JP5540667B2 - 制振装置及びこれを備えた車両 - Google Patents

Description

本発明は、発生する振動を適応制御により抑制する制振装置に係り、特に適応制御で用いる適応フィルタの算出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、適応フィルタ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フィルタの算出を繰り返し実行し、算出の積み重ねにより疑似振動及び適応フィルタを真値へ収束させるものが開示されている。

この制振装置では、適応フィルタの算出の基礎である正弦波等の基準波から適応フィルタの真値へ向かって適応フィルタの算出を積み重ねる構成であり、その他の制振装置でも一定の周期関数を適応フィルタの算出の基礎とする構成が通例である。

特開２００３−２０２９０２号公報

上記適応フィルタの算出にあたり、算出される適応フィルタに対応する疑似振動の位相と適応フィルタの真値の位相との位相ズレが所定許容量以下であるときは適応フィルタが真値へ収束するが、所定許容量を超えたときは適応フィルタの算出が発散してしまうので、位相ズレが常に所定許容量以下であることに留意すべきである。

しかしながら、例えばエンジンの回転数やアクセル開度によって発生する加振力や位相は常に変化し、収束目標値である真値が常に変動することになるものの、適応フィルタの算出の基礎となる基準波は一定であるので、両者の位相ズレすなわち制振すべき振動と基準波との間の位相ズレが大きくなることがあり、その位相変化量が大きくなる場合に適応フィルタが追従できず、結果として振動を増幅してしまい、制振安定性を損なうことがある。

また、算出の基礎となる基準波の位相と適応フィルタの真値の位相との位相ズレが大きいと、この位相ズレを適応フィルタの算出により埋めなければならないので、制御の応答性が低減する要因になる。

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、制振すべき振動と基準波との間の位相ズレを低減して、適応フィルタ係数の算出時における制振安定性を向上させるとともに、制御の応答性や制振効果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、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基準波を生成する基準波生成手段と、前記基準波生成手段により生成された基準波を基礎として適応フィルタを算出し、前記基準波に対して前記適応フィルタ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する疑似振動算出手段と、前記疑似振動算出手段により算出された疑似振動に基づいて前記相殺振動を前記制振すべき位置に発生させる指令たる相殺信号を生成し生成した相殺信号を前記加振手段へ入力する相殺信号生成手段と、前記制振すべき位置において前記振動発生源で生じた振動と前記相殺振動との相殺誤差として残る振動を検出する振動検出手段とを具備し、前記疑似振動算出手段は、前記振動検出手段により検出された振動と前記基準波とに基づいて前記相殺誤差として残る振動が小さくなるように前記適応フィルタの算出を繰り返し実行し、算出の積み重ねにより疑似振動及び適応フィルタを真値へ収束させる制振装置であって、前記制振すべき位置での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適応フィルタの算出時に用いられる前記基準波の位相を補正する基準波位相補正手段とを設けたことを特徴とする。

この構成によれば、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が適応フィルタを用いて疑似振動算出手段により算出され、算出された疑似振動に基づいて相殺振動を制振すべき位置に発生させる指令たる相殺信号が相殺信号生成手段により生成され、相殺信号が加振手段に入力されて相殺振動が制振すべき位置に加振手段を通じて発生され、制振すべき位置において振動発生源で生じた振動と相殺振動との相殺誤差として残る振動が振動検出手段により検出され、検出された振動と適応フィルタの算出基礎となる基準波とに基づいて相殺誤差として残る振動が小さくなるように疑似振動算出手段により適応フィルタが算出され、算出の積み重ねにより疑似振動及び適応フィルタを真値へ収束させる制振制御が実施される。この制振制御の実施に際し、位相差特定手段により制振すべき位置での相殺誤差として残る振動の位相と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が特定され、特定された位相差に基づいて適応フィルタの算出時に用いられる基準波の位相が補正されるので、適応フィルタの算出時に算出基礎となる基準波の位相が適応フィルタの真値の位相に近づき、制振すべき振動と基準波との間の位相ズレに起因して適応フィルタが追従できずに結果として振動が増大することを回避して、制振安定性を向上させることができる。また、適応フィルタの算出時に算出基礎となる基準波の位相が適応フィルタの真値の位相に近づき、適応フィルタの算出により埋めなければならない位相ズレが小さくなるので、制振の応答性や制振効果を更に向上させることが可能となる。

特に自動車のエンジンで生じる振動を制振する場合は、エンジンの回転数やアクセル開度によって発生する加振力や位相は常に変化して適応フィルタの真値が常に変動するので、適応フィルタが発散しやすく制振制御が難しいものであるが、本発明では適応フィルタの算出時に用いられる基準波の位相が補正されるので、適応フィルタの真値が常に変動するような場合であってもこれに対して算出の基礎となる基準波を追従させて適切に適応フィルタを導出することが可能となる点で有効である。

制振すべき位置での相殺誤差として残る振動の位相と相殺振動の位相との位相差に起因する相殺誤差を低減し、制振効果を向上させるためには、前記相殺信号生成手段は、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当該位相差が無くなる方向へ位相を補正した前記相殺振動に対応する相殺信号を生成することが好ましい。

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、前記位相の補正は、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行われるものであることが好ましい。

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、適応フィルタの算出時に用いられる基準波の位相を補正し制振すべき振動と基準波との間の位相ズレを低減して、適応フィルタの算出時における制振安定性を向上させるとともに、制振の応答性や制振効果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。 同実施形態に係る位相補正量算出部で実行される位相補正量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。 本実施形態の制振装置および従来型の制振装置の制振効果を比較して示す説明図。 本実施形態の制振装置および従来型の制振装置の制振効果を比較して示す説明図。 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Ｖｉ１と加振手段２を通じて制振すべき位置ｐｏｓに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の適応フィルタ３２ｆ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フィルタ３２ｆの算出を繰り返し実行し、算出の積み重ねにより疑似振動Ｖｉ３’及び適応フィルタ３２ｆを真値へ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へ伝達した相殺振動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、基準波生成手段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。

基準波生成手段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し、認識した周波数に基づいて基準波を生成する。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ものであり、生成した基準波は、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、特に適応フィルタの算出の基礎とされるものである。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、基準波生成手段３１により生成された基準波に対して適応フィルタ３２ｆを用いて疑似振動Ｖｉ３’を算出すると共に、振動検出手段１より入力した相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）が小さくなるように適応フィルタ３２ｆを逐次更新する。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、基準波生成手段３１により生成され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Ｖｉ３’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（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）が無くなるように適応フィルタ３２ｆの算出の基礎である基準波から適応フィルタの真値へ向かって適応フィルタの算出を繰り返し実行し、この算出の積み重ねにより疑似振動Ｖｉ３’及び適応フィルタ３２ｆを真値へ収束させるものである。

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、基準波位相補正手段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、基準波生成手段３１により生成される基準波の位相成分θ（＝ωｔ）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。

基準波位相補正手段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位相差が無くなる方向へ位相を補正させる位相補正指令を基準波生成手段３１に対して指令することにより基準波の位相を補正するものである。基準波位相補正手段３５は、上限補正量記憶部３５ａと、不感帯記憶部３５ｂとを有しており、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基準波の位相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基準波の位相の補正を実施し、位相差のズレ量が閾値以下であるときに基準波の位相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、基準波生成手段３１は、周波数検出部４１と、基準電気角算出部４２と、基準波生成部４３とを含んで構成されている。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（＝ωｔ）を算出する。基準波生成部４３は、算出された基本電気角θを基礎と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り、特に後述する疑似振動算出手段３２を構成する乗算器４６、４７および即時位相特定部３４ａを構成する乗算器６１、６２で用いられる。なお、基準波生成部４３は、基本電気角θだけでなく後述する位相補正量Ｐ’も入力し、位相成分Ｐ’の補正を加えた基準波たる基準正弦波ｓｉｎ（θ＋Ｐ’）及び基準余弦波ｃｏｓ（θ＋Ｐ’）を生成するが、以下では説明の簡略化のために基準波の位相成分を単にθとして説明する。

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’を真値たる振幅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、基準波位相補正手段３５を構成する位相補正量算出部７０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’）

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、基準波位相補正手段３５を構成する位相補正量算出部７０は、位相差特定部３４ｃで特定された正弦成分αに基づいて位相補正量Ｐ’を算出して加算器７１へ出力し、この位相補正量Ｐ’と基本電気角算出部４２により算出された基本電気角θとを加算させることにより基準波生成部４３で生成される基準波の位相を補正するものである。位相補正量算出部７０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、位相補正量Ｐ’＝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）、位相補正量Ｐ’を−ステップＳ、すなわちＰ’を負値とする（Ａ４）。一方、αの符号が正でないと判定した場合には（Ａ３：ＮＯ）、位相補正量Ｐ’をステップＳ、すなわちＰ’を正値とし（Ａ５）、基準波の位相θを位相（θ＋Ｐ’）として位相差Δφが無くなる方向へ補正する。そして、位相補正された基準波たる基準波正弦波ｓｉｎ（θ＋Ｐ’）及び基準余弦波ｃｏｓ（θ＋Ｐ’）が、乗算器４６、４７で適応フィルタ３２ｆの算出の基礎とされ、疑似振動算出手段３２で一層真値に近い位相成分（θ＋Ｐ’）を有する基準波から適応フィルタの真値へ向かって適応フィルタの算出が積み重ねられる。

また、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。この不一致を是正するため、位相補正量算出部７０により算出した位相補正量Ｐ’を加算器５１を介して発振器５２に入力して疑似振動Ｖｉ３’ひいては相殺振動Ｖｉ４の位相を補正している。位相補正量算出部７０により位相が補正される前の相殺振動は［−（Ａ’／Ｇ）ｓｉｎ（θ＋φ’＋Ｐ）］で表され、補正後の相殺振動は［−（Ａ’／Ｇ）ｓｉｎ（θ＋φ’＋Ｐ＋Ｐ’）］で表される。

ここで、適応フィルタ３２ｆの算出の基礎となる基準波の位相の補正を実施する本実施形態の制振装置と、本実施形態とほぼ同様の構成であるが基準波の位相の補正を実施しない従来型の制振装置との制振効果に関するシミュレーション結果を比較して図７及び図８に示す。このシミュレーションでは、適応フィルタ３２ｆの収束目標値である真値が変動するように設定し、適応フィルタ３２ｆの算出の基礎となる基準波と適応フィルタ３２ｆの真値との位相ズレ、すなわち制振すべき振動と基準波との間の伝達関数の位相ズレが生じる条件に設定している。

図７に、逆伝達関数記憶部３３ａに予め記憶されている加振手段２から制振すべき位置ｐｏｓまでの振動伝達特性の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一致している場合のシミュレーション結果を示す。この場合、基準波の位相の補正を実施しない従来型の制振装置では、図７（ａ）に示すように、リアルタイム振幅検出部６０により検出される振幅値Ａが発散して振動Ｖｉ３［＝Ａｓｉｎ（θ＋φ）］にうねりが生じており、制振制御が追従していない。一方、基準波の位相を補正する本実施形態の制振装置では、図７（ｂ）に示すようにリアルタイム振幅検出部６０により検出される振幅値Ａが振動Ｖｉ３にほぼ合致して振動Ｖｉ３も安定しており、制御が安定している。

また、図８に、逆伝達関数記憶部３３ａに予め記憶されている加振手段２から制振すべき位置ｐｏｓまでの振動伝達特性の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一致していない場合のシミュレーション結果を示す。この場合、従来型の基準波の位相の補正を実施しない制振装置では、図８（ａ）に示すように、リアルタイム振幅検出部６０により検出される振幅値Ａが発散して制振制御が追従していない。一方、基準波の位相を補正する本実施形態の制振装置では、図８（ｂ）に示すようにリアルタイム振幅検出部６０により検出される振幅値Ａの発散が図８（ａ）に示す従来型よりも低減しており制振制御の安定性が向上している。

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、適応フィルタ３２ｆを用いて振動発生源ｇｎから制振すべき位置ｐｏｓへ伝達した振動Ｖｉ３を相殺するために必要な疑似振動Ｖｉ３’を算出する疑似振動算出手段３２と、疑似振動算出手段３２により算出された疑似振動Ｖｉ３’に基づいて相殺振動Ｖｉ４を前記制振すべき位置ｐｏｓに発生させる指令たる相殺信号を生成し生成した相殺信号を加振手段２へ入力する相殺信号生成手段３３と、制振すべき位置ｐｏｓにおいて振動発生源ｇｎで生じた振動Ｖｉ３と相殺振動Ｖｉ４との相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）を検出する振動検出手段１とを具備し、疑似振動算出手段３２は、振動検出手段１により検出された振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）と適応フィルタ３２ｆの算出基礎となる基準波とに基づいて相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）が小さくなるように適応フィルタ３２ｆの算出を繰り返し実行し、算出の積み重ねにより疑似振動Ｖｉ３’及び適応フィルタ３２ｆを真値へ収束させるものであり、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に基づいて適応フィルタ３２ｆの算出時に用いられる基準波の位相を補正する基準波位相補正手段３５とを設けたことを特徴とする。

本実施形態によれば、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’が適応フィルタ３２ｆを用いて疑似振動算出手段３２により算出され、算出された疑似振動Ｖｉ３’に基づいて相殺振動Ｖｉ４を制振すべき位置ｐｏｓに発生させる指令たる相殺信号が相殺信号生成手段３３により生成され、相殺信号が加振手段２に入力されて相殺振動Ｖｉ４が加振手段２を通じて制振すべき位置ｐｏｓに発生され、制振すべき位置ｐｏｓにおいて振動発生源ｇｎで生じた振動Ｖｉ３と相殺振動Ｖｉ４との相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）が振動検出手段１により検出され、検出された振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）と適応フィルタ３２ｆの算出基礎となる基準波とに基づいて相殺誤差として残る振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）が小さくなるように疑似振動算出手段３２により適応フィルタ３２ｆが算出され、算出の積み重ねにより疑似振動Ｖｉ３’及び適応フィルタ３２ｆを真値へ収束させる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により制振すべき位置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が特定され、特定された位相差Δφに基づいて適応フィルタ３２ｆの算出時に用いられる基準波の位相が補正されるので、適応フィルタ３２ｆの算出時に算出基礎となる基準波の位相が適応フィルタ３２ｆの真値の位相φに近づき、制振すべき振動と基準波との間の位相ズレに起因して適応フィルタが追従できずに結果として振動が増大することを回避して、制振安定性を向上させることができる。また、適応フィルタ３２ｆの算出時に算出基礎となる基準波の位相が適応フィルタ３２ｆの真値の位相φに近づき、適応フィルタ３２ｆの算出により埋めなければならない位相ズレが小さくなるので、制振の応答性や制振効果を更に向上させることが可能となる。

特に自動車のエンジンで生じる振動を制振する場合は、エンジンの回転数やアクセル開度によって発生する加振力や位相は常に変化して適応フィルタの真値が常に変動するので、適応フィルタ３２ｆが発散しやすく制振制御が難しいものであるが、本実施形態では適応フィルタ３２ｆの算出時に用いられる基準波の位相が補正されるので、適応フィルタ３２ｆの真値が常に変動するような場合であってもこれ対して算出の基礎となる基準波を追従させて適切に適応フィルタ３２ｆを導出することが可能となる点で有効である。

さらに、例えば経年変化や温度変化等により加振手段２から制振すべき位置ｐｏｓまでの振動伝達特性の位相の変化等により逆伝達関数記憶部３３ａ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一致しない場合であっても、本実施形態では、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が無くなる方向へ位相を補正した相殺振動Ｖｉ４を発生させる指令である相殺信号が生成されるので、逆伝達関数記憶部３３ａ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一致しなくなることに起因する相殺誤差としての振動（Ｖｉ３＋Ｖｉ４）を低減し、制振効果を向上させることが可能となる。

さらにまた、本実施形態では、位相の補正が、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を用いて行われるものであるので、場合によるが位相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位相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、位相の補正が、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位相の補正を実施し、位相差Δφのズレ量が閾値以下であるときに位相の補正を実施しないので、位相差Δφが軽微であるときには位相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位相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、本実施形態では、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を発振器５２にのみ入力しているが、図９に示すように、逆伝達関数の位相成分Ｐを基準波生成部４３にも入力するように構成してもよい。

さらに、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に基づいて位相補正量算出部７０で位相補正量Ｐ’を算出するようにしてもよい。このように構成すると、安定した位相補正の実現に資することが可能となる。

さらにまた、本実施形態では、基準波位相補正手段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位相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位相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位相の補正量を小さくして、位相の補正回数を低減し、位相の補正を迅速かつ適切に実施す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………基準波生成手段
３２………疑似振動算出手段
３２ｆ……適応フィルタ
３３………相殺信号生成手段
３４………位相差特定手段
３５………基準波位相補正手段
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 (4)

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、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基準波を生成する基準波生成手段と、前記基準波生成手段により生成された基準波を基礎として適応フィルタを算出し、前記基準波に対して前記適応フィルタ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する疑似振動算出手段と、前記疑似振動算出手段により算出された疑似振動に基づいて前記相殺振動を前記制振すべき位置に発生させる指令たる相殺信号を生成し生成した相殺信号を前記加振手段へ入力する相殺信号生成手段と、前記制振すべき位置において前記振動発生源で生じた振動と前記相殺振動との相殺誤差として残る振動を検出する振動検出手段とを具備し、前記疑似振動算出手段は、前記振動検出手段により検出された振動と前記基準波とに基づいて前記相殺誤差として残る振動が小さくなるように前記適応フィルタの算出を繰り返し実行し、算出の積み重ねにより疑似振動及び適応フィルタを真値へ収束させる制振装置であって、
   前記制振すべき位置での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適応フィルタの算出時に用いられる前記基準波の位相を補正する基準波位相補正手段とを設けたことを特徴とする制振装置。
2. 前記相殺信号生成手段は、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当該位相差が無くなる方向へ位相を補正した前記相殺振動に対応する相殺信号を生成する請求項１に記載の制振装置。
3. 前記位相の補正は、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行われるものである請求項１又は２に記載の制振装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の制振装置を備えた車両。
   

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