JP5249062B2 - 能動型振動制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、打消し対象の振動に対する相殺振動を発生させて前記打消し対象の振動を低減する能動型振動制御装置に関する。

車室内の振動を制御する装置として、能動型振動制御装置（Active Vibration Control Apparatus）（以下「ＡＶＣ装置」と称する。）が知られている。ＡＶＣ装置では、打消し対象の振動に対する逆位相の相殺振動を車室内の振動発生器（アクチュエータ）から出力することにより、前記打消し対象の振動を低減する。また、打消し対象の振動と相殺振動の誤差は、振動センサにより合成振動として検出され、その後の相殺振動の決定に用いられる。ＡＶＣ装置には、例えば、車両に搭載されたエンジンの作動に伴うステアリングホイール等の部位の振動を低減するものがある（特許文献１〜３）。

特開平０７−１９０１３８号公報 特開平０９−０７２３７５号公報 特開２００５−０７５１３６号公報

特許文献１〜３に記載の技術では、アクチュエータを用いることによりある程度の振動低減が図られているものの、未だ改善の余地がある。例えば、ステアリングホイールにおいて運転者が感得する振動を直接的に判定するためには、振動センサをステアリングホイール自体又はその近傍に設けることが好ましいが、特許文献１、３ではそのような構成を実現できていない。すなわち、特許文献１では、ステアリングケース（２）の下方にセンサ（Ｓ２）が設けられ（特許文献１の図１参照）、特許文献３では、ブラケット（２６）に固定された剛性ハウジング（７６）に振動検出用のセンサ（１１４）が設けられる（特許文献３の図１及び段落［００４９］参照）。

また、特許文献２では、シャフト部（１０２）に設けられたアクチュエータ（３）に振動検出センサ（４）が固定される（特許文献２の図２参照）。シャフト部（１０２）は、ステアリング（１０１）と一緒に回動すると解されるため、このステアリング（１０１）における振動と同等の振動を検出可能であると思われる。しかし、特許文献２では、アクチュエータ（３）と振動検出センサ（４）とを接触させて配置しているため、設計上の制約等が生じるおそれがある。すなわち、アクチュエータ（３）と振動検出センサ（４）とを一体的に配置する場合、これらを別々に配置する場合と比べて設計の自由度が失われる。

さらに、特許文献１、３では、アクチュエータと振動センサがいずれも固定部（ステアリングホイールの回動によって変位しない部位）に固定されるため、また、特許文献２では、アクチュエータと振動センサがいずれも可動部（ステアリングホイールの回動に応じて変位する部位）に固定されるため、特許文献１〜３では、アクチュエータと振動センサを固定部と可動部とに分けて配置する構成は検討されていない。この点からも設計の自由度が低い。

この発明は、このような問題を考慮してなされたものであり、ステアリングホイールの舵角にかかわらず、打消し対象の振動を安定的に打ち消すことができると共に、設計の自由度を高めることが可能な能動型振動制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係る能動型振動制御装置は、振動源から発生した打消し対象の振動を相殺するための相殺振動を生成する相殺振動生成部と、前記打消し対象の振動と前記相殺振動との誤差を検出し、この誤差を示す誤差信号を生成する誤差信号生成部と、前記振動源の振動周波数を検出する振動周波数検出部と、前記誤差信号と前記振動源の振動周波数とに基づいて、前記相殺振動を規定する制御信号を生成する制御信号生成部とを備えたものであって、前記誤差信号生成部と前記相殺振動生成部とは、ステアリングホイールの舵角に応じて相対的な位置関係が変化するように設けられ、前記制御信号生成部は、前記ステアリングホイールの舵角に応じて、前記制御信号の生成に用いる制御特性を切り替えることで、前記舵角にかかわらず、前記相殺振動が前記打消し対象の振動を安定的に打ち消すように前記制御信号を生成することを特徴とする。

この発明によれば、ステアリングホイールの舵角に応じて前記相殺振動生成部と前記誤差信号生成部の相対的な位置関係が変化する構成において、ステアリングホイールの舵角に応じて、制御信号の生成に用いる制御特性を切り替える。これにより、当該相対的な位置関係に応じた制御特性を用いることが可能となり、ステアリングホイールを回動させて前記相対的な位置関係が変化しても、変化後の相対的な位置関係に応じた相殺振動を生成することが可能となる。従って、ステアリングホイールの舵角にかかわらず、打消し対象の振動を安定的に打ち消すことができる。さらに、相殺音振動生成部と誤差信号生成部の一方を固定部（ステアリングホイールの回動によって変位しない部位）に配置し、他方を可動部（ステアリングホイールの回動によって変位する部位）に配置することができるようになるため、設計の自由度を高めることが可能となる。

前記制御特性として、例えば、前記相殺振動生成部から前記誤差信号生成部までの模擬伝達関数、安定化係数及びステップサイズパラメータの少なくとも１つとすることができる。

前記制御信号生成部は、前記振動源の振動周波数の調波の基準信号を生成する基準信号生成部と、前記基準信号に基づいて前記制御信号を出力する適応フィルタと、前記相殺振動生成部から前記誤差信号生成部までの模擬伝達関数を用いて前記基準信号の振幅及び位相を調整して参照信号を生成する参照信号生成部と、前記誤差信号と前記参照信号と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のフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新部とを備え、前記参照信号生成部は、前記ステアリングホイールの舵角に応じて、前記模擬伝達関数を切り替えてもよい。

この発明に係る能動型振動制御装置は、振動源から発生した打消し対象の振動を相殺するための相殺振動を生成する相殺振動生成部と、前記打消し対象の振動と前記相殺振動との誤差を検出し、この誤差を示す誤差信号を生成する誤差信号生成部と、前記振動源の振動周波数を検出する振動周波数検出部と、前記誤差信号と前記振動源の振動周波数とに基づいて、前記相殺振動を規定する制御信号を生成する制御信号生成部とを備えたものであって、前記誤差信号生成部と前記相殺振動生成部とは、ステアリングホイールの舵角に応じて相対的な位置関係が変化するように設けられ、前記制御信号生成部は、前記相殺振動による前記打消し対象の振動の打消し効果を十分に得ることができない前記舵角の範囲を予め設定しておき、前記ステアリングホイールの舵角が、前記範囲内にあるとき、前記制御信号の生成を中止することを特徴とする。

この発明によれば、相殺振動による打消し対象の振動の打消し効果を十分に得ることができないステアリングホイールの舵角の範囲を予め設定しておき、前記ステアリングホイールの舵角が、前記範囲内にあるとき、制御信号の生成を中止する。これにより、打消し対象の振動を打ち消すことが困難な状況において、相殺振動を出力することで却って振動が大きくなってしまうことを防止することが可能となる。

この発明に係る能動型振動制御装置は、振動源から発生した打消し対象の振動を相殺するための相殺振動を生成する相殺振動生成部と、前記打消し対象の振動と前記相殺振動との誤差を検出し、この誤差を示す誤差信号を生成する誤差信号生成部と、前記振動源の振動周波数を検出する振動周波数検出部と、前記誤差信号と前記振動源の振動周波数とに基づいて、前記相殺振動を規定する制御信号を生成する制御信号生成部とを備えたものであって、前記誤差信号生成部と前記相殺振動生成部とは、ステアリングホイールの舵角に応じて相対的な位置関係が変化するように設けられ、前記制御信号生成部は、前記ステアリングホイールの初期位置において前記誤差が検出された場合と比較して、前記誤差信号の位相が反転する前記舵角の範囲を予め設定しておき、前記ステアリングホイールの舵角が、前記範囲内にあるとき、前記誤差信号の位相を反転させることを特徴とする。

この発明によれば、ステアリングホイールの初期位置において打消し対象の振動と相殺振動との誤差が検出された場合と比較して、誤差信号の位相が反転する舵角の範囲を予め設定しておき、ステアリングホイールの舵角が、前記範囲内にあるとき、誤差信号の位相を反転させる。これにより、前記舵角が変化して誤差信号の位相が反転する場合でも、打消し対象の振動を安定的に低減することが可能となる。

この発明によれば、ステアリングホイールの舵角に応じて前記相殺振動生成部と前記誤差信号生成部の相対的な位置関係が変化する構成において、ステアリングホイールの舵角に応じて、制御信号の生成に用いる制御特性を切り替える。これにより、当該相対的な位置関係に応じた制御特性を用いることが可能となり、ステアリングホイールを回動させて前記相対的な位置関係が変化しても、変化後の相対的な位置関係に応じた相殺振動を生成することが可能となる。従って、ステアリングホイールの舵角にかかわらず、打消し対象の振動を安定的に打ち消すことができる。さらに、相殺音振動生成部と誤差信号生成部の一方を固定部（ステアリングホイールの回動によって変位しない部位）に配置し、他方を可動部（ステアリングホイールの回動によって変位する部位）に配置することができるようになるため、設計の自由度を高めることが可能となる。

この発明の第１実施形態に係る能動型振動制御装置を搭載した車両の概略的な構成図である。 図２Ａは、ステアリングホイールが基準位置にあるときの振動センサの検出方向を示す図である。図２Ｂは、ステアリングホイールが基準位置から反時計回りに約６０°回転したときの振動センサの検出方向を示す図である。 第１実施形態に係る能動型振動制御装置の制御部においてソフトウェア処理で実現される概略的な機能を回路構成として示すブロック図である。 第１実施形態において相殺振動を生成するフローチャートである。 第１実施形態において制御信号を生成するフローチャートである。 第１実施形態において用いる、ステアリングホイールの舵角と、模擬伝達関数、安定化係数及びステップサイズパラメータとの関係を示す図である。 図７Ａは、ステアリングホイールが基準位置にあるときのアクチュエータから振動センサまでの伝達関数（ゲイン）の実測値の一例と、ステアリングホイールが反時計周りに約６０°回動された位置にあるときのアクチュエータから振動センサまでの伝達関数（ゲイン）の実測値の一例を示す図である。図７Ｂは、ステアリングホイールが基準位置にあるときのアクチュエータから振動センサまでの伝達関数（位相）の実測値の一例と、ステアリングホイールが反時計周りに約６０°回動された位置にあるときのアクチュエータから振動センサまでの伝達関数（位相）の実測値の一例を示す図である。 第２実施形態において制御信号を生成するフローチャートである。 第２実施形態において用いる、ステアリングホイールの舵角と、制御信号の生成並びに安定化係数及びステップサイズパラメータとの関係を示す図である。

［Ａ．第１実施形態］
以下、この発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。

１．全体及び各部の構成
（１）全体構成
図１は、この発明の第１実施形態に係る能動型振動制御装置１２（以下「ＡＶＣ装置１２」と称する。）を搭載した車両１０の概略的な構成を示す図である。車両１０は、例えば、ガソリン車とすることができる。

車両１０では、エンジン１４（振動源）からの振動（打消し対象の振動Ｖａ）が、図示しないフレーム等を介してステアリングハンガー１６に伝達し、さらに、この打消し対象の振動Ｖａは、ステアリングコラム１８及びステアリングシャフト２０を介してステアリングホイール２２に伝達される。これに対し、ＡＶＣ装置１２は、後述する方法により相殺振動Ｖｂを生成して打消し対象の振動Ｖａを打ち消す。

なお、ステアリングコラム１８は、ステアリングハンガー１６に固定され、ステアリングシャフト２０は、ステアリングコラム１８に回動自在に支持され、ステアリングホイール２２は、ステアリングシャフト２０に固定されている。

（２）ＡＶＣ装置１２
ＡＶＣ装置１２は、ステアリングコラム１８内に設けられ相殺振動Ｖｂを生成するアクチュエータ３０（振動発生器）と、ステアリングホイール２２内に設けられた振動センサ３２及び舵角センサ３４と、図示しないフロントパネル内に配置された制御部３６とを備える。

（ａ）アクチュエータ３０
アクチュエータ３０は、振動（加振力）発生用のアクチュエータであり、制御部３６からの制御信号Ｓｃに対応する相殺振動Ｖｂを発生させて打消し対象の振動Ｖａと相殺させる。これにより、打消し対象の振動Ｖａと相殺振動Ｖｂの誤差を示す合成振動Ｖｃが、ステアリングシャフト２０を介してステアリングホイール２２に伝達される。第１実施形態では、打消し対象の振動Ｖａが最小となるように相殺振動Ｖｂを決定するため、合成振動Ｖｃは、打消し対象の振動Ｖａよりも小さくなる。従って、ステアリングホイール２２において運転者が感得する振動は減少する。第１実施形態では、アクチュエータ３０が発生させる相殺振動Ｖｂは、１軸方向（図１中、Ｙ方向）のみであるが、要求仕様に応じて任意の２軸方向又は３軸方向であってもよい。

（ｂ）振動センサ３２
振動センサ３２は、合成振動Ｖｃのうちアクチュエータ３０が発生する相殺振動Ｖｂの振動方向と同じＹ軸方向の成分を検出可能である。振動センサ３２は、検出した合成振動Ｖｃの振幅及び位相に応じた誤差信号ｅを生成し、制御部３６に出力する。振動センサ３２はステアリングホイール２２に設けられているため、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ステアリングホイール２２が回動されると、振動センサ３２の検出方向（図中、矢印Ｄ１で示される方向）は変化する。すなわち、図２Ａにおけるステアリングホイール２２の位置を基準位置としたとき、図２Ｂにおけるステアリングホイール２２の位置は、基準位置から反時計周りに約６０°回転した位置である。このため、振動センサ３２の検出方向も反時計回りに約６０°回転した方向となる。後述するように、第１実施形態では、振動センサ３２の検出方向が変化した場合でも、この変化を補償することができる。

（ｃ）舵角センサ３４
舵角センサ３４は、ステアリングホイール２２の舵角θ［ｄｅｇ］を検出可能であると共に、検出した舵角θを示す舵角信号Ｓθを制御部３６に出力する。ここでの舵角θは、ステアリングホイール２２を時計回りに回すとき正の値を取り、ステアリングホイール２２を反時計回りに回すとき負の値を取る。

（ｄ）制御部３６
制御部３６は、図示しないマイクロコンピュータ、メモリ、入出力回路等のハードウェアから構成されるものであり、エンジン１４の燃料噴射や点火を制御する燃料噴射制御装置４０｛以下「ＦＩ ＥＣＵ４０」（ＦＩ ＥＣＵ：Fuel Injection Electronic Control Unit）という。｝と、アクチュエータ３０と、振動センサ３２と、舵角センサ３４とに通信可能に接続されている。制御部３６は、ＦＩ ＥＣＵ４０からのエンジンパルスＥｐと、振動センサ３２からの誤差信号ｅと、舵角センサ３４からの舵角信号Ｓθとに基づいて制御信号Ｓｃを出力してアクチュエータ３０を制御する。

なお、エンジンパルスＥｐは、図示しないピストンが上死点に来たときにハイとされるものであり、エンジン１４が４気筒エンジンであれば、図示しないクランク軸が１／２回転（１８０°回転）する毎にエンジンパルスＥｐがハイとなる。従って、エンジンパルスＥｐに基づけば、エンジン回転周波数ｆ［Ｈｚ］を検出することが可能である。

（３）制御部３６の詳細
（ａ）全体構成
図３には、制御部３６においてソフトウェア処理で実現される概略的な機能を回路構成として示すブロック図が示されている。図３に示すように、制御部３６は、エンジン回転周波数検出部５０（以下「検出部５０」ともいう。）と、基準信号生成部５２と、制御信号生成部５４とを有する。

なお、制御部３６における基本的な構成・演算は、例えば、特開２００８−１３７６３６号公報や特開２００８−１３９３６７号公報、特開２００８−２１３７５５号公報、特開２００４−３６１７２１号公報に記載のものを用いることができる。

（ｂ）検出部５０
検出部５０は、ＦＩ ＥＣＵ４０からのエンジンパルスＥｐに基づいて、エンジンパルスＥｐが１回ハイになる毎｛すなわち、エンジン１４が４気筒エンジンであれば、図示しないクランク軸が１／２回転（１８０°回転）する毎｝にエンジン回転周波数ｆ［Ｈｚ］を検出して基準信号生成部５２に出力する。

（ｃ）基準信号生成部５２
基準信号生成部５２は、エンジンパルスＥｐに基づく基準信号Ｓｂを生成する。エンジンパルスＥｐは、エンジン１４内の燃焼サイクルと等しく、燃焼サイクルは、エンジン１４の回転周期［ｓ］の次数である。換言すると、エンジンパルスＥｐの周波数［Ｈｚ］は、エンジン１４の振動周波数の調波である。その結果、エンジンパルスＥｐの周波数は、エンジン１４を振動源とする振動（打消し対象の振動Ｖａ）の周波数とも相関関係がある。

基準信号Ｓｂは、エンジンパルスＥｐに基づいて生成されるため、基準信号Ｓｂの周波数は、エンジンパルスＥｐの周波数の各次数成分（例えば、４気筒の場合、２次、４次、６次、８次、…）と等しい。換言すると、基準信号Ｓｂの周波数［Ｈｚ］は、エンジン１４の回転周波数［Ｈｚ］の各次数成分と等しい。従って、基準信号Ｓｂは、打消し対象の振動Ｖａの周波数と相関関係がある。

（ｄ）制御信号生成部５４
制御信号生成部５４は、基準信号Ｓｂに対して適応フィルタ処理を施して制御信号Ｓｃを生成するものであり、適応フィルタ６０と、参照信号生成部６２と、フィルタ係数更新部６４と、切替部６６と、位相反転部６８とを有する。

適応フィルタ６０は、ノッチフィルタ又はＦＩＲ（Finite impulse response：有限インパルス応答）型のフィルタであり、基準信号Ｓｂに対してフィルタ係数Ｗを用いた適応フィルタ処理を行って、相殺振動Ｖｂの波形を示す制御信号Ｓｃをアクチュエータ３０に出力する。

参照信号生成部６２は、基準信号生成部５２から出力された基準信号Ｓｂに対して伝達関数処理を行うことで参照信号Ｓｒを生成し、フィルタ係数更新部６４に出力する。また、伝達関数処理は、アクチュエータ３０から振動センサ３２への相殺振動Ｖｂの模擬伝達関数Ｃ＾（フィルタ係数）に基づき基準信号Ｓｂを濾波し、基準信号Ｓｂの振幅及び位相を調整する処理である。この伝達関数処理で用いられる模擬伝達関数Ｃ＾は、アクチュエータ３０から振動センサ３２への相殺振動Ｖｂの実際の伝達関数Ｃの測定値又は予測値である。

フィルタ係数更新部６４は、適応フィルタ６０のフィルタ係数Ｗを逐次演算・更新する。フィルタ係数更新部６４は、適応アルゴリズム演算｛例えば、最小二乗法（ＬＭＳ）アルゴリズム演算｝を用いてフィルタ係数Ｗを演算する。すなわち、参照信号生成部６２からの参照信号Ｓｒと振動センサ３２からの誤差信号ｅと舵角センサ３４からの舵角信号Ｓθとに基づいて、誤差信号ｅの二乗ｅ²をゼロとするようにフィルタ係数Ｗを演算する。具体的には、以下の式（１）を用いる。
Ｗ（ｎ＋１）＝Ｗ（ｎ）―μ｛ｅ（ｎ）・Ｓｒ（ｎ）＋α・Ｓｒ（ｎ）｝ ・・・（１）

上記式（１）において、「μ」はステップサイズパラメータであり、αは安定化係数（又は安定性補償係数）（０≦α＜１）である。ステップサイズパラメータμ及び安定化係数αの設定方法については後述する。式（１）からわかるように、ステップサイズパラメータμを調整することにより、誤差信号ｅの二乗ｅ²が最小となるまでの収束時間を調整することができる。また、安定化係数αを調整することにより、誤差信号ｅ及び「α・Ｓｒ（ｎ）」の大きさを調整することができる。すなわち、安定化係数αが大きくなれば、式（１）の右辺第２項の値が相対的に大きくなるため、フィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）の値は小さくなる。その結果、適応フィルタ６０から出力される制御信号Ｓｃの振幅や位相を調整することができる。従って、ステップサイズパラメータμや安定化係数αを調整することにより、制御信号Ｓｃを調整することができる。

切替部６６は、振動センサ３２からの舵角θに応じて誤差信号ｅの送信先をフィルタ係数更新部６４と位相反転部６８とで切り替える。具体的には、舵角θが９０°以上２７０°以下であるとき、又は舵角θが−２７０°以上−９０°以下であるとき、誤差信号ｅを位相反転部６８に送信する。舵角θが−９０°以上９０°未満であるとき、２７０°より大きく３６０°以下であるとき、又は−３６０°より大きく−２７０°より小さいとき、誤差信号ｅをフィルタ係数更新部６４に送信する。ステアリングホイール２２を１回転以上させる場合も同様である。換言すると、切替部６６は、舵角θが、「９０°＋３６０°×ＮＩ」以上「２７０°＋３６０°×ＮＩ」以下の範囲にあるとき（ＮＩは非負整数）又は「−２７０°−３６０°×ＮＩ」以上「−９０°−３６０°×ＮＩ」以下の範囲にあるとき（上記両範囲を合わせて「反転処理範囲Ｒｒ」という。）、誤差信号ｅを位相反転部６８に送信し、それ以外の場合、フィルタ係数更新部６４に送信する。

位相反転部６８は、誤差信号ｅの位相を反転してフィルタ係数更新部６４に出力する。

２．相殺振動Ｖｂの生成
次に、第１実施形態における相殺振動Ｖｂの生成の流れについて説明する。図４には、相殺振動Ｖｂを生成するフローチャートが示されている。

ステップＳ１において、検出部５０は、ＦＩ ＥＣＵ４０からのエンジンパルスＥｐに基づいてエンジン回転周波数ｆを検出する。ステップＳ２において、基準信号生成部５２は、エンジン回転周波数ｆに基づいて基準信号Ｓｂを生成する。ステップＳ３において、制御信号生成部５４は、基準信号生成部５２からの基準信号Ｓｂ、振動センサ３２からの誤差信号ｅ及び舵角センサ３４からの舵角信号Ｓθに基づいて制御信号Ｓｃを生成する。

図５には、制御信号Ｓｃを生成するフローチャートが示されている。

ステップＳ１１において、切替部６６は、舵角センサ３４からの舵角信号Ｓθが示す舵角θが、上述した反転処理範囲Ｒｒ内であるかどうかを判定する。舵角θが、反転処理範囲Ｒｒ内でない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、ステップＳ１３に進む。すなわち、切替部６６は、誤差信号ｅをフィルタ係数更新部６４に直接送信する。舵角θが、反転処理範囲Ｒｒ内にある場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、相殺振動Ｖｂによる打消し効果を十分に得ることができない可能性がある。そこで、ステップＳ１２において、誤差信号ｅの位相を反転する。すなわち、切替部６６は、誤差信号ｅを位相反転部６８に送信し、位相反転部６８は受信した誤差信号ｅの位相を反転してフィルタ係数更新部６４に出力する。

ステップＳ１３において、参照信号生成部６２は、舵角センサ３４からの舵角信号Ｓθに基づいて模擬伝達関数Ｃ＾を設定する。また、ステップＳ１４、Ｓ１５において、フィルタ係数更新部６４は、舵角センサ３４からの舵角信号Ｓθに基づいて安定化係数α及びステップサイズパラメータμを設定する。ステップＳ１３〜Ｓ１５では、例えば、図６に示すようなデータテーブルを予め作成し、図示しないメモリに記憶しておき、舵角θに応じて模擬伝達関数Ｃ＾、安定化係数α及びステップサイズパラメータμを設定する。なお、図６中の模擬伝達関数Ｃ＾としてのＡ〜Ｃは特性を示し、特性Ａ〜Ｃはそれぞれ、振幅補償と位相補償のための補正係数の組合せを含む。

なお、模擬伝達関数Ｃ＾は、アクチュエータ３０から振動センサ３２までの模擬的な振動伝達関数であり、基準信号Ｓｂの振幅補償及び位相補償を行うための補正係数である。安定化係数αは、相殺振動Ｖｂの制御の安定性を調整するものである。ステップサイズパラメータμは、フィルタ係数更新部６４における学習の速度を規定するものである。模擬伝達関数Ｃ＾、安定化係数α及びステップサイズパラメータμの詳細については、例えば、特開２００８−１３７６３６号公報に記載のものを用いることができる。

図７Ａには、ステアリングホイール２２が基準位置（図２Ａ）にあるときのアクチュエータ３０から振動センサ３２までの伝達関数（ゲイン）の実測値の一例（伝達関数Ｃｇ１）と、ステアリングホイール２２が反時計周りに約６０°回動された位置（図２Ｂ）にあるとき（すなわち、舵角θが約―６０°であるとき）のアクチュエータ３０から振動センサ３２までの伝達関数（ゲイン）の実測値の一例（伝達関数Ｃｇ２）とが示されている。

図７Ｂには、ステアリングホイール２２が基準位置（図２Ａ）にあるときのアクチュエータ３０から振動センサ３２までの伝達関数（位相）の実測値の一例（伝達関数Ｃｐ１）と、ステアリングホイール２２が反時計周りに約６０°回動された位置（図２Ｂ）にあるときのアクチュエータ３０から振動センサ３２までの伝達関数（位相）の実測値の一例（伝達関数Ｃｐ２）とが示されている。

図７Ａ及び図７Ｂからわかるように、ステアリングホイール２２の舵角θが変化するとゲイン（振幅）及び位相のいずれの伝達関数も変化する。第１実施形態では、このような変化を予め実測しておく、又は予めシミュレーションしておく等により、模擬伝達関数Ｃ＾、安定化係数α及びステップサイズパラメータμを舵角θに合わせて設定しておくことができる。その結果、舵角θが変化しても、相殺騒音Ｖｂによる打消し対象の振動Ｖａの打消し効果の低下を防ぐことができる。

ステップＳ１６において、参照信号生成部６２は、基準信号生成部５２からの基準信号Ｓｂに対し、ステップＳ１３で設定した模擬伝達関数Ｃ＾を用いて振幅補償及び位相補償を行って参照信号Ｓｒを生成する。

ステップＳ１７において、フィルタ係数更新部６４は、参照信号生成部６２からの参照信号Ｓｒ及び振動センサ３２からの誤差信号ｅを用いて最小二乗法アルゴリズム演算を行って新たなフィルタ係数Ｗを演算し、適応フィルタ６０のフィルタ係数Ｗを更新する。前記最小二乗法アルゴリズム演算では、ステップＳ１４で設定された安定化係数αと、ステップＳ１５で設定されたステップサイズパラメータμが用いられる。

ステップＳ１８において、適応フィルタ６０は、基準信号生成部５２からの基準信号Ｓｂに対し、ステップＳ１７で更新されたフィルタ係数Ｗを用いて適応フィルタ処理を行って制御信号Ｓｃを生成する。

図４に戻り、ステップＳ４において、アクチュエータ３０は、制御部３６からの制御信号Ｓｃに応じた相殺振動Ｖｂを生成する。

ステップＳ５において、振動センサ３２は、合成振動Ｖｃのうち検出可能な方向の成分（図２Ａ及び図２Ｂ中、矢印Ｄで示される方向の成分）を検出し、これに対応する誤差信号ｅを生成する。

ＡＶＣ装置１２が作動している間は、上述したステップＳ１〜Ｓ５が繰り返される。

３．第１実施形態における効果
以上のように、第１実施形態によれば、ステアリングホイール２２の舵角θに応じてアクチュエータ３０と振動センサ３２の相対的な位置関係が変化する構成において、ステアリングホイール２２の舵角θに応じて、制御信号Ｓｃの生成に用いる制御特性（模擬伝達関数Ｃ＾、安定化係数α及びステップサイズパラメータμ）を切り替える。これにより、当該相対的な位置関係に応じた制御特性を用いることが可能となり、ステアリングホイール２２を回動させて前記相対的な位置関係が変化しても、変化後の相対的な位置関係に応じた相殺振動Ｖｂを生成することが可能となる。従って、ステアリングホイール２２の舵角θにかかわらず、打消し対象の振動Ｖａを安定的に打ち消すことができる。さらに、アクチュエータ３０を固定部（ステアリングホイール２２の回動によって変位しない部位）に配置し、振動センサ３２を可動部（ステアリングホイール２２の回動によって変位する部位）に配置することができるようになるため、設計の自由度を高めることが可能となる。

第１実施形態によれば、ステアリングホイール２２の初期位置（舵角θがゼロ）において打消し対象の振動Ｖａと相殺振動Ｖｂとの誤差を検出した場合と比較して、誤差信号ｅの位相が反転する舵角θの範囲（反転処理範囲Ｒｒ）を予め設定しておき、舵角θが、反転処理範囲Ｒｒ内にあるとき、誤差信号ｅの位相を反転させる。これにより、舵角θが変化して誤差信号ｅの位相が反転する場合でも、打消し対象の振動Ｖａを安定的に低減することが可能となる。

［Ｂ．第２実施形態］
１．第２実施形態の概要（第１実施形態との相違）
この発明の第２実施形態では、ハードウェアの構成及び機能（図１及び図３）並びに相殺振動Ｖｂの生成の流れ（図４）は、第１実施形態と同じであり、異なるのは、制御部３６における制御信号Ｓｃの生成処理である。以下、第１実施形態と同じ構成要素に対しては第１実施形態と同一の参照符号を付して説明する。

図８には、第２実施形態に係るＡＶＣ装置１２の制御部３６において制御信号Ｓｃを生成するフローチャートが示されている。また、第２実施形態では、図９に示すようなデータテーブルを予め作成し、制御部３６の図示しないメモリに記憶しておく。そして、舵角θに応じて制御信号Ｓｃの生成中止並びに安定化係数α及びステップサイズパラメータμの設定を行う。

図８のステップＳ２１、Ｓ２２は、図５のステップＳ１１、Ｓ１２と同様である。ステップＳ２３において、フィルタ係数更新部６４は、舵角センサ３４からの舵角信号Ｓθが示す舵角θが、信号生成中止範囲Ｒｓｇ内（本実施形態では、７５°＋３６０°×ＮＩ≦θ≦１０５°＋３６０°×ＮＩ又は−１０５°―３６０°×ＮＩ≦θ≦−７５°―３６０°×ＮＩの範囲）（ＮＩは非負整数）にあるかどうかを判定する。信号生成中止範囲Ｒｓｇは、相殺振動Ｖｂによる打消し対象の振動Ｖａの打消し効果を十分に得ることができない範囲を規定するものとして予め設定されたものであり、図示しないメモリに記憶されている。例えば、舵角θが９０度付近では、舵角θがゼロのときに振動センサ３２が検出する合成振動Ｖｃの位相に対して、振動センサ３２が検出する合成振動Ｖｃの位相が９０°ずれてしまうため、相殺振動Ｖｂにより打消し対象の振動Ｖａを十分に打ち消せない場合がある。舵角θが、信号生成中止範囲Ｒｓｇ内にない場合（Ｓ２３：Ｎｏ）、ステップＳ２４に進む。舵角θが、信号生成中止範囲Ｒｓｇ内にある場合（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、相殺振動Ｖｂによる打消し効果を十分に得ることができない可能性がある。そこで、ステップＳ２９において、フィルタ係数更新部６４は、新たなフィルタ係数Ｗをゼロとし、制御信号Ｓｃの生成を中止する。

ステップＳ２４〜Ｓ２８は、図５のステップＳ１４〜Ｓ１８と同様である。

２．第２実施形態の効果
第２実施形態によれば、第１実施形態における効果に加え、相殺振動Ｖｂによる打消し対象の振動Ｖａの打消し効果を十分に得ることができない舵角θの範囲（信号生成中止範囲Ｒｓｇ）を予め設定しておき、舵角θが、信号生成中止範囲Ｒｓｇ内にあるとき、制御信号Ｓｃの生成を中止する。これにより、打消し対象の振動Ｖａを打ち消すことが困難な状況において、相殺振動Ｖｂを出力することで却って合成振動Ｖｃが大きくなってしまうことを防止することが可能となる。

［Ｃ．この発明の応用］
なお、この発明は、上記各実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下に示す構成を採ることができる。

上記各実施形態では、エンジン１４からの振動を打消し対象の振動Ｖａとしたが、ステアリングホイール２２の舵角θにより制御信号Ｓｃの制御特性を変化させることが好ましいものであれば、これに限らない。例えば、車両１０が電気自動車であれば、モータの動作に応じた振動を打消し対象の振動Ｖａとすることもできる。或いは、車両１０の走行に伴うサスペンションの振動を打消し対象の振動としてもよい。

上記各実施形態では、振動センサ３２をステアリングホイール２２に、アクチュエータ３０をステアリングコラム１８に設けたが、アクチュエータ３０と振動センサ３２との相対的な位置関係が、ステアリングホイール２２の舵角θに応じて変化する構成であれば、これに限らない。例えば、振動センサ３２及びアクチュエータ３０の一方が、ステアリングホイール２２の回動に伴って位置が変わる部位（可動部）に配置され、他方がステアリングホイール２２の回動によっても位置が変わらない部位（固定部）に配置させる構成は一般的にこれに含まれる。例えば、振動センサ３２をステアリングシャフト２０に、アクチュエータ３０をステアリングハンガー１６や車両１０のサブフレームに設けることもできる。また、振動センサ３２とアクチュエータ３０の位置を入れ替えて、振動センサ３２をステアリングコラム１８に、アクチュエータ３０をステアリングホイール２２に設けてもよい。

上記第１実施形態では、舵角信号Ｓθに伴って設定するものとして、模擬伝達関数Ｃ＾、安定化係数α及びステップサイズパラメータμを挙げ、第２実施形態では安定化係数α及びステップサイズパラメータμを挙げたが、そのうちのいずれかのみでもよい。また、安定化係数αとして、フィルタ係数更新部６４の演算（式（１））で用いるものを示したが、例えば、上述した特開２００８−１３７６３６号公報や特開２００８−１３９３６７号公報、特開２００８−２１３７５５号公報に記載の別の安定化係数を用いることもできる。さらに、制御信号Ｓｃの生成に関するその他の制御特性であってもよい。

１０…車両 １２…能動型振動制御装置
１４…エンジン（振動源） １６…ステアリングハンガー
１８…ステアリングコラム ２０…ステアリングシャフト
２２…ステアリングホイール
３０…アクチュエータ（相殺振動生成部）
３２…振動センサ（誤差信号生成部） ３６…制御部（制御信号生成部）
５０…エンジン回転周波数検出部（振動周波数検出部）
５２…基準信号生成部 ６０…適応フィルタ
６２…参照信号生成部 ６４…フィルタ係数更新部
６６…切替部 ６８…位相反転部
Ｃ＾…模擬伝達関数 ｅ…誤差信号
Ｓｂ…基準信号 Ｓｃ…制御信号
Ｓｒ…参照信号 Ｖａ…打消し対象の振動
Ｖｂ…相殺振動 Ｗ…フィルタ係数
α…安定化係数 θ…舵角
μ…ステップサイズパラメータ

Claims (4)

1. 振動源から発生した打消し対象の振動を相殺するための相殺振動を生成する相殺振動生成部と、
   前記打消し対象の振動と前記相殺振動との誤差を検出し、この誤差を示す誤差信号を生成する誤差信号生成部と、
   前記振動源の振動周波数を検出する振動周波数検出部と、
   前記誤差信号と前記振動源の振動周波数とに基づいて、前記相殺振動を規定する制御信号を生成する制御信号生成部と
   を備えた能動型振動制御装置であって、
   前記誤差信号生成部と前記相殺振動生成部とは、ステアリングホイールの舵角に応じて相対的な位置関係が変化するように設けられ、
   前記制御信号生成部は、前記ステアリングホイールの舵角に応じて、前記制御信号の生成に用いる制御特性を切り替えることで、前記舵角にかかわらず、前記相殺振動が前記打消し対象の振動を安定的に打ち消すように前記制御信号を生成し、
   前記制御特性は、前記相殺振動生成部から前記誤差信号生成部までの模擬伝達関数、安定化係数及びステップサイズパラメータの少なくとも１つである
   ことを特徴とする能動型振動制御装置。
2. 請求項１記載の能動型振動制御装置において、
   前記制御信号生成部は、
   前記振動源の振動周波数の調波の基準信号を生成する基準信号生成部と、
   前記基準信号に基づいて前記制御信号を出力する適応フィルタと、
   前記相殺振動生成部から前記誤差信号生成部までの模擬伝達関数を用いて前記基準信号の振幅及び位相を調整して参照信号を生成する参照信号生成部と、
   前記誤差信号と前記参照信号と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のフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新部と
   を備え、
   前記参照信号生成部は、前記ステアリングホイールの舵角に応じて、前記模擬伝達関数を切り替える
   ことを特徴とする能動型振動制御装置。
3. 振動源から発生した打消し対象の振動を相殺するための相殺振動を生成する相殺振動生成部と、
   前記打消し対象の振動と前記相殺振動との誤差を検出し、この誤差を示す誤差信号を生成する誤差信号生成部と、
   前記振動源の振動周波数を検出する振動周波数検出部と、
   前記誤差信号と前記振動源の振動周波数とに基づいて、前記相殺振動を規定する制御信号を生成する制御信号生成部と
   を備えた能動型振動制御装置であって、
   前記誤差信号生成部と前記相殺振動生成部とは、ステアリングホイールの舵角に応じて相対的な位置関係が変化するように設けられ、
   前記制御信号生成部は、
   前記相殺振動による前記打消し対象の振動の打消し効果を十分に得ることができない前記舵角の範囲を予め設定しておき、
   前記ステアリングホイールの舵角が、前記範囲内にあるとき、前記制御信号の生成を中止する
   ことを特徴とする能動型振動制御装置。
4. 振動源から発生した打消し対象の振動を相殺するための相殺振動を生成する相殺振動生成部と、
   前記打消し対象の振動と前記相殺振動との誤差を検出し、この誤差を示す誤差信号を生成する誤差信号生成部と、
   前記振動源の振動周波数を検出する振動周波数検出部と、
   前記誤差信号と前記振動源の振動周波数とに基づいて、前記相殺振動を規定する制御信号を生成する制御信号生成部と
   を備えた能動型振動制御装置であって、
   前記誤差信号生成部と前記相殺振動生成部とは、ステアリングホイールの舵角に応じて相対的な位置関係が変化するように設けられ、
   前記制御信号生成部は、
   前記ステアリングホイールの初期位置において前記誤差が検出された場合と比較して、前記誤差信号の位相が反転する前記舵角の範囲を予め設定しておき、
   前記ステアリングホイールの舵角が、前記範囲内にあるとき、前記誤差信号の位相を反転させる
   ことを特徴とする能動型振動制御装置。

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