JP4792302B2 - 周期性信号の適応制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動発生源から発生される周期性信号に対して該周期性信号に同期する適応信号を加えることにより、周期性信号が対象評価点に及ぼす影響を能動的に除去し、対象評価点における振動を低減する周期性信号の適応制御装置に関するものである。

従来、適応制御装置に関しては、例えば、特開２００５−３０９６６２号公報に開示されたものがある。当該公報には、振動発生源から発生される信号に対して、適応信号を加えた場合の差分演算値をゼロにするようにすることが記載されている。

このような差分演算値をゼロにするような適応制御装置によれば、確かに、振動発生源から対象評価点までの伝達経路が一つのみの場合には、対象評価点における振動をゼロにするようにすることができる。

しかし、振動発生源から対象評価点までの伝達経路が複数存在する場合に、複数の伝達経路のうち一の伝達経路の振動に対して適応制御装置を適用すると、以下のような問題が生じる。

第１に、仮に適応制御を適用しない場合には、複数の伝達経路を介して伝達された振動が、相互に打ち消し合うことで、結果的に対象評価点における振動が低減することがある。このような場合に、一の伝達経路に対して適応制御装置を適用すると、一の伝達経路の振動は低減するため、他の伝達経路の振動を打ち消すように作用しない。その結果、却って対象評価点における振動が大きくなるおそれがある。

第２に、複数の伝達経路を介して伝達される振動が、それぞれ周波数毎に対象評価点への寄与の割合が異なることがある。例えば、一の伝達経路に対して適応制御装置を適用する場合に、当該一の伝達経路の振動の寄与が高い周波数においては、対象評価点における振動を大きく低減することができる。しかし、他の周波数帯においては、一の伝達経路に対して適用制御装置を適用したとしても、対象評価点における振動をそれほど低減することができない場合がある。そうすると、周波数毎に振動の低減量が異なるため、周波数の変化に対して振動の変化割合が大きくなることがある。つまり、振動の山谷のギャップが大きくなる。このような変化は、人にとって違和感を受ける。

また、近年、振動・騒音などを利用して音色作りが注目されている。しかし、従来の適応制御装置を適用すると、対象評価点における振動・騒音をゼロにするようにしているので、音色作りを行う際には新たに振動を発生させることが必要となる。そのため、エネルギー効率が非常に悪い。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、周期性信号に対して適応信号を加えた場合に、その残差が意図的にゼロにならないようにすることができる周期性信号の適応制御装置を提供することを目的とする。

本発明の周期性信号の適応制御装置は、振動発生源から発生される周期性信号に対して該周期性信号に同期する適応信号を加えることにより、周期性信号が所定の伝達経路を経由して対象評価点に及ぼす影響を能動的に低減する周期性信号の適応制御装置である。ここで、所定の伝達経路は、第１伝達経路及び前記第１伝達経路と異なる第２伝達経路を含む。そして、周期性信号の適応制御装置は、周期性信号のうち特定周波数成分の角振動数に基づき、第１振幅フィルタ係数及び第１位相フィルタ係数を構成成分に含む適応信号を第１伝達経路中に発生させる適応信号発生部と、第１伝達経路中のうち適応信号発生部と対象評価点との間に位置する第１観測点において、周期性信号に対して適応信号を所定の第１伝達特性を介して加えることにより生じる第１の残差を検出する第１残差検出部と、少なくとも角振動数に応じた振幅目標値を含む第１観測点の周期性の残差目標値であって、角振動数および第２伝達経路の伝達特性に基づき残差目標値を設定する観測点目標値設定部と、角振動数、第１の残差及び残差目標値に基づき第１振幅フィルタ係数及び第１位相フィルタ係数を更新する第１フィルタ係数更新部とを備えることを特徴とする。

本発明の周期性信号の適応制御装置によれば、周期性の残差目標値を用いて第１振幅フィルタ係数及び第１位相フィルタ係数を更新している。そして、更新された各フィルタ係数を用いた適応信号が発生される。つまり、第１観測点における残差をゼロにするのではなく、第１観測点における残差が残差目標値になるように、適応信号発生部が適応信号を発生している。ここで、残差目標値は、振幅目標値を振幅とする周期性の信号である。従って、振動発生源から対象評価点までの伝達経路が複数存在する場合に、却って対象評価点における振動が大きくなることを抑制することができ、且つ、振動の山谷のギャップを小さくすることができる。さらに、音色作りを行う際に、残差目標値に相当する信号を利用することができるので、エネルギー効率が向上する。

また、残差目標値は、角振動数に応じた位相目標値を含むようにしてもよい。すなわち、この場合の残差目標値は、角振動数に応じた振幅目標値及び位相目標値を含むことになる。つまり、第１観測点における残差目標値の位相が、振動発生源から発生される周期性信号の位相に対して異ならせることができる。

例えば、振動発生源から対象評価点までの伝達経路が複数存在する場合に、一の伝達経路を介して伝達された振動の位相と、他の伝達経路を介して伝達された振動の位相とは、異なることがある。そして、一の伝達経路を介して伝達される振動に対して適応信号を発生した場合に、一の伝達経路における第１観測点の残差の位相が、他の伝達経路を介して伝達される振動の位相に一致させることが最も望ましい。そこで、残差目標値に位相目標値を含ませることで、第１観測点における残差の位相を適宜調整することができる。従って、確実に、複数の伝達経路が存在する場合に、対象評価点における振動を抑制するように制御できる。

ここで、残差目標値に振幅目標値を含む場合には、第１フィルタ係数更新部による第１振幅フィルタ係数及び第１位相フィルタ係数の更新は、以下のようにするとよい。

すなわち、本発明の周期性信号の適応制御装置は、角振動数に基づき第１伝達特性の伝達関数の推定値を算出する第１推定伝達関数算出部をさらに備え、適応信号発生部は、式（１）に従って得られる適応信号を第１伝達経路中に発生させ、第１フィルタ係数更新部は、角振動数、第１の残差、第１伝達関数推定値、及び、残差目標値に基づき、式（２）（３）（４）又は式（５）（６）（７）に従って式（１）における第１振幅フィルタ係数及び第１位相フィルタ係数を更新する。

ここで、第１振幅フィルタ係数及び第１位相フィルタ係数の更新に際して、式（２）（３）（４）に従って更新する場合と、式（５）（６）（７）に従って更新する場合とがあるが、これらは何れも収束性はほとんど変わらない。しかし、第１位相フィルタ係数の更新式（３）には、第１伝達特性Ｇ１の伝達関数の推定値Ｇｈ１の振幅成分Ａｈ１及び第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎが含まれていない。一方、第１位相フィルタ係数の更新式（６）には、第１伝達特性Ｇ１の伝達関数の推定値Ｇｈ１の振幅成分Ａｈ１及び第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎが含まれている。従って、第１位相フィルタ係数の更新に際して、式（３）を用いる場合には、式（６）を用いる場合に比べて、演算負荷を低減できる。その結果、演算処理能力の低いマイクロコンピュータを用いることができ、低コスト化を図ることができる。

また、残差目標値に振幅目標値及び位相目標値を含む場合には、第１フィルタ係数更新部による第１振幅フィルタ係数及び第１位相フィルタ係数の更新は、以下のようにするとよい。

すなわち、本発明の周期性信号の適応制御装置は、角振動数に基づき第１伝達特性の伝達関数の推定値を算出する第１推定伝達関数算出部をさらに備え、適応信号発生部は、式（８）に従って得られる適応信号を第１伝達経路中に発生させ、第１フィルタ係数更新部は、角振動数、第１の残差、第１伝達関数推定値、及び、残差目標値に基づき、式（９）（１０）（１１）又は式（１２）（１３）（１４）に従って式（８）における第１振幅フィルタ係数及び第１位相フィルタ係数を更新する。

ここで、第１振幅フィルタ係数及び第１位相フィルタ係数の更新に際して、式（９）（１０）（１１）に従って更新する場合と、式（１２）（１３）（１４）に従って更新する場合とがあるが、これらは何れも収束性はほとんど変わらない。しかし、第１位相フィルタ係数の更新式（１０）には、第１伝達特性Ｇ１の伝達関数の推定値Ｇｈ１の振幅成分Ａｈ１及び第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎが含まれていない。一方、第１位相フィルタ係数の更新式（１３）には、第１伝達特性Ｇ１の伝達関数の推定値Ｇｈ１の振幅成分Ａｈ１及び第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎが含まれている。従って、第１位相フィルタ係数の更新に際して、式（１０）を用いる場合には、式（１３）を用いる場合に比べて、演算負荷を低減できる。その結果、演算処理能力の低いマイクロコンピュータを用いることができ、低コスト化を図ることができる。

また、本発明において、観測点目標値設定部は、第２伝達経路の伝達特性に基づき振幅目標値を設定している。これにより、第２伝達経路を介して対象評価点に伝達された振動に対して、第１伝達経路中の第１観測点における残差の振幅を適切に調整することができる。従って、第２伝達経路を介して伝達された振動に対して相互に打ち消し合うようにすることができ、結果として対象評価点における振動を低減することができる。

そして、第２伝達経路の伝達特性に基づき振幅目標値を設定する場合には、以下の２通りがある。

振幅目標値を設定する第１番目の手段は、観測点目標値設定部は、角振動数に応じた振幅目標値を予め記憶し、振動発生源から実際に発生される周期性信号の角振動数に基づき振幅目標値を設定するようにする。つまり、予め角振動数毎の振幅目標値をマップなどとして記憶しておき、周期性信号の角振動数のみに基づき振幅目標値が設定される。これにより、非常に高速に振幅目標値を設定することができる。

また、振幅目標値を設定する第２番目の手段は、適応的に振幅目標値を設定する方法である。この第２番目の手段は、以下の通りである。すなわち、観測点目標値設定部は、角振動数に基づき、第２振幅フィルタ係数及び第２位相フィルタ係数を構成成分に含む式（１５）に従って得られる仮想適応信号を第２伝達経路中に仮想的に発生させる仮想適応信号発生部と、第２伝達経路中の第２観測点において周期性信号に基づき生じる第２観測点振動を検出する振動検出部と、仮想適応信号及び第２観測点振動に基づき、仮想観測点において周期性信号に対して仮想適応信号を所定の仮想伝達特性を介して仮想的に加えることにより生じる仮想残差を検出する仮想残差検出部と、角振動数に基づき仮想伝達特性の伝達関数の推定値を算出する仮想伝達関数推定部と、角振動数、仮想残差及び仮想伝達関数推定値に基づき、式（１６）（１７）又は式（１８）（１９）に従って式（１５）における第２振幅フィルタ係数及び第２位相フィルタ係数を更新する第２フィルタ係数更新部と、更新された第２振幅フィルタ係数を式（２０）に従って振幅目標値に設定する更新目標値設定部と、を備える。

このように振幅目標値を適応的に設定することで、より高精度に、第２伝達特性に応じた振幅目標値とすることができる一方、演算処理の高速化が要求される。

また、振動発生源から対象評価点までの所定の伝達経路が、第１伝達経路及び第１伝達経路と異なる第２伝達経路を含む場合に、観測点目標値設定部は、第２伝達経路の伝達特性に基づき位相目標値を設定するようにするとよい。これにより、第２伝達経路を介して対象評価点に伝達された振動に対して、第１伝達経路中の第１観測点における残差の位相を適切に調整することができる。従って、第２伝達経路を介して伝達された振動に対して相互に打ち消し合うようにすることができ、結果として対象評価点における振動を低減することができる。

そして、第２伝達経路の伝達特性に基づき位相目標値を設定する場合には、以下の２通りがある。

位相目標値を設定する第１番目の手段は、観測点目標値設定部は、角振動数に応じた位相目標値を予め記憶し、振動発生源から実際に発生される周期性信号の角振動数に基づき位相目標値を設定するようにする。つまり、予め角振動数毎の位相目標値をマップなどとして記憶しておき、周期性信号の角振動数のみに基づき位相目標値が設定される。これにより、非常に高速に位相目標値を設定することができる。

また、位相目標値を設定する第２番目の手段は、適応的に位相目標値を設定する方法である。この第２番目の手段は、以下の通りである。すなわち、観測点目標値設定部は、角振動数に基づき、第２振幅フィルタ係数及び第２位相フィルタ係数を構成成分に含む式（２１）に従って得られる仮想適応信号を第２伝達経路中に仮想的に発生させる仮想適応信号発生部と、第２伝達経路中の第２観測点において周期性信号に基づき生じる第２観測点振動を検出する振動検出部と、仮想適応信号及び第２観測点振動に基づき、仮想観測点において周期性信号に対して仮想適応信号を所定の仮想伝達特性を介して仮想的に加えることにより生じる仮想残差を検出する仮想残差検出部と、角振動数に基づき仮想伝達特性の伝達関数の推定値を算出する仮想伝達関数推定部と、角振動数、仮想残差及び仮想伝達関数推定値に基づき、式（２２）（２３）又は式（２４）（２５）に従って式（２１）における第２振幅フィルタ係数及び第２位相フィルタ係数を更新する第２フィルタ係数更新部と、更新された第２位相フィルタ係数を式（２６）に従って位相目標値に設定する更新目標値設定部と、を備える。

このように位相目標値を適応的に設定することで、より高精度に、第２伝達特性に応じた位相目標値とすることができる一方、演算処理の高速化が要求される。

本発明の周期性信号の適応制御装置によれば、周期性信号に対して適応信号を加えた場合に、その残差が意図的にゼロにならないようにすることができる。従って、振動発生源から対象評価点までの伝達経路が複数存在する場合に、却って対象評価点における振動が大きくなることを抑制することができ、且つ、振動の山谷のギャップを小さくすることができる。さらに、音色作りを行う際に、残差目標値に相当する信号を利用することができるので、エネルギー効率が向上する。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。

（１）周期性信号の適応制御装置１の概略説明
周期性信号の適応制御装置１（以下、「適応制御装置」という）の概略について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、第１実施形態及び第２実施形態の周期性信号の適応制御装置１のブロック図を示す。図２は、位相目標値を設定していない場合について説明する図である。図３は、位相目標値を設定した場合について説明する図である。

まずは、適応制御装置１を機能させていない場合について説明する。振動発生源２から周期性信号ｆが発生される。この周期性信号ｆは、対象評価点３まで伝達される。そして、振動発生源２から対象評価点３までの伝達経路は、第１伝達経路４と第２伝達経路５とが存在する。

そして、適応制御装置１を機能させた場合には、次のようになる。適応制御装置１は、第１伝達経路４中に適応信号ｙ１_ｎを発生させている。そして、発生された適応信号ｙ１_ｎは、第１伝達特性Ｇ１を介することで、信号ｚ１_ｎとなり、当該信号ｚ１_ｎを周期性信号成分ｄ１に合成させる。ここで、適応制御装置１は、第１観測点７における残差ｅ１_ｎが後述する残差目標値etarget_nに一致するようにされる。なお、第１観測点７は、第１伝達経路中のうち後述する適応信号発生部１１と対象評価点３との間に位置する。

次に、対象評価点３における信号レベルをゼロにすることを目標とした場合に、適応制御装置１がどのような適応信号ｙ_ｎを発生させるべきかについて、図２及び図３を参照しながら説明する。

図２及び図３において、第１伝達経路４を介して伝達される周期性信号成分ｄ１（以下、「第１伝達信号成分」という）を太実線により示し、第２伝達経路５を介して伝達される周期性信号成分ｄ２（以下、「第２伝達信号成分」という）を太破線により示す。そして、適応制御装置１が発生する適応信号ｙ_ｎが第１伝達特性Ｇ１を介した信号ｚ１_ｎ（以下、「適応伝達信号」という）を細実線により示し、第１観測点７における残差ｅ１_ｎを細一点鎖線により示す。

図２においては、第１伝達信号成分ｄ１は、第２伝達信号成分ｄ２に対して、振幅が約３倍であり、位相が１８０度異なる信号成分からなる。このような場合に、対象評価点３における信号レベルをゼロにするためには、第１観測点７における残差ｅ１_ｎを、第２伝達信号成分ｄ２に対して、振幅が同一であり、位相が１８０度異なる信号成分にするとよい。そして、第１観測点７における残差ｅ１_ｎは、第１伝達信号成分ｄ１と適応伝達信号ｚ１_ｎとの合成信号であるので、適応伝達信号ｚ１_ｎは、第１観測点７における残差ｅ１_ｎから第１伝達信号成分ｄ１を減算した信号となる。

この場合の適応伝達信号ｚ１_ｎは、第１伝達信号成分ｄ１に対して、振幅が約３分の２であり、位相が１８０度異なる信号成分からなる。そして、適応制御装置１は、第１伝達特性Ｇ１を介した信号が上記のような適応伝達信号ｚ１_ｎとなるような適応信号ｙ１_ｎを発生させるとよい。

図３においては、第１伝達信号成分ｄ１は、第２伝達信号成分ｄ２に対して、振幅が約３倍であり、位相が９０度異なる信号成分からなる。このような場合に、対象評価点３における信号レベルをゼロにするためには、第１観測点７における残差ｅ１_ｎを、第２伝達信号成分ｄ２に対して、振幅が同一であり、位相が１８０度異なる信号成分にするとよい。そして、第１観測点７における残差ｅ１_ｎは、第１伝達信号成分ｄ１と適応伝達信号ｚ１_ｎとの合成信号であるので、適応伝達信号ｚ１_ｎは、第１観測点７における残差ｅ１_ｎから第１伝達信号成分ｄ１を減算した信号となる。

この場合の適応伝達信号ｚ１_ｎは、第１伝達信号成分ｄ１に対して、振幅が僅かに大きくなり、位相が１８０度より僅かに大きな角度異なる信号成分からなる。そして、適応制御装置１は、第１伝達特性Ｇ１を介した信号が上記のような適応伝達信号ｚ１_ｎとなるような適応信号ｙ１_ｎを発生させるとよい。

（２）第１実施形態の適応制御装置１の詳細構成
次に、第１実施形態の適応制御装置１の詳細構成について、図１を参照して説明する。ここで、第１実施形態の適応制御装置１は、残差目標値etarget_nが予め記憶されている場合であって、残差目標値etarget_nには振幅目標値ａ_ｅを含むが、位相目標値φ_ｅを含まない場合である。

第１実施形態の適応制御装置１は、図１に示すように、適応信号発生部１１と、第１残差検出部１２と、第１推定伝達関数算出部１３と、観測点目標値設定部１４と、第１フィルタ係数更新部１５とから構成される。

適応信号発生部１１は、振動発生源２から発生される周期性信号ｆの一次周波数成分の角振動数ωに基づき、式（５１）に従って得られる適応信号ｙ_ｎを第１伝達経路４中に発生させる。ここで、適応信号ｙ_ｎは、式（５１）より明らかなように、第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎ及び第１位相フィルタ係数φ１_ｎを構成成分に含む一次正弦波からなる。そして、第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎ及び第１位相フィルタ係数φ１_ｎは、第１フィルタ係数更新部１５により適応的に更新される。

第１残差検出部１２は、第１観測点７における残差ｅ１_ｎを検出する。残差ｅ１_ｎは、式（５２）に示すように、周期性信号ｆが第１伝達経路４を介して伝達される周期性信号成分ｄ１に、適応伝達信号ｚ１_ｎを加えることにより生じる信号である。ここで、適応伝達信号ｚ１_ｎは、適応信号ｙ１_ｎが第１伝達特性Ｇ１を介して伝達された信号である。

第１推定伝達関数算出部１３は、振動発生源２から発生される周期性信号ｆの一次周波数成分の角振動数ωに基づき、第１伝達特性Ｇ１の伝達関数の推定値Ｇｈ１を算出する。この第１伝達特性Ｇ１の伝達関数は、振幅成分と位相成分とが含まれている。つまり、第１推定伝達関数算出部１３は、第１伝達特性Ｇ１の伝達関数の振幅成分の推定値Ａｈ１と、位相成分の推定値Φｈ１とを算出する。例えば、第１推定伝達関数算出部１３は、予め、角振動数ωに応じたそれぞれの推定値Ａｈ１、Φｈ１をマップなどとして記憶しておくようにしてもよい。この場合、実際に振動発生源２から発生された周期性信号ｆの角振動数ωと、記憶されているマップデータとにより、それぞれの推定値Ａｈ１、Φｈ１を決定する。

観測点目標値設定部１４は、角振動数ωに基づき残差目標値etarget_nを設定する。この残差目標値etarget_nは、第１観測点７における周期性の成分からなり、第１実施形態においては、式（５３）のように示される。式（５３）に示すように、残差目標値etarget_nは、振幅目標値ａ_ｅを含み、周期性信号ｆの位相と同位相となる。そして、振幅目標値ａ_ｅは、角振動数ωに応じて異なるように設定されている。具体的には、振幅目標値ａ_ｅは、第２周期性信号ｆが第２伝達経路５を介して対象評価点３に伝達される振幅成分に応じて決定している。すなわち、対象評価点３において、信号レベルが小さくなるように、且つ、周波数毎における信号レベルの山谷の差が小さくなるように設定している。

第１フィルタ係数更新部１５は、角振動数ω、第１観測点７における残差ｅ１_ｎ、第１伝達関数推定値Ｇｈ１（Ａｈ１、Φｈ１）及び残差目標値etarget_nに基づき、式（５４）（５５）に従って、第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎ及び第１位相フィルタ係数φ１_ｎを更新する。そして、第１フィルタ係数更新部１５により更新された第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎ及び第１位相フィルタ係数φ１_ｎにより、適応信号発生部１１の適応信号ｙ１_ｎの第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎ及び第１位相フィルタ係数φ１_ｎを更新する。

ここで、上述した第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎ及び第１位相フィルタ係数φ１_ｎの更新式（５４）（５５）の決定方法について説明する。

まず、評価関数Ｊを式（５６）のように、残差ｅ１_ｎと残差目標値etarget_nとの差の二乗で定義する。また、残差ｅ１_ｎは、式（５７）のように表すことができる。そして、最小二乗法による勾配ベクトル▽_ｎは、式（５８）に示すように表される。

そして、勾配ベクトル▽_ｎの各成分に適切なステップサイズパラメータを乗じて第１フィルタ係数ベクトルＷ１_ｎ（ａ１_ｎ、φ１_ｎ）から減算したものが、式（５４）（５５）の更新される第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎ及び第１位相フィルタ係数φ１_ｎとなる。

以上のように構成することで、第１観測点７における残差ｅ１_ｎが残差目標値etarget_nに一致するように収束させることができる。そして、対象評価点３においては、周期性信号ｆが第２伝達経路５を介して伝達された周期性信号成分ｄ２に残差ｅ１_ｎが加えられた信号が生じる。仮に、図２に示したように、周期性信号成分ｄ２と残差ｅ１_ｎとが、振幅が同一であって、位相が１８０度異なる場合には、対象評価点３における信号はゼロとなる。

（３）第１実施形態の第１変形態様
上記第１実施形態においては、適応信号ｙ１_ｎは、一次正弦波としたが、複数の次数成分を含む周期性信号としてもよい。この場合の適応信号ｙ１_ｎは、式（５９）にて表すことができる。

この場合、観測点目標値設定部１４において、残差目標値etarget_nの振幅目標値ａ_ｅを角振動数ω及び次数ｋに応じて異なるように設定することができる。このように、特定の次数成分を除去、若しくは、残すことにより、良好な音色の生成に効果を発揮する。

（４）第１実施形態の第２変形態様
また、上記第１実施形態において、第１フィルタ係数更新部１５における第１位相フィルタ係数φ１_ｎの更新式（５５）を下記の式（６０）に置き換えてもよい。この更新式（６０）は、上記第１実施形態における更新式（５５）の第１伝達特性Ｇ１の伝達関数の推定値の振幅成分Ａｈ１及び第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎを消去した式である。

このように、第１位相フィルタ係数φ１_ｎの更新式（６０）を用いた場合には、更新式（５５）を用いた場合に比べて、収束性はほとんど変わらない。そして、更新式（６０）によれば、第１伝達特性Ｇ１の伝達関数の推定値の振幅成分Ａｈ１及び第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎを演算処理する必要がないため、演算負荷を低減することができる。このことは、演算処理能力の低いマイクロコンピュータを用いることができ、結果として低コスト化を図ることができる。

（５）第２実施形態の適応制御装置１の詳細構成
次に、第２実施形態の適応制御装置１の詳細構成について説明する。ここで、第２実施形態の適応制御装置１は、残差目標値etarget_nが予め記憶されている場合であって、残差目標値etarget_nには振幅目標値ａ_ｅ及び位相目標値φ_ｅを含む場合である。この第２実施形態の適応制御装置１の構成は、上述した第１実施形態の適応制御装置１の構成と同一構成からなる。ただし、観測点目標値設定部１４が異なる。以下、第１実施形態と異なる点のみについて説明する。

第２実施形態の観測点目標値設定部１４は、角振動数ωに基づき残差目標値etarget_nを設定する。この残差目標値etarget_nは、第１観測点７における周期性の成分からなり、第２実施形態においては、式（６１）のように示される。式（６１）に示すように、残差目標値etarget_nは、振幅目標値ａ_ｅ及び位相目標値φ_ｅを含み、周期性信号ｆの位相と異なる位相とすることができる。そして、振幅目標値ａ_ｅ及び位相目標値φ_ｅは、それぞれ角振動数ωに応じて異なるように設定されている。具体的には、振幅目標値ａ_ｅ及び位相目標値φ_ｅは、第２周期性信号ｆが第２伝達経路５を介して対象評価点３に伝達される振幅成分及び位相成分に応じて決定している。すなわち、対象評価点３において、信号レベルが小さくなるように、且つ、周波数毎における信号レベルの山谷の差が小さくなるように設定している。

この残差目標値etarget_nに基づいて、第１フィルタ係数更新部１５にて第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎ及び第１位相フィルタ係数φ１_ｎが更新される。そして、第１フィルタ係数更新部１５により更新された第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎ及び第１位相フィルタ係数φ１_ｎにより、適応信号発生部１１の適応信号ｙ_ｎの第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎ及び第１位相フィルタ係数φ１_ｎを更新する。

以上のように構成することで、第１観測点７における残差ｅ１_ｎが残差目標値etarget_nに一致するように収束させることができる。そして、対象評価点３においては、周期性信号ｆが第２伝達経路５を介して伝達された周期性信号成分ｄ２に残差ｅ１_ｎが加えられた信号が生じる。仮に、図３に示したように、第１伝達経路４を介して伝達された周期性信号成分ｄ１の位相と第２伝達経路５を介して伝達された周期性信号成分ｄ２の位相とが異なるような場合であっても、周期性信号成分ｄ２と残差ｅ１_ｎとが、振幅が同一であって、位相が１８０度異なるようにすることができる。従って、対象評価点３における信号はゼロとすることができる。

なお、第２実施形態の適応制御装置１において、上述した第１実施形態の第１変形態様及び第２変形態様に記載の事項について、同様に適用することができる。

（６）第３実施形態の適応制御装置１００の詳細構成
次に、第３実施形態の適応制御装置１００の詳細構成について、図４を参照して説明する。ここで、第３実施形態の適応制御装置１００は、残差目標値etarget_nが適応的に設定される場合であって、残差目標値etarget_nには振幅目標値ａ_ｅを含むが、位相目標値φ_ｅを含まない場合である。

図４は、第３実施形態及び後述する第４実施形態の適応制御装置１００のブロック図を示す。第３実施形態の適応制御装置１００において、上述した第１実施形態の適応制御装置１と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。つまり、第３実施形態の適応制御装置１００は、第１実施形態の適応制御装置１に対して、観測点目標値設定部１１０のみが相違する。以下、観測点目標値設定部１１０のみについて説明する。

観測点目標値設定部１１０は、残差目標値etarget_nを適応的に設定する。この観測点目標値設定部１１０は、仮想適応信号発生部１１１と、振動検出部１１２と、仮想残差検出部１１３と、仮想伝達関数推定部１１４と、第２フィルタ係数更新部１１５と、更新目標値設定部１１６とから構成される。

仮想適応信号発生部１１１は、振動発生源２から発生される周期性信号ｆの一次周波数成分の角振動数ωに基づき、式（６２）に従って得られる仮想適応信号ｙ２_ｎを第２伝達経路５中に仮想的に発生させる。ここで、仮想適応信号ｙ２_ｎは、式（６２）から明らかなように、第２振幅フィルタ係数ａ２_ｎ及び第２位相フィルタ係数φ２_ｎを構成成分に含む一次正弦波からなる。そして、第２振幅フィルタ係数ａ２_ｎ及び第２位相フィルタ係数φ２_ｎは、第２フィルタ係数更新部１１５により適応的に更新される。

振動検出部１１２は、第２伝達経路５中の第２観測点８において周期性信号ｆに基づき生じる第２観測点振動ｄ２を検出する。この第２観測点振動ｄ２は、周期性信号ｆが第２伝達特性Ｇ２を介して伝達された振動である。

仮想残差検出部１１３は、仮想観測点９における仮想残差ｅ２_ｎを検出（算出）する。この仮想残差ｅ２_ｎは、式（６３）に示すように、周期性信号ｆが第２伝達経路５を介して伝達される第２観測点振動ｄ２に、仮想適応信号ｙ２_ｎが仮想伝達特性Ｇ２を介して仮想的に加えることにより生じる信号である。つまり、仮想残差検出部１１３は、仮想適応信号ｙ２_ｎ及び第２観測点振動ｄ２に基づき、仮想残差ｅ２_ｎを検出する。

仮想伝達関数推定部１１４は、振動発生源２から発生される周期性信号ｆの一次周波数成分の角振動数ωに基づき、仮想伝達特性Ｇ２の伝達関数の推定値Ｇｈ２を算出する。この仮想伝達特性Ｇ２の伝達関数は、振幅成分と位相成分とが含まれている。つまり、仮想伝達関数推定部１１４は、仮想伝達特性Ｇ２の伝達関数の振幅成分の推定値Ａｈ２と、位相成分の推定値Φｈ２とを算出する。例えば、仮想伝達関数推定部１１４は、予め、角振動数ωに応じたそれぞれの推定値Ａｈ２、Φｈ２をマップなどとして記憶しておくようにしてもよい。この場合、実際に振動発生源２から発生された周期性信号ｆの角振動数ωと、記憶されているマップデータとにより、それぞれの推定値Ａｈ２、Φｈ２を決定する。

第２フィルタ係数更新部１１５は、角振動数ω、仮想残差ｅ２_ｎ及び仮想伝達関数推定値Ｇｈ２（Ａｈ２、Φｈ２）に基づき、式（６４）（６５）に従って、第２振幅フィルタ係数ａ２_ｎ及び第２位相フィルタ係数φ２_ｎを更新する。そして、第２フィルタ係数更新部１１５により更新された第２振幅フィルタ係数ａ２_ｎ及び第２位相フィルタ係数φ２_ｎにより、仮想適応信号発生部１１１の適応信号ｙ２_ｎの第２振幅フィルタ係数ａ２_ｎ及び第２位相フィルタ係数φ２_ｎを更新する。

ここで、上述した第２振幅フィルタ係数ａ２_ｎ及び第１位相フィルタ係数φ２_ｎの更新式（６４）（６５）の決定方法、第１実施形態における第１振幅フィルタ係数ａ１_ｎ及び第１位相フィルタ係数φ１_ｎの更新式（５４）（５５）の決定方法と実質的に同一である。

更新目標値設定部１１６は、第２フィルタ係数更新部１１５により更新された第２振幅フィルタ係数ａ２_ｎを式（６６）に従って振幅目標値ａ_ｅに設定する。さらに、更新目標値設定部１１６は、更新設定された振幅目標値ａ_ｅを含む残差目標値etarget_nを式（６７）に従って設定する。そして、設定された残差目標値etarget_nに従って、第１フィルタ係数更新部１５の残差目標値etarget_nが更新される。

以上のように構成することで、第１観測点７における残差ｅ１_ｎが残差目標値etarget_nに一致するように収束させることができる。そして、残差目標値etarget_nは、第２観測点振動に適応的に一致するようにしている。従って、対象評価点３においては、周期性信号ｆが第２伝達経路５を介して伝達された周期性信号成分ｄ２に残差ｅ１_ｎが加えられた信号は、ゼロとなる。

（７）第３実施形態の第１変形態様
また、上記第３実施形態において、第２フィルタ係数更新部１１５における第２位相フィルタ係数φ２_ｎの更新式（６５）を下記の式（６８）に置き換えてもよい。この更新式（６８）は、上記第３実施形態における更新式（６５）の仮想伝達特性の伝達関数の推定値の振幅成分Ａｈ２及び第２振幅フィルタ係数ａ２_ｎを消去した式である。

このように、第２位相フィルタ係数φ２_ｎの更新式（６８）を用いた場合には、更新式（６５）を用いた場合に比べて、収束性はほとんど変わらない。そして、更新式（６８）によれば、仮想伝達特性Ｇ２の伝達関数の推定値の振幅成分Ａｈ２及び第２振幅フィルタ係数ａ２_ｎを演算処理する必要がないため、演算負荷を低減することができる。このことは、演算処理能力の低いマイクロコンピュータを用いることができ、結果として低コスト化を図ることができる。

（８）第４実施形態の適応制御装置１００の詳細構成
次に、第４実施形態の適応制御装置１００の詳細構成について説明する。ここで、第４実施形態の適応制御装置１００は、残差目標値etarget_nが適応的に設定される場合であって、残差目標値etarget_nには振幅目標値ａ_ｅ及び位相目標値φ_ｅを含む場合である。この第４実施形態の適応制御装置１００の構成は、上述した第３実施形態の適応制御装置１００の構成と同一構成からなる。ただし、更新目標値設定部１１６が異なる。以下、第３実施形態と異なる点のみについて説明する。

第４実施形態の更新目標値設定部１１６は、第２フィルタ係数更新部１１５により更新された第２振幅フィルタ係数ａ２_ｎ及び第２位相フィルタ係数φ２_ｎを式（６９）（７０）に従って振幅目標値ａ_ｅ及び位相目標値φ_ｅに設定する。さらに、更新目標値設定部１１６は、更新設定された振幅目標値ａ_ｅ及び位相目標値φ_ｅを含む残差目標値etarget_nを式（７１）に従って設定する。そして、設定された残差目標値etarget_nに従って、第１フィルタ係数更新部１５の残差目標値etarget_nが更新される。

以上のように構成することで、第１観測点７における残差ｅ１_ｎが残差目標値etarget_nに一致するように収束させることができる。そして、残差目標値etarget_nは、第２観測点振動に適応的に一致するようにしている。従って、仮に、図３に示したように、第１伝達経路４を介して伝達された周期性信号成分ｄ１の位相と第２伝達経路５を介して伝達された周期性信号成分ｄ２の位相とが異なるような場合であっても、対象評価点３においては、周期性信号ｆが第２伝達経路５を介して伝達された周期性信号成分ｄ２に残差ｅ１_ｎが加えられた信号は、ゼロとすることができる。

第１実施形態及び第２実施形態の周期性信号の適応制御装置１のブロック図を示す。 位相目標値を設定していない場合について説明する図である。 位相目標値を設定した場合について説明する図である。 第３実施形態及び第４実施形態の周期性信号の適応制御装置１００のブロック図を示す。

符号の説明

１、１００：周期性信号の適応制御装置、
３：対象評価点、 ７：第１観測点、 ８：第２観測点、 ９：仮想観測点

Claims (9)

1. 振動発生源から発生される周期性信号に対して該周期性信号に同期する適応信号を加えることにより、前記周期性信号が所定の伝達経路を経由して対象評価点に及ぼす影響を能動的に低減する周期性信号の適応制御装置であって、
   前記所定の伝達経路は、第１伝達経路及び前記第１伝達経路と異なる第２伝達経路を含み、
   前記周期性信号のうち特定周波数成分の角振動数に基づき、第１振幅フィルタ係数及び第１位相フィルタ係数を構成成分に含む前記適応信号を前記第１伝達経路中に発生させる適応信号発生部と、
   前記第１伝達経路中のうち前記適応信号発生部と前記対象評価点との間に位置する第１観測点において、前記周期性信号に対して前記適応信号を所定の第１伝達特性を介して加えることにより生じる第１の残差を検出する第１残差検出部と、
   少なくとも前記角振動数に応じた振幅目標値を含む前記第１観測点の周期性の残差目標値であって、前記角振動数および前記第２伝達経路の伝達特性に基づき前記残差目標値を設定する観測点目標値設定部と、
   前記角振動数、前記第１の残差及び前記残差目標値に基づき前記第１振幅フィルタ係数及び前記第１位相フィルタ係数を更新する第１フィルタ係数更新部と、
   を備えることを特徴とする周期性信号の適応制御装置。
2. 前記残差目標値は、前記角振動数に応じた位相目標値を含む請求項１記載の周期性信号の適応制御装置。
3. 前記角振動数に基づき前記第１伝達特性の伝達関数の推定値を算出する第１推定伝達関数算出部をさらに備え、
   前記適応信号発生部は、式（１）に従って得られる前記適応信号を前記第１伝達経路中に発生させ、
   前記第１フィルタ係数更新部は、前記角振動数、前記第１の残差、前記第１伝達関数推定値、及び、前記残差目標値に基づき、式（２）（３）（４）又は式（５）（６）（７）に従って式（１）における前記第１振幅フィルタ係数及び前記第１位相フィルタ係数を更新する請求項１記載の周期性信号の適応制御装置。
   

   

   

   
4. 前記角振動数に基づき前記第１伝達特性の伝達関数の推定値を算出する第１推定伝達関数算出部をさらに備え、
   前記適応信号発生部は、式（８）に従って得られる前記適応信号を前記第１伝達経路中に発生させ、
   前記第１フィルタ係数更新部は、前記角振動数、前記第１の残差、前記第１伝達関数推定値、及び、前記残差目標値に基づき、式（９）（１０）（１１）又は式（１２）（１３）（１４）に従って式（８）における前記第１振幅フィルタ係数及び前記第１位相フィルタ係数を更新する請求項２記載の周期性信号の適応制御装置。
   

   

   

   
5. 前記観測点目標値設定部は、前記角振動数に応じた前記振幅目標値を予め記憶し、前記振動発生源から実際に発生される前記周期性信号の前記角振動数に基づき前記振幅目標値を設定する請求項１〜４の何れか一項に記載の周期性信号の適応制御装置。
6. 前記観測点目標値設定部は、
   前記角振動数に基づき、第２振幅フィルタ係数及び第２位相フィルタ係数を構成成分に含む式（１５）に従って得られる仮想適応信号を前記第２伝達経路中に仮想的に発生させる仮想適応信号発生部と、
   前記第２伝達経路中の第２観測点において前記周期性信号に基づき生じる第２観測点振動を検出する振動検出部と、
   前記仮想適応信号及び前記第２観測点振動に基づき、仮想観測点において前記周期性信号に対して前記仮想適応信号を所定の仮想伝達特性を介して仮想的に加えることにより生じる仮想残差を検出する仮想残差検出部と、
   前記角振動数に基づき前記仮想伝達特性の伝達関数の推定値を算出する仮想伝達関数推定部と、
   前記角振動数、前記仮想残差及び前記仮想伝達関数推定値に基づき、式（１６）（１７）又は式（１８）（１９）に従って式（１５）における前記第２振幅フィルタ係数及び前記第２位相フィルタ係数を更新する第２フィルタ係数更新部と、
   更新された前記第２振幅フィルタ係数を式（２０）に従って前記振幅目標値に設定する更新目標値設定部と、
   を備える請求項１〜４の何れか一項に記載の周期性信号の適応制御装置。
   

   

   

   

   
7. 前記観測点目標値設定部は、前記第２伝達経路の伝達特性に基づき前記位相目標値を設定する請求項２又は４に記載の周期性信号の適応制御装置。
8. 前記観測点目標値設定部は、前記角振動数に応じた前記位相目標値を予め記憶し、前記振動発生源から実際に発生される前記周期性信号の前記角振動数に基づき前記位相目標値を設定する請求項７記載の周期性信号の適応制御装置。
9. 前記観測点目標値設定部は、
   前記角振動数に基づき、第２振幅フィルタ係数及び第２位相フィルタ係数を構成成分に含む式（２１）に従って得られる仮想適応信号を前記第２伝達経路中に仮想的に発生させる仮想適応信号発生部と、
   前記第２伝達経路中の第２観測点において前記周期性信号に基づき生じる第２観測点振動を検出する振動検出部と、
   前記仮想適応信号及び前記第２観測点振動に基づき、仮想観測点において前記周期性信号に対して前記仮想適応信号を所定の仮想伝達特性を介して仮想的に加えることにより生じる仮想残差を検出する仮想残差検出部と、
   前記角振動数に基づき前記仮想伝達特性の伝達関数の推定値を算出する仮想伝達関数推定部と、
   前記角振動数、前記仮想残差及び前記仮想伝達関数推定値に基づき、式（２２）（２３）又は式（２４）（２５）に従って式（２１）における前記第２振幅フィルタ係数及び前記第２位相フィルタ係数を更新する第２フィルタ係数更新部と、
   更新された前記第２位相フィルタ係数を式（２６）に従って前記位相目標値に設定する更新目標値設定部と、
   を備える請求項７記載の周期性信号の適応制御装置。
   

   

   

   

   

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