JP5353662B2 - 制振装置及びこれを備えた車両 - Google Patents

Description

本発明は、発生する振動を抑制する制振装置に係り、特に制振すべき振動の認識を適正化した制振装置及びこれを備えた車両に関する。

従来から車両のエンジン等の振動発生源で生じた振動と加振手段を通じて発生させた相殺振動とを制振すべき位置で相殺する制振装置が知られている。このような従来の制振装置として特許文献１には、適応制御アルゴリズムを用いて制振すべき振動に相当する疑似振動を算出し、算出した疑似振動に基づいて相殺信号を生成し、相殺信号に基づいてアクチュエータ等の加振手段を通じて相殺振動を制振すべき位置に発生させ、発生した相殺振動と制振すべき振動との相殺誤差として残る振動を加速度センサで検出し、検出した相殺誤差として残る振動が小さくなるように上記適応制御アルゴリズムを学習適応して、疑似振動を真値に収束させるものが開示されている。

特許文献１に例示される制振装置では、エンジンクランク軸回転パルス信号に基づいて認識される周波数が制振すべき振動の周波数と一致しているものとして疑似振動の周波数を決定しており、その他の制振装置でも振動発生源に関連する信号に基づいて制振すべき振動の周波数を認識して疑似振動の周波数を決定しているのが通例である。

特開２００３−２０２９０２号公報

しかしながら、例えば、エンジンクランク回転軸パルス信号やエンジンの点火パルス信号等の振動発生源に関連する信号に基づいて認識した周波数が制振すべき振動の周波数に必ずしも一致しているとは限らないばかりか、パルス信号の取り込み時におけるサンプリングによって誤差が生じたり、周波数の認識時の演算で離散化誤差が発生したりする等の種々の理由により制振すべき振動の実際の周波数と認識した周波数とが一致しないことがある。制振すべき振動の実際の周波数と認識した周波数とが異なると、制振すべき振動の位相と疑似振動の位相との位相差が徐々に大きくなり、位相差の増大により相殺誤差としての振動が増加して適応制御アルゴリズムの適応性が低下し、制振性および制御の安定性を損なう。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、制振すべき振動の周波数を実際の周波数と異なる周波数であると誤認識した場合であっても疑似振動の周波数を制振すべき振動の周波数に合わせて適応制御アルゴリズムの適応性を向上させ、制振性および安定性を向上させた制振装置及びこれを備えた車両を提供することである。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明に係る制振装置は、振動発生源で生じる振動と加振手段を通じて発生させる相殺振動とを制振すべき位置で相殺するにあたり、適応制御アルゴリズムを用いて前記振動発生源から前記制振すべき位置へ伝達した振動を相殺するために必要な疑似振動を算出し、算出した疑似振動に基づいて前記相殺振動を前記加振手段を通じて前記制振すべき位置ｐｏｓに発生させ、発生した相殺振動と前記振動発生源から前記制振すべき位置へ伝達した振動との相殺誤差として残る振動を検出し、検出した相殺誤差として残る振動が小さくなるように前記適応制御アルゴリズムを学習適応する制振装置であって、前記疑似振動の周波数の基礎とするため前記制振すべき位置での振動の周波数を前記振動発生源で生ずる振動に関連する信号に基づいて認識する周波数認識手段と、前記制振すべき位置での相殺誤差として残る振動を検出して当該相殺誤差として残る振動の位相を特定し特定された相殺誤差として残る振動の位相と前記疑似振動に基づき制振すべき位置ｐｏｓに発生される相殺振動の位相との位相差を特定する位相差特定手段と、前記位相差特定手段により特定された位相差に基づいて前記周波数認識手段により認識された周波数を当該位相差が無くなる方向へ補正する周波数補正手段とを具備してなることを特徴とする。

この構成によれば、振動発生源で生ずる振動に関連する信号に基づいて振動発生源から制振すべき位置へ伝達した振動の周波数を周波数認識手段により認識し、認識した周波数を振動発生源から制振すべき位置へ伝達した振動を相殺するために必要な疑似振動の周波数の基礎として適応制御アルゴリズムを用いて疑似振動を算出し、算出された疑似振動に基づいて加振手段を通じて制振すべき位置に相殺振動を発生させ、発生した相殺振動と制振すべき位置での振動との相殺誤差として残る振動を検出して、検出した相殺誤差として残る振動が小さくなるように適応制御アルゴリズムの学習適応が行われて制振制御が実施される。この制振制御の実施に際し、位相差特定手段が、制振すべき位置での相殺誤差として残る振動を検出して相殺誤差として残る振動の位相を特定し特定した相殺誤差として残る振動の位相と前記疑似振動に基づき制振すべき位置に発生される相殺振動の位相との位相差を特定し、特定された位相差に応じて周波数認識手段により認識された周波数が周波数補正手段により位相差が無くなる方向へ補正されるので、振動発生源から制振すべき位置へ伝達した振動の周波数を実際の周波数と異なる周波数であると誤認識した場合であっても疑似振動の周波数を振動発生源から制振すべき位置へ伝達した振動の周波数に合わせて適応制御アルゴリズムの適応性を向上させ、制振性および安定性を向上させることができる。

特に自動車のエンジンで生じる振動を制振する場合は、アクセル操作によりエンジン回転数が著しく変化し、回転数の変化に伴って振動の周波数の変動が激しく、制振制御が難しいものであるが、本発明では認識した周波数を補正するので、振動の周波数変動が激しいものであっても追従を可能とする点で有効である。

制振制御の安定性を損なうことなく制振性を向上させるためには、前記周波数補正手段は、前記位相差特定手段により特定された位相差があるときに予め設定された補正一回当たりの上限補正量を超えない補正量を用いて前記周波数認識手段により認識された周波数を補正することが好ましい。

周波数の補正を迅速かつ適切に実施するためには、前記周波数補正手段は、前記位相差特定手段により特定された位相差のズレ量に応じた大きさの補正量を用いて前記周波数認識手段により認識された周波数を補正することが望ましい。

演算を省略でき、且つ、効果が乏しい周波数補正の実施を防止するためには、前記周波数補正手段は、前記位相差特定手段により特定された位相差のズレ量が予め設定された閾値よりも大きいときに前記周波数認識手段により認識された周波数の補正を実施し、前記位相差のズレ量が前記閾値以下であるときに前記認識された周波数の補正を実施しないことが効果的である。

乗員に快適な乗り心地を提供するためには、上記の制振装置を車両に備えることが挙げられる。

本発明は、以上説明した構成であるから、制振すべき位置での振動の位相と疑似振動の位相との位相差に応じて認識した周波数を補正し、制振すべき振動の周波数を実際の周波数と異なる周波数であると誤認識した場合であっても疑似振動の周波数を制振すべき振動の周波数に合わせて適応制御アルゴリズムの適応性を向上させ、制振性および安定性を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る制振装置の概略全体模式図。 同実施形態に係る制御手段の構成および機能の概略ブロック図。 同実施形態に係る制御手段の構成の詳細なブロック図。 同実施形態に係る周波数補正量算出部で実行される周波数補正算出処理ルーチンを示すフローチャート。 加振手段から制振すべき位置へ伝達する振動に関する説明図。 振動発生源から制振すべき位置へ伝達した振動と相殺振動との相殺誤差として残る振動に関する説明図。 制振すべき位置での振動の周波数とこの振動を模擬した疑似振動の周波数とに差がある場合に生ずる位相差に関する説明図。 本発明の他の実施形態に係る制御手段の構成の詳細なブロック図。

以下、本発明の一実施形態に係る制振装置を、図面を参照して説明する。

本実施形態の制振装置は、図１に示すように、自動車等の車両に搭載されるものであり、座席ｓｔ等の制振すべき位置ｐｏｓに設けた加速度センサ等の振動検出手段１と、所定の質量を有する補助質量２ａを振動させることにより振動Ｖｉ２を発生するリニアアクチュエータを用いた加振手段２と、振動発生源ｇｎであるエンジンの点火パルス信号と振動検出手段１からの検出信号とを入力し加振手段２で発生させた振動Ｖｉ２を制振すべき位置ｐｏｓへ伝達させることにより制振すべき位置ｐｏｓに相殺振動Ｖｉ４を発生させる制御手段３とを有し、車体フレームｆｒｍにマウンタｇｎｍを介して搭載されたエンジン等の振動発生源ｇｎで生じる振動Ｖｉ３と加振手段２を通じて発生させる相殺振動Ｖｉ４とを制振すべき位置ｐｏｓで相殺させて制振すべき位置ｐｏｓでの振動を低減するものである。

制御手段３は、図２に示すように、振動発生源ｇｎから制振すべき位置ｐｏｓへ伝達した振動Ｖｉ３を的確に相殺する相殺振動Ｖｉ４を制振すべき位置ｐｏｓに発生させるために、振動発生源ｇｎから制振すべき位置ｐｏｓへ伝達した振動Ｖｉ３を模擬した疑似振動Ｖｉ３’を適応アルゴリズムを用いて算出し、算出した疑似振動Ｖｉ３’に基づいて加振手段２を通じて制振すべき位置ｐｏｓに相殺振動Ｖｉ４を発生させる。また、制御手段３は、加振手段２から制振すべき位置ｐｏｓへ伝達した相殺振動Ｖｉ４と振動Ｖｉ３との相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）を振動検出手段１で検出し、検出した相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）が小さくなるように適応アルゴリズムを学習適応させて疑似振動を真値に収束させる制振制御を行う。本実施形態では、振動発生源ｇｎから制振すべき位置ｐｏｓへ伝達した振動Ｖｉ３を相殺するために必要な疑似振動は、振動Ｖｉ３を模擬した疑似振動Ｖｉ３’であるが、この振動Ｖｉ３の模擬を行うことなく加振手段２から制振すべき位置ｐｏｓへ伝達する相殺振動Ｖｉ４を直接模擬したものであってもよい。

この適応制御による制振制御を実行する制御手段３は、図２に示すように、周波数認識手段３１と、疑似振動算出手段３２と、相殺信号生成手段３３とを有する。

周波数認識手段３１は、振動発生源ｇｎで生ずる振動Ｖｉ１に関連する信号に基づいて制振すべき位置ｐｏｓでの振動の周波数を認識する。認識した周波数は、疑似振動算出手段３２で疑似振動を算出する際に疑似振動の周波数の基礎として用いられる。本実施形態では、振動発生源ｇｎで生ずる振動Ｖｉ１に関連する振動としてのエンジンの点火パルス信号をＥＣＵ等から入力している。勿論、エンジンの点火パルス信号に代えて例えばエンジンクランクの回転数を検出するセンサからの検出パルス信号等、その他の信号を用いてもよい。

疑似振動算出手段３２は、周波数認識手段３１により認識した周波数を疑似振動の周波数に採用した上で疑似振動を適応アルゴリズムにより算出すると共に、振動検出手段１より入力した相殺誤差として残る振動が小さくなるように適応アルゴリズムを学習させるものである。具体的には、疑似振動算出手段３２は、疑似振動算出部３２ａと、学習適応部３２ｂとを有する。疑似振動算出部３２ａは、周波数認識手段３１により認識した周波数と等しい周波数の基準波に対して適応フィルタ３２ｆを用いたフィルタリングを施すことにより基準波の振幅及び位相を変化させて疑似振動を算出する。学習適応部３２ｂは、振動検出手段１より入力した相殺誤差として残る振動が無くなるように適応フィルタ３２ｆを逐次更新する。

相殺信号生成手段３３は、疑似振動算出手段３２が算出した疑似振動に基づいて相殺振動Ｖｉ４を加振手段２を通じて制振すべき位置ｐｏｓに発生させる指令たる相殺信号を生成する。相殺信号生成手段３３により生成された相殺信号が加振手段２に入力されると加振手段２が相殺振動Ｖｉ４を制振すべき位置ｐｏｓに発生する。この相殺信号を生成するにあたり、図５に示すように、振動発生源ｇｎから制振すべき位置ｐｏｓへ伝達した振動Ｖｉ３に対してこの振動Ｖｉ３を逆波形にした振動−Ｖｉ３を加振すればよいが、加振手段２で発生させた振動Ｖｉ２は制振すべき位置ｐｏｓに伝達する過程で振幅又は位相が変化するので、この変化を考慮して制振すべき位置ｐｏｓに相殺振動Ｖｉ４が印加されるように振動Ｖｉ２を加振手段２で発生させる必要がある。具体的には、加振手段２から制振すべき位置ｐｏｓまで伝達する振動の振幅及び位相の変化させる振動伝達関数Ｇの逆伝達関数を逆伝達関数記憶部３３ａに予め記憶しておき、制振すべき位置ｐｏｓでの振動Ｖｉ３を模擬した疑似振動Ｖｉ３’を逆波形にした振動に対して逆伝達関数を加味して相殺振動ｖｉ２を算出する。ここでは、逆伝達関数の振幅成分を１／Ｇとし、位相成分をＰとして逆伝達関数記憶部３３ａに記憶している。なお、振動発生源ｇｎから制振すべき位置ｐｏｓへ伝達する振動の振幅又は位相を変化させる振動伝達関数をＧ’と示している。

上記の構成に対して本実施形態ではさらに、図２に示すように、位相差特定手段３４と、認識周波数補正手段３５とを備えている。

位相差特定手段３４は、図６に示すように、制振すべき位置ｐｏｓでの相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）を検出して検出した振動の位相φを特定し特定された制振すべき位置ｐｏｓでの相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）の位相φと疑似振動Ｖｉ３’に基づき制振すべき位置ｐｏｓに発生される相殺振動Ｖｉ４の位相φ’との位相差Δφ（＝φ−φ’）を即時に特定するものである。位相φ及び位相φ’は、ωｔ（＝θ）を基準としたものである。具体的には、図２に示すように、位相差特定手段３４は、即時位相特定部３４ａと、疑似振動位相特定部３４ｂと、位相差特定部３４ｃとを有する。即時位相特定部３４ａは、振動検出手段１により検出された振動に基づいてその振動の位相を即時に特定する。疑似振動位相特定部３４ｂは、疑似振動算出部３２ａでの算出結果を参照して疑似振動の位相を特定する。位相差特定部３４ｃは、即時位相特定部３４ａにより特定された制振すべき位置ｐｏｓでの振動の位相と疑似振動位相特定部３４ｂにより特定された疑似振動の位相との位相差を特定する。

周波数補正手段３５は、位相差特定手段３４により特定された位相差に基づいて周波数認識手段３１により認識された周波数を位相差が無くなる方向へ補正するものであり、上限補正量記憶部３５ａと、不感帯記憶部３５ｂとを有している。周波数補正手段３５は、位相差特定手段３４により特定された位相差があるときに上限補正量記憶部３５ｂに予め記憶された補正一回当たりの上限補正量を超えない補正量を用いて周波数の補正を実施したり、位相差のズレ量が不感帯記憶部３５ｃに予め記憶された閾値よりも大きいときに周波数の補正を実施し、位相差のズレ量が閾値以下であるときに周波数の補正を実施しないように構成されている。

このような制御手段３を実現する具体的な制御ブロックを図３に示して説明する。

図３に示すように、周波数認識手段３１である周波数検出部４１は、入力したエンジンパルス信号に基づいて制振すべき位置ｐｏｓでの振動の周波数ｆを認識する。基本電気角算出部４２は、認識された周波数ｆを入力して基本電気角θを算出する。基準波生成部４３は、算出された基本電気角θを入力して基準波である基準正弦波ｓｉｎθ及び基準余弦波ｃｏｓθを生成する。これら基準波は制御手段３での信号処理においての波形の振幅及び位相等の基準となるものである。

加速度センサである振動検出手段１で検出される制振すべき位置ｐｏｓでの振動には、振動発生源ｇｎで生じた振動以外にも他の振動が含まれているので、振動検出手段１の出力信号に対して周波数検出部４１で認識された周波数ｆ成分の信号のみを取り出すＢＰＦ（バンドパスフィルタ）４４を施すことにより振動発生源ｇｎで生じた振動のみを振動信号として検出している。

この振動信号を模擬するために、振動信号をＡｓｉｎ（θ＋φ）、θ＝ωｔと仮定し、以下の式を利用する。

まず、振動信号Ａｓｉｎ（θ＋φ）にｓｉｎθを乗算したものを積和定理を用いて表すと、
Ａｓｉｎ（θ＋φ）×ｓｉｎθ＝（−Ａ／２）（ｃｏｓ（２θ＋φ）−ｃｏｓφ）
と変形できる。この式に２を乗算すると、
２Ａｓｉｎ（θ＋φ）×ｓｉｎθ＝Ａｃｏｓφ−Ａｃｏｓ（２θ＋φ）
となる。この式を収束係数μを用いて積分すると、右辺第二項Ａｃｏｓ（２θ＋φ）の積分は（μＡ／２ω）ｓｉｎ（２θ＋φ）となり、μをＡに比べて非常に小さな値に設定すると振幅が小さく且つ周期関数の積分であるため（μＡ／２ω）ｓｉｎ（２θ＋φ）を無視でき、右辺全体が真値Ａに近い値Ａ’の振幅成分及び真値φに近い値φ’の位相成分を有するＡ’ｃｏｓφ’に収束する。

同様に、振動信号Ａｓｉｎ（θ＋φ）にｃｏｓθを乗算したものを積和定理を用いて表すと、
Ａｓｉｎ（θ＋φ）×ｃｏｓθ＝（Ａ／２）（ｓｉｎ（２θ＋φ）＋ｓｉｎφ）
と変形できる。この式に２を乗算すると、
２Ａｓｉｎ（θ＋φ）×ｃｏｓθ＝Ａｓｉｎφ＋Ａｓｉｎ（２θ＋φ）
となる。この式を収束係数μを用いて積分すると、右辺第二項Ａｓｉｎ（２θ＋φ）の積分も上記と同様に周期関数の積分であるため無視でき、右辺全体が真値Ａに近い値Ａ’の振幅成分及び真値φに近い値φ’の位相成分を有するＡ’ｓｉｎφ’に収束する。

上記で求めたＡ’ｃｏｓφ’及びＡ’ｓｉｎφ’にｓｉｎθ及びｃｏｓθをそれぞれ乗算して足し合わせものを加法定理を用いて表すと、
ｓｉｎθ×Ａ’ｃｏｓφ’＋ｃｏｓθ×Ａ’ｓｉｎφ’＝Ａ’ｓｉｎθ×ｃｏｓφ’＋Ａ’ｃｏｓθ×ｓｉｎφ’＝Ａ’ｓｉｎ（θ＋φ’）
となる。したがって、振動信号に対して上記の演算を実施することにより振動信号Ａｓｉｎ（θ＋φ）を模擬した疑似振動Ａ’ｓｉｎ（θ＋φ’）を算出できる。これらＡ’ｃｏｓφ’及びＡ’ｓｉｎφ’は、いわゆる適応制御における適応フィルタであり、振動信号の入力により疑似振動の振幅Ａ’及び位相φ’を真値である振幅Ａ及び位相φに収束させるべく自己適応する。また、適応フィルタは、適応フィルタに対して基準波を乗算して足し合わせることにより疑似振動に変形するので、疑似振動と基準波との振幅差及び位相差を表すものといえる。

上記の演算処理を用いて振動信号Ａｓｉｎ（θ＋φ）に基づいて適応フィルタ３２ｆを学習更新しつつ疑似振動を算出するために、図３に示すように疑似振動算出手段３２を構成している。すなわち、乗算器４５は、振動信号Ａｓｉｎ（θ＋φ）と収束係数２μとを乗算する。乗算器４６、４７は、乗算器４５での乗算結果に対して基準波生成部４３から出力される基準正弦波ｓｉｎθと基準余弦波ｃｏｓθをそれぞれ乗算して、積分器４８、４９へ出力する。積分器４８、４９は、乗算器４６、４７からの出力を積分し、疑似振動と基準波との振幅差及び位相差を表す適応フィルタ３２ｆとしてのＡ’ｃｏｓφ’及びＡ’ｓｉｎφ’を出力する。

この適応フィルタ３２ｆに対して基準正弦波ｓｉｎθ及び基準余弦波θをそれぞれ乗算した後に足し合わせると上記の通り疑似振動Ａ’ｓｉｎ（θ＋φ’）となるが、本実施形態では、振幅成分及び位相成分の逆伝達関数を加味した基準波を適応フィルタ３２ｆとの乗算前に生成している。勿論、疑似振動を算出した後に振幅成分及び位相成分の逆伝達関数を加味してもよい。具体的に本実施形態では、逆伝達関数振幅設定部５３は、周波数に対応した逆伝達関数の振幅成分が予め記憶されており、認識した周波数ｆを入力して逆伝達関数の振幅成分１／Ｇを特定する。同様に、逆伝達関数位相設定部５０は、周波数に対応した逆伝達関数の位相成分が予め記憶されており、認識した周波数ｆを入力して逆伝達関数の位相成分Ｐを特定する。特定された位相成分Ｐと基本電気角θとが加算器５１で加算されて発振器５２に入力される。発振器５２は、逆伝達関数の位相成分Ｐが加味された正弦波ｓｉｎ（θ＋Ｐ）及び余弦波ｃｏｓ（θ＋Ｐ）を生成する。乗算器５４、５５は、生成された正弦波ｓｉｎ（θ＋Ｐ）及び余弦波ｃｏｓ（θ＋Ｐ）に対して逆伝達関数振幅設定部５３により特定された逆伝達関数の振幅成分１／Ｇとをそれぞれ乗算して、振幅及び位相の逆伝達関数を加味した基準波を生成する。

これら乗算器５４、５５により生成された振幅及び位相の逆伝達関数を加味した基準波（１／Ｇ）ｓｉｎ（θ＋Ｐ）及び（１／Ｇ）ｃｏｓ（θ＋Ｐ）に対して上記の適応フィルタ３２ｆとしてのＡ’ｃｏｓφ’及びＡ’ｓｉｎφ’を乗算器５６、５７でそれぞれ乗算する。乗算器５６、５７での乗算結果を加算器５８で足し合わせ、足し合わせた結果に−１を乗算器５９で乗算すると、相殺振動［−（Ａ’／Ｇ）ｓｉｎ（θ＋φ’＋Ｐ）］の発生を指令する相殺信号が生成され、加振手段２で相殺振動［−（Ａ’／Ｇ）ｓｉｎ（θ＋φ’＋Ｐ）］が加振される。

上記の適応制御を用いた制振制御を行う構成に加えてさらに、位相差特定手段３４を構成する即時位相特定部３４ａ、疑似振動位相特定部３４ｂ及び位相差特定部３４ｃと、周波数補正手段３５を構成する周波数補正量算出部６８とを有している。

位相差特定手段３４を構成する即時位相特定部３４ａは、振動検出手段１を介して検出した振動信号Ａｓｉｎ（θ＋φ）を入力して、その位相φを即時に特定するものである。具体的には、まず、除算器６０ａにおいて振動信号Ａｓｉｎ（θ＋φ）をリアルタイム振幅検出部６０で検出した振幅Ａで除算して、振幅１のｓｉｎ（θ＋φ）を得る。

リアルタイム振幅検出部６０は、振幅１の正弦波ｓｉｎθの半周期０〜πの積分値が（−ｃｏｓπ）−（−ｃｏｓ０）＝（１）−（−１）＝２であり、その平均値は０〜πまでの平均であることから２／πとなることを利用したもので、振動信号Ａｓｉｎ（θ＋φ）を入力して、絶対値処理を加え、二倍の周波数成分を除去するノッチフィルタを介し、脈動分をＬＰＦ（ローパスフィルタ）で除去して２／πを乗ずることにより即時で振幅Ａを取得するものである。

乗算器６１、６２は、除算器６０ａでの除算結果であるｓｉｎ（θ＋φ）に対して２ｓｉｎθ及び２ｃｏｓθをそれぞれ乗算して積和定理より、ｃｏｓφ−ｃｏｓ（２θ＋φ）とｓｉｎφ＋ｓｉｎ（２θ＋φ）とを得る。乗算器６１の演算結果であるｃｏｓφ−ｃｏｓ（２θ＋φ）に対して二倍の周波数成分を除去するノッチ処理６３を施し、脈動分をＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理６５で除去してｃｏｓφを得る。同様に、乗算器６２の演算結果であるｓｉｎφ＋ｓｉｎ（２θ＋φ）に対して二倍の周波数成分を除去するノッチ処理６４を施し、脈動分をＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理６６で除去してｓｉｎφを得る。このように即時位相特定部３４ａは、振動信号Ａｓｉｎ（θ＋φ）の位相成分を有するｃｏｓφ及びｓｉｎφを即時に特定する。

位相差特定手段３４を構成する疑似振動位相特定部３４ｂは、上記の適応フィルタ３２ｆであるＡ’ｃｏｓφ’及びＡ’ｓｉｎφ’が疑似振動の位相成分を有するのでこれをそのまま利用すべく、適応フィルタ３２ｆを位相差特定部３４ｃへ入力するものである。

位相差特定手段３４を構成する位相差特定部３４ｃは、即時位相特定部３４ａにより特定されたｃｏｓφ及びｓｉｎφと適応フィルタ３２ｆであるＡ’ｃｏｓφ’及びＡ’ｓｉｎφ’とに基づいて位相差を特定するものである。具体的には、これら位相φ及び位相φ’は、共通の基本電気角θを基準とした位相ズレを表すものであるので、疑似振動の位相と制振すべき位置ｐｏｓでの振動の位相とが一致している場合はφとφ’が等しいものとなる。したがって、位相差Δφをφ−φ’と定義して、以下の式を用いて算出される位相差の正弦成分α及び余弦成分βにより位相差を表現している。
正弦成分α＝Ａ’ｓｉｎ（φ−φ’）＝Ａ’（ｓｉｎφｃｏｓφ’−ｃｏｓφｓｉｎφ’）＝ｓｉｎφ（Ａ’ｃｏｓφ’）−ｃｏｓφ（Ａ’ｓｉｎφ’）
余弦成分β＝Ａ’ｃｏｓ（φ−φ’）＝Ａ’（ｃｏｓφｃｏｓφ’＋ｓｉｎφｓｉｎφ’）＝ｃｏｓφ（Ａ’ｃｏｓφ’）＋ｓｉｎφ（Ａ’ｓｉｎφ’）

図７（ａ）に示すように制振すべき位置ｐｏｓでの振動Ｖｉ３の周波数より振動Ｖｉ３を模擬する疑似振動Ｖｉ３’の周波数が低いときには、正弦成分αが正の方向へ一定の変化量で増加し、図７（ｂ）に示すように制振すべき位置ｐｏｓでの振動Ｖｉ３の周波数より振動Ｖｉ３を模擬する疑似振動Ｖｉ３’の周波数が高いときに正弦成分αが負の方向へ一定の変化量で減少する。上記の適応制御アルゴリズムは、位相差Δφが±６０度の範囲を超えた場合は制御が発散して制振不能となることが判明しているので、余弦成分β＞０の条件で正弦成分αの符号によりΔφが進んでいるか遅れているか否かを判断でき、正弦成分αの大きさにより位相差Δφのズレ量を把握できる。

図３に示すように、周波数補正手段３５を構成する周波数補正量算出部６８は、位相差特定部３４ｃで特定された正弦成分αに基づいて周波数補正量Δｆを算出して加算器６９へ出力し、この周波数補正量Δｆと周波数検出部４１により認識された周波数ｆとを加算器６９で加算させることにより認識された周波数ｆを補正するものである。補正量算出部６８は、図４に示すように、正弦成分αの大きさが不感帯記憶部３５ｂに記憶されている閾値以下であるか否かを判定し（Ａ１）、閾値以下であると判定した場合（Ａ１：ＹＥＳ）には、周波数補正量Δｆ＝０とする（Ａ６）。一方、閾値以下でないと判定した場合（Ａ１：ＮＯ）には、上限補正量記憶部３５ａに記憶されている補正一回当たりの上限補正量である一定値のステップＳ（Ｓ＞０）を取得し（Ａ２）、正弦成分αの符号が正であるか否かを判定する（Ａ３）。αの符号が正であると判定した場合には（Ａ３：ＹＥＳ）、周波数補正量ΔｆをステップＳ、すなわちΔｆを正値とする（Ａ４）。一方、αの符号が正でないと判定した場合には（Ａ３：ＮＯ）、周波数補正量Δｆを−ステップＳ、すなわちΔｆを負値とし（Ａ５）、認識した周波数ｆを位相差Δφが無くなる方向へ補正する。

以上のように、本実施形態に係る制振装置は、振動発生源ｇｎで生じる振動Ｖｉ３と加振手段２を通じて発生させる相殺振動Ｖｉ４とを制振すべき位置ｐｏｓで相殺するにあたり、適応制御アルゴリズムを用いて振動発生源から制振すべき位置ｐｏｓへ伝達した振動Ｖｉ３を相殺するため必要な疑似振動Ｖｉ３’を算出し、算出した疑似振動Ｖｉ３’に基づいて相殺振動Ｖｉ４を加振手段２を通じて制振すべき位置ｐｏｓに発生させ、発生した相殺振動Ｖｉ４と振動発生源ｇｎから制振すべき位置ｐｏｓへ伝達した振動Ｖｉ３との相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）を検出し、検出した相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）が小さくなるように適応制御アルゴリズムを学習適応するものであり、疑似振動Ｖｉ３’の周波数の基礎とするため制振すべき位置ｐｏｓでの振動Ｖｉ３の周波数ｆを振動発生源ｇｎで生ずる振動Ｖｉ１に関連する信号に基づいて認識する周波数認識手段３１と、制振すべき位置ｐｏｓでの相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）を検出して相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）の位相φを特定し特定された相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）の位相φと疑似振動Ｖｉ３’に基づき制振すべき位置ｐｏｓに発生される相殺振動Ｖｉ４の位相φ’との位相差Δφを特定する位相差特定手段３４と、位相差特定手段３４により特定された位相差Δφに基づいて周波数認識手段３１により認識された周波数ｆを位相差Δφが無くなる方向へ補正する周波数補正手段３５とを具備してなることを特徴とする。

本実施形態によれば、振動発生源ｇｎで生ずる振動Ｖｉ１に関連する信号に基づいて振動発生源ｇｎから制振すべき位置ｐｏｓへ伝達した振動Ｖｉ３の周波数ｆを周波数認識手段３１により認識し、認識した周波数ｆを振動発生源ｇｎから制振すべき位置ｐｏｓへ伝達した振動Ｖｉ３を相殺するために必要な疑似振動Ｖｉ３’の周波数の基礎として適応制御アルゴリズムを用いて疑似振動Ｖｉ３’を算出し、算出された疑似振動Ｖｉ３’に基づいて加振手段２を通じて制振すべき位置ｐｏｓに相殺振動Ｖｉ４を発生させ、発生した相殺振動Ｖｉ４と振動発生源ｇｎから制振すべき位置ｐｏｓへ伝達した振動Ｖｉ３との相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）を検出して、検出した相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）が小さくなるように適応制御アルゴリズムの学習適応が行われて制振制御が実施される。この制振制御の実施に際し、位相差特定手段３４が、制振すべき位置ｐｏｓでの相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）を検出して相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）の位相φを特定し特定した相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）の位相φと前記疑似振動Ｖｉ３’に基づき制振すべき位置ｐｏｓに発生される相殺振動Ｖｉ４の位相φ’との位相差Δφ（＝φ−φ’）を特定し、特定された位相差Δφに応じて周波数認識手段３１により認識された周波数ｆが周波数補正手段３５により位相差Δφが無くなる方向へ補正されるので、振動発生源ｇｎから制振すべき位置ｐｏｓへ伝達した振動Ｖｉ３の周波数を実際の周波数と異なる周波数であると誤認識した場合であっても疑似振動Ｖｉ３’の周波数を振動発生源ｇｎから制振すべき位置ｐｏｓへ伝達した振動Ｖｉ３の周波数に合わせて適応制御アルゴリズムの適応性を向上させ、制振性および安定性を向上させることができる。

特に自動車のエンジンで生じる振動を制振する場合は、アクセル操作によりエンジン回転数が著しく変化し、回転数の変化に伴って振動の周波数が激しく変動し、制振制御が難しいものであるが、本実施形態では認識した周波数を補正するので、振動の周波数変動が激しいものであっても追従を可能とする点で有効である。

また、本実施形態では、周波数補正手段３５が、位相差特定手段３４により特定された位相差Δφがあるときに予め設定された補正一回当たりの上限補正量を超えない補正量である一定値のステップＳを用いて周波数認識手段３１により認識された周波数を補正するので、場合によるが周波数の補正を複数回に分けて少しずつ実施し、補正一回当たりの上限補正量を超えた大きな補正量で補正を実施することにより周波数が急激に変化して制御が不安定になることを防止でき、制振制御の安定性を損なうことなく制振性を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、周波数補正手段３５が、位相差特定手段３４により特定された位相差Δφのズレ量が予め設定された閾値よりも大きいときに周波数認識手段３１により認識された周波数の補正を実施し、位相差Δφのズレ量が閾値以下であるときに認識された周波数の補正を実施しないので、位相差Δφが軽微であるとき、すなわち両振動の周波数がある程度一致したときには周波数の補正を実施しない不感帯を設け、演算の省略ができるとともに、得られる効果が乏しい周波数補正の実施を防止することができる。

その他、本実施形態では、上記制振装置を自動車等の車両に備えているので、乗員に快適な乗り心地を提供することができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、正弦成分αは変動が激しいので正弦成分αにＬＰＦ（ローパスフィルタ）を掛けて脈動分を除去し、このＬＰＦを通した正弦成分αに基づいて補正量算出部６８で周波数補正量Δｆを算出するようにしてもよい。このように構成すると、安定した周波数補正の実現に資することが可能となる。

また、本実施形態では、周波数補正手段３５は、位相差Δφのズレ量に係わらず補正一回当たりの上限補正量である一定値のステップＳを補正量として決定し、この補正量を付加して補正を実施しているが、位相差Δφのズレ量に応じた大きさの補正量を決定し、この補正量を用いて補正を実施するようにしてもよい。このように構成すると、位相差Δφのズレ量が大きい場合には周波数の補正量を大きくし、位相差Δφのズレ量が小さい場合には周波数の補正量を小さくして、周波数の補正回数を低減し、周波数の補正を迅速かつ適切に実施することが可能となる。

逆伝達関数位相設定部５０に予め記憶されている逆伝達関数の位相成分Ｐと実際の逆伝達関数の位相成分とが経年変化等により一致しなくなり、この不一致が位相差特定部３４ｃにより位相差Δφとして検出されることがある。そこで、図８に示すように、この不一致を是正するべく、疑似振動Ｖｉ３’に基づき制振すべき位置ｐｏｓに発生される相殺振動Ｖｉ４の位相を補正する位相補正部７０を追加することが挙げられる。位相補正部７０は、位相差特定部３４ｃで特定された正弦成分α及び余弦成分βに基づいて位相補正量Ｐ’を算出して加算器５１へ出力し、位相差Δφを補正するものである。このように構成すると、経年変化や温度変化等により車体フレームｆｒｍ等の制振対象の振動伝達特性が変化しても所望の制振効果を得ることができる。

さらにまた、図８に示すように、上記の位相補正部７０を追加した構成において位相差Δφに基づいて周波数補正又は位相補正のいずれを実施するのが適切であるかを判断するために、位相差特定部３４ｃで特定された正弦成分αを参照して位相補正部７０による位相補正と周波数補正量算出部６８による周波数補正とを切り替える切替部７１をさらに設けるとよい。この切替部７１は、逆伝達関数の位相成分がズレておらず周波数がズレている場合は正弦成分αが一定の変化量で変化する一方、周波数がズレておらず逆伝達関数の位相成分がズレている場合は正弦成分αが変化しないことを利用して、入力した正弦成分αを微分して変化量を捉え、正弦成分αが変化している場合は周波数補正量算出部６８による周波数補正に切り替え、正弦成分αが変化していない場合は位相補正部７０による位相補正に切り替えるものである。このように構成すると、適切な補正機能を実現でき、制振効果を向上させることが可能となる。

その他、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…………振動検出手段（加速度センサ）
２…………加振手段（リニアアクチュエータ）
３…………制御手段
３１………周波数認識手段
３４………位相差特定手段
３５………周波数補正手段
φ、φ’…位相
Δφ………位相差
ｇｎ………振動発生源
ｐｏｓ……制振すべき位置
Ｖｉ１……振動発生源で生ずる振動
Ｖｉ２……加振手段で発生する振動
Ｖｉ３……制振すべき位置での振動
Ｖｉ３’…制振すべき位置での振動を模擬した疑似振動
Ｖｉ４……相殺振動

Claims (5)

1. 振動発生源で生じる振動と加振手段を通じて発生させる相殺振動とを制振すべき位置で相殺するにあたり、適応制御アルゴリズムを用いて前記振動発生源から前記制振すべき位置へ伝達した振動を相殺するために必要な疑似振動を算出し、算出した疑似振動に基づいて前記相殺振動を前記加振手段を通じて制振すべき位置に発生させ、発生した相殺振動と前記振動発生源から前記制振すべき位置へ伝達した振動との相殺誤差として残る振動を検出し、検出した相殺誤差として残る振動が小さくなるように前記適応制御アルゴリズムを学習適応する制振装置であって、
   前記疑似振動の周波数の基礎とするため前記制振すべき位置での振動の周波数を前記振動発生源で生ずる振動に関連する信号に基づいて認識する周波数認識手段と、
   前記制振すべき位置での相殺誤差として残る振動を検出して当該相殺誤差として残る振動の位相を特定し特定された相殺誤差として残る振動の位相と前記疑似振動に基づき制振すべき位置に発生される相殺振動の位相との位相差を特定する位相差特定手段と、
   前記位相差特定手段により特定された位相差に基づいて前記周波数認識手段により認識された周波数を当該位相差が無くなる方向へ補正する周波数補正手段とを具備してなることを特徴とする制振装置。
2. 前記周波数補正手段は、前記位相差特定手段により特定された位相差があるときに予め設定された補正一回当たりの上限補正量を超えない補正量を用いて前記周波数認識手段により認識された周波数を補正する請求項１に記載の制振装置。
3. 前記周波数補正手段は、前記位相差特定手段により特定された位相差のズレ量に応じた大きさの補正量を用いて前記周波数認識手段により認識された周波数を補正する請求項１又は２に記載の制振装置。
4. 前記周波数補正手段は、前記位相差特定手段により特定された位相差のズレ量が予め設定された閾値よりも大きいときに前記周波数認識手段により認識された周波数の補正を実施し、前記位相差のズレ量が前記閾値以下であるときに前記認識された周波数の補正を実施しない請求項１〜３のいずれかに記載の制振装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の制振装置を備えた車両。
   

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