。 図８に示す信号に基づいて生成される基準信号に基づいて行われる制御アルゴリズムを示すブロック図である。 第２実施例に係る能動型振動騒音制御装置の構成あるいは動作をコントローラを中心に示す、図９に示す制御アルゴリズムをより具体的に示すブロック図である。 図１０の制御アルゴリズムで使用される補正フィルタのフィルタ特性Ｃの周波数ごとのテーブル特性を示す説明図である。 図１０の制御アルゴリズムで使用される補償フィルタのフィルタ係数Ｆの周波数ごとのテーブル特性を示す説明図である。 この発明の第４実施例に係る能動型振動騒音制御装置の構成を示す、図４と同様のブロック図である。 この発明の第５実施例に係る能動型振動騒音制御装置を示す、図２と同様の車両の側面図である。 この発明の第６実施例に係る能動型振動騒音制御装置の構成を示す、図５と同様のブロック図である。 従来技術におけるスピーカ・マイクロフォン間の伝達特性を示す、図６に類似する説明図である。 図１６の従来技術の構成を示すブロック図である。 図１５に示す第６実施例の構成に対比される従来技術の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 自動車
１０ａ 車室
１２ 内燃機関（エンジン）
１４ 能動型振動騒音制御装置
１６ コントローラ
１６ａ 基準信号生成手段
１６ｂ 適応フィルタ（適応型フィルタ）
１６ｃ 補正フィルタ
１６ｄ 適応アルゴリズム（フィルタ係数更新手段）
１６ｅ 補償フィルタ
１６ｆ 模擬評価点
２０ スピーカ（相殺信号出力手段）
２０ｆ 前席側スピーカ（第１相殺信号出力手段）
２０ｒ 後席側スピーカ（第２相殺信号出力手段）
２２ マイクロフォン（誤差信号検出手段）

Claims (2)

1. 振動源あるいは騒音源から発生する振動あるいは騒音の周波数から選択される調波の基準信号を生成する基準信号生成手段と、前記基準信号に基づいて制御信号を出力する適応型フィルタと、前記制御信号に基づいて前記振動あるいは騒音を相殺するための相殺信号を出力する複数個の相殺信号出力手段と、評価点における前記相殺信号と前記振動あるいは騒音との干渉による残留振動騒音を誤差信号として検出する誤差信号検出手段と、前記基準信号の周波数に対応した前記振動あるいは騒音の、前記相殺信号出力手段から前記誤差信号検出手段までの伝達特性を示す補正値で前記基準信号を補正して参照信号を生成する補正フィルタと、前記誤差信号と前記参照信号に基づいて前記誤差信号が最小となるように前記適応型フィルタのフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段とからなる能動型振動騒音制御装置において、前記制御信号を所定値で補正する補償フィルタを備えると共に、前記相殺信号出力手段を、前記制御信号を前記相殺信号として出力する第１相殺信号出力手段と、前記補償フィルタで補正された制御信号を前記相殺信号として出力する第２相殺信号出力手段とから構成し、さらに前記補正フィルタの補正値を、前記第１相殺信号出力手段から前記誤差信号検出手段までの伝達特性と、前記第２相殺信号出力手段から前記誤差検出手段までの伝達特性と前記所定値との積とを加算して得られる和とすると共に、前記所定値は、前記相殺信号が出力されないときの前記評価点から、前記評価点から離間した位置に設定される模擬評価点までの伝達特性をｑ、前記第１相殺信号出力手段から前記誤差信号検出手段までの伝達特性をｃ００、前記第１相殺信号出力手段から前記模擬評価点までの伝達特性をｃ０１、前記第２相殺信号出力手段から前記誤差信号検出手段までの伝達特性をｃ１０、前記第２相殺信号出力手段から前記模擬評価点までの伝達特性をｃ１１とするとき、（ｃ０１−ｑ・ｃ００）／（ｑ・ｃ１０−ｃ１１）で求められることを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
2. 振動源あるいは騒音源から発生する振動あるいは騒音の周波数から選択される調波の基準信号を生成する基準信号生成手段と、前記基準信号に基づいて制御信号を出力する適応型フィルタと、前記制御信号に基づいて前記振動あるいは騒音を相殺するための相殺信号を出力する複数個の相殺信号出力手段と、評価点における前記相殺信号と前記振動あるいは騒音との干渉による残留振動騒音を誤差信号として検出する誤差信号検出手段と、前記基準信号の周波数に対応した前記振動あるいは騒音の、前記相殺信号出力手段から前記誤差信号検出手段までの伝達特性を示す補正値で前記基準信号を補正して参照信号を生成する補正フィルタと、前記誤差信号と前記参照信号に基づいて前記誤差信号が最小となるように前記適応型フィルタのフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段とからなる能動型振動騒音制御装置において、前記制御信号を所定値で補正する補償フィルタを備えると共に、前記相殺信号出力手段を、前記制御信号を前記相殺信号として出力する第１相殺信号出力手段と、前記補償フィルタで補正された制御信号を前記相殺信号として出力する第２相殺信号出力手段とから構成し、さらに前記補正フィルタの補正値を、前記第１相殺信号出力手段から前記誤差信号検出手段までの伝達特性と、前記第２相殺信号出力手段から前記誤差検出手段までの伝達特性と前記所定値との積とを加算して得られる和とすると共に、前記評価点から離間した位置に設定される模擬評価点での模擬誤差信号を検出し、前記誤差信号検出手段によって検出される誤差信号と前記模擬誤差信号との和が最小となるような前記第１相殺信号出力手段と前記第２相殺信号出力手段の相殺信号比を求め、前記求めた相殺信号比を前記所定値とすることを特徴とする能動型振動騒音制御装置。

Images