JP7241119B2 - 能動型騒音制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、振動源から伝達される騒音を打ち消すためにスピーカから出力された相殺音との合成音を制御点において検出した検出器から出力される誤差信号に基づいて、スピーカを制御する能動型騒音制御装置に関する。
下記特許文献1では、騒音の音圧を低減させたい位置に置かれたマイクからの信号に基づいて、ロードノイズ等の騒音の音圧を低減するための干渉音を出力するようにスピーカを制御する信号を生成する能動騒音低減装置が開示されている。
特開2007-025527号公報
上記特許文献1では、スピーカとマイクとの間の伝達特性が固定されているため、伝達特性が変化すると騒音の音圧を低減できないおそれがある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、伝達特性が変化しても騒音の音圧を低減できる能動型騒音制御装置を提供することを目的とする。
本発明の態様は、振動源から伝達される騒音と前記騒音を打ち消すためにスピーカから出力される相殺音との合成音を制御点において検出した検出器から出力される誤差信号に基づいて、前記スピーカを制御する能動型騒音制御を行う能動型騒音制御装置であって、前記振動源の振動周波数に基づいて、前記スピーカを制御するFF制御信号を出力するフィードフォワード信号処理を行うフィードフォワード信号処理部と、前記誤差信号の所定周波数を中心とする周波数帯域の成分に基づいて、前記スピーカを制御するFB制御信号を出力するフィードバック信号処理を行うフィードバック信号処理部と、前記フィードフォワード信号処理部と前記フィードバック信号処理部とを協調制御する協調制御部と、を備え、前記フィードフォワード信号処理部は、前記スピーカから前記検出器まで音の伝達特性に関連するフィルタであるFF二次経路フィルタを遂次適応更新するFF二次経路フィルタ更新部を有し、前記フィードバック信号処理部は、前記スピーカから前記検出器まで音の伝達特性に関連するフィルタであるFB二次経路フィルタを用いて信号処理を行うFB二次経路フィルタ信号処理部を有し、前記協調制御部は、前記フィードフォワード信号処理部に前記フィードフォワード信号処理を開始させ、前記FF二次経路フィルタが収束した場合に、収束後の前記FF二次経路フィルタを前記FB二次経路フィルタに設定して、前記フィードバック信号処理部に前記フィードバック信号処理を開始させる。
本発明の能動型騒音制御装置は、伝達特性が変化しても騒音の音圧を低減できる。
能動型騒音制御装置において実行される能動型騒音制御の概要を説明する図である。 能動型騒音制御装置の構成を示す模式図である。 こもり音制御信号処理部及び狭帯域騒音制御信号処理部の制御ブロック図である。 こもり音制御信号処理部の制御ブロック図である。 基準信号生成部の制御ブロック図である。 狭帯域騒音制御信号処理部の制御ブロック図である。 制御対象信号抽出部の制御ブロック図である。 初期値テーブルを示す模式図である。 更新値テーブルの模式図である。 協調制御部において行われる協調制御処置の流れを示すフローチャートである。 協調制御部における更新値の収束判定処理の流れを示すフローチャートである。 協調制御部において行われる協調制御処置の流れを示すフローチャートである。
〔第1実施形態〕
図1は、能動型騒音制御装置10において実行される能動型騒音制御の概要を説明する図である。
エンジン12の回転や車両走行時のプロペラシャフトの回転に伴い、車両13の車室14内にはエンジンこもり音と呼ばれる周期性の騒音が発生する。また、車両走行時に路面から受ける力により車輪16が振動し、この振動がサスペンションを介して車体に伝わり、車室14内にロードノイズが発生する。ロードノイズは、特に、車室14のような閉空間の音響共鳴特性によって励起される40~50Hzにおいてピークを有する。ピーク周波数を中心とする一定の帯域幅を持つ狭帯域成分は、ドラミングノイズとも呼ばれる「ゴー」という音を発生させ、乗員に不快感を与えやすい。
本実施形態の能動型騒音制御装置10は、車室14内に設けられたスピーカ18から相殺音を出力させて、車室14内の制御点におけるエンジンこもり音及びドラミングノイズの音圧を低減する。
図2は、能動型騒音制御装置10の構成を示す模式図である。能動型騒音制御装置10は、こもり音制御信号処理部20、狭帯域騒音制御信号処理部22、協調制御部24、初期値テーブル26及び更新値テーブル28を有している。
図3は、こもり音制御信号処理部20及び狭帯域騒音制御信号処理部22の制御ブロック図である。
こもり音制御信号処理部20は、エンジン回転数センサ30(図1)が検出したエンジン回転数Neに基づいて、スピーカ18にエンジンこもり音を打ち消す相殺音を出力させるためのFF制御信号u0_aを生成するフィードフォワード信号処理を行う。こもり音制御信号処理部20は、本発明のフィードフォワード信号処理部に相当する。
狭帯域騒音制御信号処理部22は、制御点に設けられたマイクロフォン32から出力される誤差信号eに基づいて、スピーカ18にドラミングノイズを打ち消す相殺音を出力させるためのFB制御信号u0_bを生成するフィードバック信号処理を行う。狭帯域騒音制御信号処理部22は、本発明のフィードバック信号処理部に相当する。
本実施形態では、乗員の耳の近くを制御点とするために、図1に示すように車室14内のシート34のヘッドレスト36にマイクロフォン32が設けられている。誤差信号eは、制御点における騒音dと、制御点における相殺音yとの合成音を検出したマイクロフォン32から出力される信号である。
図2に戻り、協調制御部24は、こもり音制御信号処理部20と狭帯域騒音制御信号処理部22との間で、後述する二次経路フィルタC^の更新が協調して行われるように制御する。二次経路フィルタC^の更新については後に詳述する。
初期値テーブル26は、後述する記憶部に設けられたテーブル形式のメモリ領域であって、二次経路フィルタC^の初期値が保存される。更新値テーブル28は、記憶部に設けられたテーブル形式のメモリ領域であって、二次経路フィルタC^の更新値が保存される。
能動型騒音制御装置10は、図示しない演算部及び記憶部を有する。演算部により、上述のこもり音制御信号処理部20、狭帯域騒音制御信号処理部22及び協調制御部24が実現される。
演算部は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)等のプロセッサによって構成される。
演算部は、図示しない判定部及び制御部を有している。判定部及び制御部は、記憶部に記憶されているプログラムが演算部によって実行されることによって実現される。
なお、判定部及び制御部の少なくとも一部が、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等の集積回路によって実現されるようにしてもよい。また、判定部及び制御部の少なくとも一部が、ディスクリートデバイスを含む電子回路によって構成されるようにしてもよい。
記憶部は、不図示の揮発性メモリと、不図示の不揮発性メモリとによって構成され得る。揮発性メモリとしては、例えばRAM(Random Access Memory)等が挙げられ得る。不揮発性メモリとしては、例えばROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ等が挙げられ得る。データ等が、例えば揮発性メモリに記憶され得る。プログラム、テーブル、マップ等が、例えば不揮発性メモリに記憶される。記憶部の少なくとも一部が、上述したようなプロセッサ、集積回路等に備えられていてもよい
[こもり音制御信号処理部の構成]
図4は、こもり音制御信号処理部20の制御ブロック図である。以下では、エンジン12からマイクロフォン32への音の伝達経路を一次経路と称する。また、スピーカ18からマイクロフォン32への音の伝達経路を二次経路と称する。
こもり音制御信号処理部20は、基準信号生成部38、制御信号生成部40、第1推定相殺音信号生成部42、参照信号生成部44、第2推定相殺音信号生成部46、推定騒音信号生成部48、第1仮想誤差信号生成部50、第2仮想誤差信号生成部52、一次経路フィルタ更新部54、二次経路フィルタ更新部56及び制御フィルタ更新部58を有している。
図5は、基準信号生成部38の制御ブロック図である。基準信号生成部38は、周波数変換部60、余弦信号発生器62及び正弦信号発生器64を有している。
周波数変換部60は、エンジン回転数Neに基づいて、エンジン12の振動周波数fを算出する。余弦信号発生器62は、振動周波数fの余弦信号である基準信号xc_a(=cos(2π×f×t))を生成する。正弦信号発生器64は、振動周波数fの正弦信号である基準信号xs_a(=sin(2π×f×t))を生成する。ここで、tは時間を示す。
図4に戻り、制御信号生成部40は、基準信号xc_a及び基準信号xs_aに基づいてFF制御信号u0_a及びFF制御信号u1_aを生成する。制御信号生成部40は、本発明のFF制御信号生成部に相当する。
制御信号生成部40では、制御フィルタWとして適応ノッチフィルタ(例えば、SAN(Single-frequency Adaptive Notch)フィルタ)が用いられている。制御フィルタWは、後述する制御フィルタ更新部58において更新されて最適化される。制御フィルタWは、スピーカ18から出力される相殺音の余弦波成分の振幅を調整するフィルタ係数W0、正弦波成分の振幅を調整するフィルタ係数W1を有している。
制御信号生成部40は、第1制御フィルタ40a、第2制御フィルタ40b、第3制御フィルタ40c、第4制御フィルタ40d、反転増幅器40e、加算器40f及び加算器40gを有している。
第1制御フィルタ40aはフィルタ係数W0を有している。第2制御フィルタ40bはフィルタ係数W1を有している。第3制御フィルタ40cはフィルタ係数W0を有している。第4制御フィルタ40dはフィルタ係数W1を有している。
第1制御フィルタ40aにおいて振幅が調整された基準信号xc_aと、第2制御フィルタ40bにおいて振幅が調整された基準信号xs_aとが、加算器40fにおいて加算されてFF制御信号u0_aが生成される。FF制御信号u0_aは、デジタル/アナログ変換器41によりアナログ信号に変換されて、スピーカ18に出力される。
第3制御フィルタ40cには、反転増幅器40eで極性が反転された基準信号-xs_aが入力される。第3制御フィルタ40cにおいて振幅が調整された基準信号-xs_aと、第4制御フィルタ40dにおいて振幅が調整された基準信号xc_aとが、加算器40gにおいて加算されてFF制御信号u1_aが生成される。
次に説明する第1推定相殺音信号生成部42において、FF制御信号u0_aは実数成分として用いられ、FF制御信号u1_aは虚数成分として用いられる。
第1推定相殺音信号生成部42は、FF制御信号u0_a及びFF制御信号u1_aに基づいて第1推定相殺音信号y1_a^を生成する。
第1推定相殺音信号生成部42では、二次経路フィルタCff^として適応ノッチフィルタ(例えば、SANフィルタ)が用いられている。二次経路フィルタCff^は、後述する二次経路フィルタ更新部56において更新されることにより、二次経路における音の伝達特性Cに収束する。二次経路フィルタCff^は、フィルタ係数C0^及びフィルタ係数C1^を用いてCff^=C0^+iC1^で表される。なお、iは虚数を示す。
第1推定相殺音信号生成部42は、第1二次経路フィルタ42a、第2二次経路フィルタ42b及び加算器42cを有している。
第1二次経路フィルタ42aはフィルタ係数C0^を有している。第2二次経路フィルタ42bはフィルタ係数C1^を有している。第1二次経路フィルタ42aにおいて振幅が調整されたFF制御信号u0_aと、第2二次経路フィルタ42bにおいて振幅が調整されたFF制御信号u1_aとが、加算器42cにおいて加算されて第1推定相殺音信号y1_a^が生成される。
参照信号生成部44は、基準信号xc_a及び基準信号xs_aに基づいて参照信号r0_a及び参照信号r1_aを生成する。参照信号生成部44は、本発明のFF参照信号生成部に相当する。
参照信号生成部44では、二次経路フィルタCff^として適応ノッチフィルタ(例えば、SANフィルタ)が用いられている。参照信号生成部44は、第3二次経路フィルタ44a、第4二次経路フィルタ44b、第5二次経路フィルタ44c、第6二次経路フィルタ44d、反転増幅器44e、加算器44f及び加算器44gを有している。
第3二次経路フィルタ44aはフィルタ係数C0^を有している。第4二次経路フィルタ44bはフィルタ係数C1^を有している。第5二次経路フィルタ44cはフィルタ係数C0^を有している。第6二次経路フィルタ44dはフィルタ係数C1^を有している。
第4二次経路フィルタ44bには、反転増幅器44eで極性が反転された基準信号-xs_aが入力される。第3二次経路フィルタ44aにおいて振幅が調整された基準信号xc_aと、第4二次経路フィルタ44bにおいて振幅が調整された基準信号-xs_aとが、加算器44fにおいて加算されて参照信号r0_aが生成される。
第5二次経路フィルタ44cにおいて振幅が調整された基準信号xs_aと、第6二次経路フィルタ44dにおいて振幅が調整された基準信号xc_aとが、加算器44gにおいて加算されて参照信号r1_aが生成される。
第2推定相殺音信号生成部46は、参照信号r0_a及び参照信号r1_aに基づいて第2推定相殺音信号y2_a^を生成する。第2推定相殺音信号生成部46は、第5制御フィルタ46a、第6制御フィルタ46b及び加算器46cを有している。
第5制御フィルタ46aにおいて振幅が調整された参照信号r0_aと、第6制御フィルタ46bにおいて振幅が調整された参照信号r1_aとが、加算器46cにおいて加算されて第2推定相殺音信号y2_a^が生成される。
推定騒音信号生成部48は、基準信号xc_a及び基準信号xs_aに基づいて推定騒音信号d_a^を生成する。推定騒音信号生成部48は、一次経路フィルタH^として適応ノッチフィルタ(例えば、SANフィルタ)が用いられている。一次経路フィルタH^は、後述する一次経路フィルタ更新部54において更新されることにより、一次経路における音の伝達特性Hに収束する。一次経路フィルタH^は、フィルタ係数H0^及びフィルタ係数H1^を用いてH^=H0^+iH1^で表される。なお、iは虚数を示す。
推定騒音信号生成部48は、第1一次経路フィルタ48a、第2一次経路フィルタ48b、反転増幅器48c及び加算器48dを有している。第1一次経路フィルタ48aはフィルタ係数H0^を有している。第2一次経路フィルタ48bはフィルタ係数H1^を有している。
第2一次経路フィルタ48bには、反転増幅器48cで極性が反転された基準信号-xs_aが入力される。第1一次経路フィルタ48aにおいて振幅が調整された基準信号xc_aと、第2一次経路フィルタ48bにおいて振幅が調整された基準信号-xs_aとが、加算器48dにおいて加算されて推定騒音信号d_a^が生成される。
第1仮想誤差信号生成部50は、誤差信号e、推定騒音信号d_a^及び第1推定相殺音信号y1_a^に基づいて第1仮想誤差信号e1_aを生成する。第1仮想誤差信号生成部50は、反転増幅器50a、反転増幅器50b及び加算器50cを有している。
アナログ/デジタル変換器51によりデジタル信号に変換された誤差信号eと、反転増幅器50aで極性が反転された推定騒音信号-d_a^と、反転増幅器50bで極性が反転された第1推定相殺音信号-y1_a^とが、加算器50cにおいて加算されて第1仮想誤差信号e1_aが生成される。
第2仮想誤差信号生成部52は、推定騒音信号d_a^及び第2推定相殺音信号y2_a^に基づいて第2仮想誤差信号e2_aを生成する。第2仮想誤差信号生成部52は、加算器52aを有している。推定騒音信号d_a^と第2推定相殺音信号y2_a^とが、加算器52aにおいて加算されて第2仮想誤差信号e2_aが生成される。
一次経路フィルタ更新部54は、第1仮想誤差信号e1_aが最小となるように、適応アルゴリズム(例えば、LMS(Least Mean Square)アルゴリズム)により、一次経路フィルタH^を遂次適応更新する。
一次経路フィルタ更新部54は、第1一次経路フィルタ係数更新部54a及び第2一次経路フィルタ係数更新部54bを有している。第1一次経路フィルタ係数更新部54a及び第2一次経路フィルタ係数更新部54bは、次の式に基づいてフィルタ係数H0^及びフィルタ係数H1^を更新する。式中のnは時間ステップ(n=0、1、2、…)を示し、μ0、μ1はステップサイズパラメータを示す。
Figure 0007241119000001
二次経路フィルタ更新部56は、第1仮想誤差信号e1_aが最小となるように、適応アルゴリズム(例えば、LMSアルゴリズム)により、二次経路フィルタCff^を遂次適応更新する。二次経路フィルタ更新部56は、誤差信号eに代えて第1仮想誤差信号e1_aを用いて、二次経路フィルタCff^の更新を行う。第1仮想誤差信号e1_aは、本発明の誤差信号に相当する。二次経路フィルタ更新部56は、本発明のFF二次経路フィルタ更新部に相当する。
二次経路フィルタ更新部56は、第1二次経路フィルタ係数更新部56a及び第2二次経路フィルタ係数更新部56bを有している。第1二次経路フィルタ係数更新部56a及び第2二次経路フィルタ係数更新部56bは、次の式に基づいてフィルタ係数C0^及びフィルタ係数C1^を更新する。式中のnは時間ステップ(n=0、1、2、…)を示し、μ0、μ1はステップサイズパラメータを示す。また、C0^(f)_u及びC1^(f)_uは、前述の更新値テーブル28に記憶されている振動周波数fに対応する更新値Cff(f)_uのフィルタ係数である。
Figure 0007241119000002
制御フィルタ更新部58は、第2仮想誤差信号e2_aが最小となるように、適応アルゴリズム(例えば、LMSアルゴリズム)により、制御フィルタWを遂次適応更新する。制御フィルタ更新部58は、誤差信号eに代えて第2仮想誤差信号e2_aを用いて、制御フィルタWの更新を行う。第2仮想誤差信号e2_aは、本発明の誤差信号に相当する。制御フィルタ更新部58は、本発明のFF制御フィルタ更新部に相当する。
制御フィルタ更新部58は、第1制御フィルタ係数更新部58a及び第2制御フィルタ係数更新部58bを有している。第1制御フィルタ係数更新部58a及び第2制御フィルタ係数更新部58bは、次の式に基づいてフィルタ係数W0及びフィルタ係数W1を更新する。式中のnは時間ステップ(n=0、1、2、…)を示し、μ0、μ1はステップサイズパラメータを示す。
Figure 0007241119000003
[狭帯域騒音制御信号処理部の構成]
図6は、狭帯域騒音制御信号処理部22の制御ブロック図である。狭帯域騒音制御信号処理部22は、制御対象信号抽出部66、制御信号生成部68、第1推定相殺音信号生成部70、参照信号生成部72、第2推定相殺音信号生成部74、推定騒音信号生成部76、第1仮想誤差信号生成部78、第2仮想誤差信号生成部80、調整フィルタ更新部82、二次経路フィルタ更新部84及び制御フィルタ更新部86を有している。
図7は、制御対象信号抽出部66の制御ブロック図である。制御対象信号抽出部66は、余弦信号発生器88、正弦信号発生器90、抽出信号生成部92及び抽出フィルタ更新部96を有している。
余弦信号発生器88は、制御対象周波数fxの余弦信号である基準信号xc_b(=cos(2π×fx×t))を生成する。正弦信号発生器90は、制御対象周波数fxの正弦信号である基準信号xs_b(=sin(2π×fx×t))を生成する。ここで、tは時間を示す。制御対象周波数fxは、こもり音制御信号処理部20の振動周波数fとは異なり、あらかじめ設定されている。制御対象周波数fxは、ドラミングノイズのピーク周波数付近に設定される。制御対象周波数fxは、本発明の所定周波数に相当する。
抽出信号生成部92は、基準信号xc_b及び基準信号xs_bに基づいて抽出信号efr及び抽出信号efiを生成する。
抽出信号生成部92では、抽出フィルタAとして適応ノッチフィルタ(例えば、SANフィルタ)が用いられている。抽出フィルタAは、後述する抽出フィルタ更新部96において更新されて最適化される。抽出フィルタAは、基準信号xc_b及び基準信号xs_bを、ドラミングノイズに含まれる制御対象周波数fxの成分の振幅及び位相に合わせるフィルタ係数A0及びフィルタ係数A1を有している。
抽出信号生成部92は、第1抽出フィルタ92a、第2抽出フィルタ92b、第3抽出フィルタ92c、第4抽出フィルタ92d、反転増幅器92e、加算器92f及び加算器92gを有している。
第1抽出フィルタ92aはフィルタ係数A0を有している。第2抽出フィルタ92bはフィルタ係数A1を有している。第3抽出フィルタ92cはフィルタ係数A0を有している。第4抽出フィルタ92dはフィルタ係数A1を有している。
第1抽出フィルタ92aにおいて振幅が調整された基準信号xc_bと、第2抽出フィルタ92bにおいて振幅が調整された基準信号xs_bとが、加算器92fにおいて加算されて抽出信号efrが生成される。
第3抽出フィルタ92cには、反転増幅器92eで極性が反転された基準信号-xs_bが入力される。第3抽出フィルタ92cにおいて振幅が調整された基準信号-xs_bと、第4抽出フィルタ92dにおいて振幅が調整された基準信号xc_bとが、加算器92gにおいて加算されて抽出信号efiが生成される。
差分信号生成部94は、誤差信号e及び抽出信号efrに基づいて差分信号e0_bを生成する。差分信号生成部94は、加算器94aを有している。誤差信号eと抽出信号efrとが、加算器94aにおいて加算されて差分信号e0_bが生成される。
抽出フィルタ更新部96は、差分信号e0_bが最小となるように、適応アルゴリズム(例えば、LMSアルゴリズム)により、抽出フィルタAを遂次適応更新する。
抽出フィルタ更新部96は、第1抽出フィルタ係数更新部96a及び第2抽出フィルタ係数更新部96bを有している。第1抽出フィルタ係数更新部96a及び第2抽出フィルタ係数更新部96bは、次の式に基づいてフィルタ係数A0及びフィルタ係数A1を更新する。式中のnは時間ステップ(=0、1、2、…)を示し、μ0A、μ1Aはステップサイズパラメータを示す。
Figure 0007241119000004
図6に戻り、制御信号生成部68は、抽出信号efr及び抽出信号efiに基づいてFB制御信号u0_b及びFB制御信号u1_bを生成する。制御信号生成部68は、本発明のFB制御信号生成部に相当する。
制御信号生成部68では、制御フィルタVとして適応ノッチフィルタ(例えば、SANフィルタ)が用いられている。制御フィルタVは、後述する制御フィルタ更新部86において更新されて最適化される。制御フィルタVは、スピーカ18から出力される相殺音の余弦波成分の振幅を調整するフィルタ係数V0、正弦波成分の振幅を調整するフィルタ係数V1を有している。
制御信号生成部68は、第1制御フィルタ68a、第2制御フィルタ68b、第3制御フィルタ68c、第4制御フィルタ68d、反転増幅器68e、加算器68f及び加算器68gを有している。
第1制御フィルタ68aはフィルタ係数V0を有している。第2制御フィルタ68bはフィルタ係数V1を有している。第3制御フィルタ68cはフィルタ係数V0を有している。第4制御フィルタ68dはフィルタ係数V1を有している。
第1制御フィルタ68aにおいて振幅が調整された抽出信号efrと、第2制御フィルタ68bにおいて振幅が調整された抽出信号efiとが、加算器68fにおいて加算されてFB制御信号u0_bが生成される。FB制御信号u0_bは、デジタル/アナログ変換器69によりアナログ信号に変換されて、スピーカ18に出力される。
第3制御フィルタ68cには、反転増幅器68eで極性が反転された抽出信号efiが入力される。第3制御フィルタ68cにおいて振幅が調整された抽出信号-efiと、第4制御フィルタ68dにおいて振幅が調整された抽出信号efrとが、加算器68gにおいて加算されてFB制御信号u1_bが生成される。
第1推定相殺音信号生成部70は、FB制御信号u0_b及びFB制御信号u1_bに基づいて第1推定相殺音信号y1_b^を生成する。
第1推定相殺音信号生成部70では、二次経路フィルタCfb^として適応ノッチフィルタ(例えば、SANフィルタ)が用いられている。二次経路フィルタCfb^は、後述する二次経路フィルタ更新部84において更新されることにより、二次経路における音の伝達特性Cに収束する。二次経路フィルタCfb^は、フィルタ係数C2^及びフィルタ係数C3^を用いてCfb^=C2^+iC3^で表される。なお、iは虚数を示す。
第1推定相殺音信号生成部70は、第1二次経路フィルタ70a、第2二次経路フィルタ70b及び加算器70cを有している。
第1二次経路フィルタ70aはフィルタ係数C2^を有している。第2二次経路フィルタ70bはフィルタ係数C3^を有している。第1二次経路フィルタ70aにおいて振幅が調整されたFB制御信号u0_bと、第2二次経路フィルタ70bにおいて振幅が調整されたFB制御信号u1_bとが、加算器70cにおいて加算されて第1推定相殺音信号y1_b^が生成される。
参照信号生成部72は、抽出信号efr及び抽出信号efiに基づいて参照信号r0_b及び参照信号r1_bを生成する。参照信号生成部72は、本発明のFB二次経路フィルタ信号処理部に相当する。
参照信号生成部72では、二次経路フィルタCfb^として適応ノッチフィルタ(例えば、SANフィルタ)が用いられている。参照信号生成部72は、第3二次経路フィルタ72a、第4二次経路フィルタ72b、第5二次経路フィルタ72c、第6二次経路フィルタ72d、反転増幅器72e、加算器72f及び加算器72gを有している。
第3二次経路フィルタ72aはフィルタ係数C2^を有している。第4二次経路フィルタ72bはフィルタ係数C3^を有している。第5二次経路フィルタ72cはフィルタ係数C2^を有している。第6二次経路フィルタ72dはフィルタ係数C3^を有している。
第4二次経路フィルタ72bには、反転増幅器72eで極性が反転された抽出信号-efiが入力される。第3二次経路フィルタ72aにおいて振幅が調整された抽出信号efrと、第4二次経路フィルタ72bにおいて振幅が調整された抽出信号-efiとが、加算器72fにおいて加算されて参照信号r0_bが生成される。
第5二次経路フィルタ72cにおいて振幅が調整された抽出信号efrと、第6二次経路フィルタ72dにおいて振幅が調整された抽出信号efiとが、加算器72gにおいて加算されて参照信号r1_bが生成される。
第2推定相殺音信号生成部74は、参照信号r0_b及び参照信号r1_bに基づいて第2推定相殺音信号y2_b^を生成する。第2推定相殺音信号生成部74は、第5制御フィルタ74a、第6制御フィルタ74b及び加算器74cを有している。
第5制御フィルタ74aにおいて振幅が調整された参照信号r0_bと、第6制御フィルタ74bにおいて振幅が調整された参照信号r1_bとが、加算器74cにおいて加算されて第2推定相殺音信号y2_b^が生成される。
推定騒音信号生成部76は、抽出信号efr及び抽出信号efiに基づいて推定騒音信号d_b^を生成する。推定騒音信号生成部76は、抽出信号efr及び抽出信号efiの特性を調整するための調整フィルタPとして適応ノッチフィルタ(例えば、SANフィルタ)が用いられている。調整フィルタPは、後述する調整フィルタ更新部82において更新される。調整フィルタPは、フィルタ係数P0及びフィルタ係数P1を用いてP=P0+iP1で表される。なお、iは虚数を示す。
推定騒音信号生成部76は、第1調整フィルタ76a、第2調整フィルタ76b、反転増幅器76c及び加算器76dを有している。第1調整フィルタ76aはフィルタ係数P0を有している。第2調整フィルタ76bはフィルタ係数P1を有している。
第2調整フィルタ76bには、反転増幅器76cで極性が反転された抽出信号-efiが入力される。第1調整フィルタ76aにおいて振幅が調整された抽出信号efrと、第2調整フィルタ76bにおいて振幅が調整された抽出信号-efiとが、加算器76dにおいて加算されて推定騒音信号d_b^が生成される。
第1仮想誤差信号生成部78は、誤差信号e、推定騒音信号d_b^及び第1推定相殺音信号y1_b^に基づいて第1仮想誤差信号e1_bを生成する。第1仮想誤差信号生成部78は、反転増幅器78a、反転増幅器78b及び加算器78cを有している。
アナログ/デジタル変換器79によりデジタル信号に変換された誤差信号eと、反転増幅器78aで極性が反転された推定騒音信号-d_b^と、反転増幅器78bで極性が反転された第1推定相殺音信号-y1_b^とが、加算器78cにおいて加算されて第1仮想誤差信号e1_bが生成される。
第2仮想誤差信号生成部80は、推定騒音信号d_b^及び第2推定相殺音信号y2_b^に基づいて第2仮想誤差信号e2_bを生成する。第2仮想誤差信号生成部80は、加算器80aを有している。推定騒音信号d_b^と第2推定相殺音信号y2_b^とが、加算器80aにおいて加算されて第2仮想誤差信号e2_bが生成される。
調整フィルタ更新部82は、第1仮想誤差信号e1_bが最小となるように、適応アルゴリズム(例えば、LMSアルゴリズム)により、調整フィルタPを遂次適応更新する。
調整フィルタ更新部82は、第1調整フィルタ係数更新部82a及び第2調整フィルタ係数更新部82bを有している。第1調整フィルタ係数更新部82a及び第2調整フィルタ係数更新部82bは、次の式に基づいてフィルタ係数P0及びフィルタ係数P1を更新する。式中のnは時間ステップ(n=0、1、2、…)を示し、μ0、μ1はステップサイズパラメータを示す。
Figure 0007241119000005
二次経路フィルタ更新部84は、第1仮想誤差信号e1_bが最小となるように、適応アルゴリズム(例えば、LMSアルゴリズム)により、二次経路フィルタCfb^を遂次適応更新する。二次経路フィルタ更新部84は、誤差信号eに代えて第1仮想誤差信号e1_bを用いて、二次経路フィルタCfb^の更新を行う。第1仮想誤差信号e1_bは、本発明の誤差信号に相当する。二次経路フィルタ更新部84は、本発明のFB二次経路フィルタ更新部に相当する。
二次経路フィルタ更新部84は、第1二次経路フィルタ係数更新部84a及び第2二次経路フィルタ係数更新部84bを有している。第1二次経路フィルタ係数更新部84a及び第2二次経路フィルタ係数更新部84bは、次の式に基づいてフィルタ係数C2^及びフィルタ係数C3^を更新する。式中のnは時間ステップ(n=0、1、2、…)を示し、μ2、μ3はステップサイズパラメータを示す。
Figure 0007241119000006
制御フィルタ更新部86は、第2仮想誤差信号e2_bが最小となるように、適応アルゴリズム(例えば、LMSアルゴリズム)により、制御フィルタVを遂次適応更新する。制御フィルタ更新部86は、誤差信号eに代えて第2仮想誤差信号e2_bを用いて、制御フィルタVの更新を行う。第2仮想誤差信号e2_bは、本発明の誤差信号に相当する。制御フィルタ更新部86は、本発明のFB制御フィルタ更新部に相当する。
制御フィルタ更新部86は、第1制御フィルタ係数更新部86a及び第2制御フィルタ係数更新部86bを有している。第1制御フィルタ係数更新部86a及び第2制御フィルタ係数更新部86bは、次の式に基づいてフィルタ係数V0及びフィルタ係数V1を更新する。式中のnは時間ステップ(n=0、1、2、…)を示し、μ0、μ1はステップサイズパラメータを示す。
Figure 0007241119000007
[協調制御]
図8は、初期値テーブル26を示す模式図である。図9は、更新値テーブル28の模式図である。
初期値テーブル26には、こもり音制御信号処理部20の二次経路フィルタCff^の初期値が、周波数に対応付けられて記憶されている。能動型騒音制御装置10の出荷時には、すべての二次経路フィルタCff^の初期値Cff^(f)_iは「0」に設定されている。協調制御部24は、能動型騒音制御が開始されるときに、初期値テーブル26に記憶されている初期値Cff^(f)_iを更新値テーブル28に更新値Cff^(f)_uとして書き込む。
こもり音制御信号処理部20に入力される振動周波数fは、エンジン回転数Neによって変化する。協調制御部24は、周期毎に、そのときの振動周波数fに対応する更新値Cff^(f)_uを更新値テーブル28から選択し、こもり音制御信号処理部20の二次経路フィルタCff^に設定する。こもり音制御信号処理部20の二次経路フィルタ更新部56は、更新値Cff^(f)_uを用いて二次経路フィルタCff^の更新を行う。更新後の二次経路フィルタCff^は、更新値Cff^(f)_uとして更新値テーブル28に書き込まれる。
狭帯域騒音制御信号処理部22で設定される制御対象周波数fxは、前述のようにあらかじめ決められた固定値である。協調制御部24は、フィードバック信号処理の開始時に、制御対象周波数fxに対応する更新値Cff^(fx)_uを更新値テーブル28から選択し、狭帯域騒音制御信号処理部22の二次経路フィルタCfb^に設定する。つまり、狭帯域騒音制御信号処理部22の二次経路フィルタCfb^は、フィルタ係数C2^が更新値Cff^(fx)_uのフィルタ係数C0^(fx)_uに設定され、フィルタ係数C3^が更新値Cff^(fx)_uのフィルタ係数C1^(fx)_uに設定される。狭帯域騒音制御信号処理部22の二次経路フィルタ更新部84は、こもり音制御信号処理部20の二次経路フィルタ更新部56と異なり、前周期において更新された二次経路フィルタCfb^を用いて、二次経路フィルタCfb^の更新を行う。
協調制御部24は、こもり音制御信号処理部20において二次経路フィルタCff^が更新される度に、更新後の二次経路フィルタCff^を振動周波数fに対応する更新値Cf(f)_uとして更新値テーブル28に書き込む。さらに、協調制御部24は、能動型騒音制御が終了したときに、更新値テーブル28に記憶されている更新値Cff^(f)_uを初期値テーブル26に初期値Cff^(f)_iとして書き込む。ただし、初期値Cff^(fx)_iについては、狭帯域騒音制御信号処理部22の二次経路フィルタ更新部84で更新された最新の二次経路フィルタCfb^が書き込まれる。
図10は、協調制御部24において行われる協調制御処置の流れを示すフローチャートである。協調制御処置は、能動型騒音制御が開始される度に実行される。
ステップS1において、協調制御部24は、更新値テーブル28の更新値Cff^(f)_uに初期値テーブルの初期値Cff^(f)_iを書き込んで、ステップS2へ移行する。
ステップS2において、協調制御部24は、こもり音制御信号処理部20にフィードフォワード信号処理を開始させて、ステップS3へ移行する。
ステップS3において、協調制御部24は、制御対象周波数fxに対応する初期値Cf(fx)_iが「0」であるか否かを判定する。初期値Cff^(fx)_iが「0」である場合にはステップS4へ移行し、初期値Cff^(fx)_iが「0」でない場合にはステップS9へ移行する。
ステップS4において、協調制御部24は、フィードフォワード信号処理を開始してからの経過時間が所定時間Ta未満であるか否かを判定する。経過時間が所定時間Ta未満である場合にはステップS5へ移行し、経過時間が所定時間Ta以上である場合にはステップS8へ移行する。
ステップS5において、協調制御部24は、制御対象周波数fxに対応する更新値Cff^(fx)_uについて収束判定処理を行って、ステップS6へ移行する。収束判定処理については、後に詳述する。
ステップS6において、協調制御部24は、更新値Cff^(fx)_uが収束したか否かを判定する。更新値Cff^(fx)_uが収束した場合にはステップS7へ移行し、更新値Cff^(fx)_uが収束していない場合にはステップS4に戻る。
ステップS7において、協調制御部24は、狭帯域騒音制御信号処理部22にフィードバック信号処理を開始させて、ステップS10へ移行する。ステップS7におけるフィードバック信号処理の開始時には、狭帯域騒音制御信号処理部22の二次経路フィルタCfb^に、更新値テーブル28の更新値Cff^(fx)_uが設定される。このとき、更新値Cff^(fx)_uは収束している。これにより、フィードフォワード信号処理において十分に学習が済んで収束した更新値Cff^(fx)_uを用いて、フィードバック信号処理を開始できる。
前述のように、ステップS4において、フィードフォワード信号処理を開始してからの経過時間が所定時間Ta以上である場合に、ステップS8に移行する。
ステップS8において、協調制御部24は、狭帯域騒音制御信号処理部22にフィードバック信号処理を開始させて、ステップS10へ移行する。ステップS8におけるフィードバック信号処理の開始時には、狭帯域騒音制御信号処理部22の二次経路フィルタCfb^に、更新値テーブル28の更新値Cff^(fx)_uが設定される。このとき、更新値Cff^(fx)_uは未収束である。これにより、フィードフォワード信号処理を開始してからの経過時間が所定時間Ta以上となった場合には、更新値Cff^(fx)_uが未収束であってもフィードバック信号処理が開始されるため、ドラミングノイズの音圧の低減を図ることができる。
前述のように、ステップS3において、初期値Cff^(fx)_iが「0」でない場合に、ステップS9へ移行する。
ステップS9において、協調制御部24は、狭帯域騒音制御信号処理部22にフィードバック信号処理を開始させて、ステップS10へ移行する。ステップS9におけるフィードバック信号処理の開始時には、狭帯域騒音制御信号処理部22の二次経路フィルタCfb^に、初期値テーブル26の初期値Cff^(fx)_iが設定される。
ステップS10において、協調制御部24は、能動型騒音制御が終了したか否かを判定する。能動型騒音制御が終了した場合にはステップS11へ移行し、能動型騒音制御が終了していない場合にはステップS10の処理を繰り返す。
ステップS11において、協調制御部24は、初期値テーブル26に記憶されている初期値Cff^(f)_iを、更新値テーブル28に記憶されている更新値Cff^(f)_uに書き換えて、協調制御処理を終了する。ただし、初期値テーブル26の初期値Cff^(fx)_iについては、狭帯域騒音制御信号処理部22の二次経路フィルタ更新部84で更新された最新の二次経路フィルタCfb^が書き込まれる。
図11は、協調制御部24における更新値Cff^(fx)_uの収束判定処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS21において、協調制御部24はフィードフォワード信号処理の状態を判定する。フィードフォワード信号処理が安定している場合にはステップS22へ移行し、フィードフォワード信号処理が不安定である場合にはステップS25へ移行する。
協調制御部24は、二次経路フィルタCff^と制御フィルタWとの合成の大きさ|Cff^・W|が、一次経路フィルタH^の大きさ|H^|以下である場合に、フィードフォワード信号処理が安定していると判定する。一方、協調制御部24は、大きさ|Cff^・W|が大きさ|H^|よりも大きい場合に、フィードフォワード信号処理が不安定であると判定する。
ステップS22において、協調制御部24は、更新値Cff^(fx)_uが更新されたか否かを判定する。更新値Cff^(fx)_uが更新された場合にはステップS23へ移行し、更新値Cff^(fx)_uが更新されていない場合にはステップS26へ移行する。
ステップS23において、協調制御部24は、更新値Cff^(fx)_uの更新回数が所定回数Ma以上であるか否かを判定する。更新値Cff^(fx)_uの更新回数が所定回数Ma以上である場合にはステップS24へ移行し、更新値Cff^(fx)_uの更新回数が所定回数Ma未満である場合にはステップS26へ移行する。
ステップS24において、協調制御部24は、更新値Cff^(fx)_uが収束したと判定して、収束判定処理を終了する。
前述のようにステップS21でフィードフォワード信号処理が不安定であると判定された後にステップS25に移行する。ステップS25において、協調制御部24は、更新値Cff^(fx)_uの更新回数をリセットして、ステップS26へ移行する。
上記のステップS25の後、或いは、前述のようにステップS22で更新値Cff^(fx)_uが更新されていないと判定された場合、又は、ステップS23で更新値Cff^(fx)_uの更新回数が所定回数Ma未満であると判定された場合にステップS26に移行する。ステップS26において、協調制御部24は、更新値Cff^(fx)_uが未収束であると判定して、収束判定処理を終了する。
[作用効果]
本実施形態の能動型騒音制御装置10は、こもり音制御信号処理部20と狭帯域騒音制御信号処理部22とを協調制御する協調制御部24を有している。協調制御部24は、狭帯域騒音制御信号処理部22にフィードバック信号処理を開始させるよりも前に、こもり音制御信号処理部20にフィードフォワード信号処理を開始させる。こもり音制御信号処理部20の二次経路フィルタ更新部56による二次経路フィルタCff^の更新により、制御対象周波数fxに対応する二次経路フィルタCff^(=更新値Cff^(fx)_u)が収束した場合に、協調制御部24は、制御対象周波数fxに対応する二次経路フィルタCff^を、狭帯域騒音制御信号処理部22の二次経路フィルタCfb^に設定する。そして、協調制御部24は、狭帯域騒音制御信号処理部22にフィードバック信号処理を開始させる。
これにより、狭帯域騒音制御信号処理部22において学習が進んた二次経路フィルタCff^を用いて、フィードバック信号処理開始時からフィードバック信号処理を行うことができる。そのため、特に、フィードバック信号処理開始直後のドラミングノイズの音圧低減性能を向上させることができる。また、フィードバック信号処理開始直後にスピーカ18からの異音の発生を抑制できる。
また、本実施形態の能動型騒音制御装置10において、協調制御部24は、フィードフォワード信号処理が安定であると判定した場合に、制御対象周波数fxに対応する二次経路フィルタCff^の更新回数をカウントする。協調制御部24は、カウントされた更新回数が所定回数以上である場合に、制御対象周波数fxに対応する二次経路フィルタCff^が収束したと判定する。
これにより、協調制御部24は、制御対象周波数fxに対応する二次経路フィルタCff^の収束判定を精度よく行うことができる。
また、本実施形態の能動型騒音制御装置10において、協調制御部24は、フィードフォワード信号処理が不安定であると判定したときに、制御対象周波数fxに対応する二次経路フィルタCff^の更新回数をリセットする。
フィードフォワード信号処理が不安定となった場合には、制御対象周波数fxに対応する二次経路フィルタCff^は収束方向に更新されていないと考えられる。そのため、制御対象周波数fxに対応する二次経路フィルタCff^の更新回数をカウントし直すことにより、協調制御部24は、制御対象周波数fxに対応する二次経路フィルタCff^の収束判定を精度よく行うことができる。
〔第2実施形態〕
本実施形態の能動型騒音制御装置10では、協調制御部24は、フィードバック信号処理を開始する前に、狭帯域騒音制御信号処理部22の制御フィルタVの初期値を設定する。また、協調制御部24は、フィードバック信号処理を開始する前に、こもり音制御信号処理部20の二次経路フィルタC^にFB制御信号u0_bの影響を反映させた補正値C_eq^を設定する。
[制御フィルタVの初期値の設定]
誤差信号eと騒音dとの伝達関数である感度関数Sは次の式によって示される。
Figure 0007241119000008
ここで、Eは誤差信号eの周波数特性、Dは騒音dの周波数特性である。二次経路の伝達特性Cを二次経路フィルタCfb^で代用すると、制御フィルタVは、次の式によって示される。
Figure 0007241119000009
例えば、ドラミングノイズの音圧を6dB程度低減させる場合、感度関数Sは略0.5となる。この場合、協調制御部24は、狭帯域騒音制御信号処理部22の制御フィルタVの初期値を1/Cfb^に設定して、フィードバック信号処理を開始させる。
[補正値C_eq^の設定]
図3に示すように、こもり音制御信号処理部20から見ると、誤差信号eにはFB制御信号u0_bの影響が含まれることになる。そのため、協調制御部24は、フィードバック信号処理を開始させる前に、FB制御信号u0_bの影響を反映させた二次経路フィルタCff^の補正値C_eq^を求め、補正値C_eq^を更新値テーブル28の制御対象周波数fxに対応する更新値Cff^(fx)_uに設定する。補正値C_eq^は次の式によって表される。
Figure 0007241119000010
ここで、U0_aはFF制御信号u0_aの周波数特性である。二次経路の伝達特性Cを二次経路フィルタCfb^で代用すると、補正値C_eq^は次の式によって表される。
Figure 0007241119000011
協調制御部24は、フィードバック信号処理が開始された後には、補正値C_eq^を更新値テーブル28の制御対象周波数fxに対応する更新値Cff^(fx)_uとして用いる。この更新値Cff^(fx)_uは、振動周波数fがfxであるときに、こもり音制御信号処理部20の二次経路フィルタCff^として用いられる。すなわち、補正値C_eq^が二次経路フィルタCff^に設定されると言うこともできる。
[作用効果]
本実施形態の能動型騒音制御装置10において、協調制御部24は、狭帯域騒音制御信号処理部22によるフィードバック信号処理を開始させる前に、二次経路フィルタCfb^に基づいて制御フィルタVの初期値を求めて、制御フィルタVの初期値を狭帯域騒音制御信号処理部22に設定する。さらに、協調制御部24は、制御フィルタVの初期値及び二次経路フィルタCfb^に基づいて、二次経路フィルタCff^の補正値C_eq^を求める。そして、補正値C_eq^を更新値テーブル28の制御対象周波数fxに対応する更新値Cff^(fx)_uとして用いる。
これにより、こもり音制御信号処理部20の二次経路フィルタC^に、FB制御信号u0_bの影響を反映させることが可能となるため、エンジンこもり音の音圧低減性能を向上させることができる。
〔第3実施形態〕
本実施形態では、協調制御部24において行われる協調制御処理が、第1実施形態と一部相違する。
図12は、協調制御部24において行われる協調制御処置の流れを示すフローチャートである。
ステップS31において、協調制御部24は、更新値テーブル28の更新値Cff^(f)_uに初期値テーブル26の初期値Cff^(f)_iを書き込んで、ステップS32へ移行する。
ステップS32において、協調制御部24は、こもり音制御信号処理部20にフィードフォワード信号処理を開始させて、ステップS33へ移行する。
ステップS33において、協調制御部24は、制御対象周波数fxに対応する初期値Cff^(fx)_iが「0」であるか否かを判定する。初期値Cff^(fx)_iが「0」である場合にはステップS34へ移行し、初期値Cff^(fx)_iが「0」でない場合にはステップS41へ移行する。
ステップS34において、協調制御部24は、フィードフォワード信号処理を開始してからの経過時間が所定時間Ta未満であるか否かを判定する。経過時間が所定時間Ta未満である場合にはステップS35へ移行し、経過時間が所定時間Ta以上である場合にはステップS38へ移行する。
ステップS35において、協調制御部24は、制御対象周波数fxに対応する更新値Cff^(fx)_uについて収束判定処理を行って、ステップS36へ移行する。収束判定処理は、第1実施形態と同じである。
ステップS36において、協調制御部24は更新値Cff^(fx)_uが収束したか否かを判定する。更新値Cff^(fx)_uが収束した場合にはステップS37へ移行し、更新値Cff^(fx)_uが収束していない場合にはステップS34に戻る。
ステップS37において、協調制御部24は、狭帯域騒音制御信号処理部22にフィードバック信号処理を開始させて、ステップS42へ移行する。ステップS37におけるフィードバック信号処理の開始時には、狭帯域騒音制御信号処理部22の二次経路フィルタCfb^に、更新値テーブル28の更新値Cff^(fx)_uが設定される。このとき、更新値Cff^(fx)_uは収束している。これにより、フィードフォワード信号処理において十分に学習が済んで収束した更新値Cff^(fx)_uを用いて、フィードバック信号処理を開始できる。
前述のように、ステップS34において、フィードフォワード信号処理を開始してからの経過時間が所定時間Ta以上である場合に、ステップS38に移行する。
ステップS38において、協調制御部24は、初期値Cff^(fx-F)_iが「0」であるか否かを判定する。初期値Cff^(fx-F)_iが「0」である場合にはステップS39へ移行し、初期値Cff^(fx-F)_iが「0」でない場合にはステップS40へ移行する。ここでFは、例えば、1Hzや2Hzといった比較的小さな周波数にあらかじめ設定される。すなわち、fx-Fは、制御対象周波数fx近辺の周波数であって、制御対象周波数fxよりも低い周波数である。振動周波数fは、エンジン回転数Neに応じて変化する。エンジン12は低回転から高回転へと変化するため、初期値Cff^(fx)_iが「0」である場合に、制御対象周波数fxよりも高い振動周波数fに対応する初期値Cff^(f)_iが「0」以外に設定されている可能性は低い。このため、fx-Fは制御対象周波数fxよりも低い周波数に設定されている。なお、Fをあらかじめ設定するのではなく、初期値Cff^(fx-F)_iが「0」でない、fx-Fが制御対象周波数fxに最も近い周波数となるようにFを動的に設定するようにしてもよい。
ステップS39において、協調制御部24は、狭帯域騒音制御信号処理部22にフィードバック信号処理を開始させて、ステップS42へ移行する。ステップS39におけるフィードバック信号処理の開始時には、狭帯域騒音制御信号処理部22の二次経路フィルタCfb^に、更新値テーブル28の更新値Cff^(fx)_uが設定される。このとき、更新値Cff^(fx)_uは未収束である。これにより、フィードフォワード信号処理を開始してからの経過時間が所定時間Ta以上となった場合には、更新値Cff^(fx)_uが未収束であってもフィードバック信号処理が開始されるため、ドラミングノイズの音圧の低減を図ることができる。
ステップS40において、協調制御部24は、狭帯域騒音制御信号処理部22にフィードバック信号処理を開始させて、ステップS42へ移行する。ステップS40におけるフィードバック信号処理の開始時には、狭帯域騒音制御信号処理部22の二次経路フィルタCfb^に、初期値テーブル26の初期値Cff^(fx-F)_iが設定される。これにより、二次経路フィルタCfb^に、二次経路の伝達特性Cに比較的近い、初期値Cff^(fx-F)_iが設定されるため、ドラミングノイズの音圧の低減を図ることができる。
前述のように、ステップS33において、初期値Cff^(fx)_iが「0」でない場合に、ステップS41へ移行する。
ステップS41において、協調制御部24は、狭帯域騒音制御信号処理部22にフィードバック信号処理を開始させて、ステップS42へ移行する。ステップS41におけるフィードバック信号処理の開始時には、狭帯域騒音制御信号処理部22の二次経路フィルタCfb^に、初期値テーブル26の初期値Cff^(fx)_iが設定される。
ステップS42において、協調制御部24は、能動型騒音制御が終了したか否かを判定する。能動型騒音制御が終了した場合にはステップS43へ移行し、能動型騒音制御が終了していない場合にはステップS42の処理を繰り返す。
ステップS43において、協調制御部24は、初期値テーブル26に記憶されている初期値Cff^(f)_iを、更新値テーブル28に記憶されている更新値Cff^(f)_uに書き換えて、協調制御処理を終了する。ただし、初期値テーブル26の初期値Cff^(fx)_iについては、狭帯域騒音制御信号処理部22の二次経路フィルタ更新部84で更新された最新の二次経路フィルタCfb^が書き込まれる。
[作用効果]
エンジン回転数Neが低い状態で走行を続けた場合、振動周波数fがfxに届かない場合、更新値Cff^(fx)_uの学習が進まず、更新値Cff^(fx)_uが収束しないことがある。
本実施形態の能動型騒音制御装置10では、こもり音制御信号処理部20におけるフィードフォワード信号処理が開始されてからの経過時間が所定時間Ta以上となっても、更新値Cff^(fx)_uが収束しない場合には、狭帯域騒音制御信号処理部22によるフィードバック信号処理を開始する。これにより、長時間、ドラミングノイズの音圧が低減されない状況が継続することを抑制できる。
また、本実施形態の能動型騒音制御装置10では、初期値Cff(fx)_iが0である場合には、制御対象周波数fxの近辺の周波数fx-Fに対応する初期値Cff^(fx-F)_iを用いて、狭帯域騒音制御信号処理部22によるフィードバック信号処理を開始する。実際の二次経路の伝達特性Cは、スピーカ18から出力される相殺音の周波数の変化に対して連続的に変化する。そのため、制御対象周波数fxに対する伝達特性Cと、周波数fx-Fに対する伝達特性Cとの差は小さい。二次経路フィルタC^として、学習が進んでない初期値Cff^(fx)_iに代えて学習が進んでいる初期値Cff^(fx-F)_iが用いられてフィードバック信号処理が行われることで、特に、フィードバック信号処理開始直後のドラミングノイズの音圧低減性能を向上させることができる。また、フィードバック信号処理開始直後のスピーカ18からの異音の発生を抑制できる。
〔実施形態から得られる技術的思想〕
上記実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
振動源から伝達される騒音と前記騒音を打ち消すためにスピーカ(18)から出力される相殺音との合成音を制御点において検出した検出器(32)から出力される誤差信号に基づいて、前記スピーカを制御する能動型騒音制御を行う能動型騒音制御装置(10)であって、前記振動源の振動周波数に基づいて、前記スピーカを制御するFF制御信号を出力するフィードフォワード信号処理を行うフィードフォワード信号処理部(20)と、前記誤差信号の所定周波数を中心とする周波数帯域の成分に基づいて、前記スピーカを制御するFB制御信号を出力するフィードバック信号処理を行うフィードバック信号処理部(22)と、前記フィードフォワード信号処理部と前記フィードバック信号処理部とを協調制御する協調制御部(24)と、を備え、前記フィードフォワード信号処理部は、前記スピーカから前記検出器まで音の伝達特性に関連するフィルタであるFF二次経路フィルタを遂次適応更新するFF二次経路フィルタ更新部(56)を有し、前記フィードバック信号処理部は、前記スピーカから前記検出器まで音の伝達特性に関連するフィルタであるFB二次経路フィルタを用いて信号処理を行うFB二次経路フィルタ信号処理部(72)を有し、前記協調制御部は、前記フィードフォワード信号処理部に前記フィードフォワード信号処理を開始させ、前記FF二次経路フィルタが収束した場合に、収束後の前記FF二次経路フィルタを前記FB二次経路フィルタに設定して、前記フィードバック信号処理部に前記フィードバック信号処理を開始させる。
上記の能動型騒音制御装置であって、前記フィードフォワード信号処理部は、前記振動周波数に応じた基準信号を生成する基準信号生成部(38)と、前記基準信号を適応ノッチフィルタであるFF制御フィルタにより信号処理をして前記FF制御信号を生成するFF制御信号生成部(40)と、前記基準信号を適応ノッチフィルタであるFF二次経路フィルタにより信号処理をしてFF参照信号を生成するFF参照信号生成部(44)と、前記誤差信号及び前記FF制御信号に基づき、前記誤差信号の大きさが最小となるように前記FF二次経路フィルタを遂次適応更新する前記FF二次経路フィルタ更新部と、前記誤差信号及び前記FF参照信号に基づき、前記誤差信号の大きさが最小となるように前記FF制御フィルタを遂次適応更新するFF制御フィルタ更新部(58)と、を有し、前記フィードバック信号処理部は、前記誤差信号の所定周波数を中心とする周波数帯域の成分を抽出して抽出信号を生成する抽出信号生成部(92)と、前記抽出信号を適応ノッチフィルタであるFB制御フィルタにより信号処理をしてFB制御信号を生成するFB制御信号生成部(68)と、前記抽出信号を適応ノッチフィルタであるFB二次経路フィルタにより信号処理をしてFB参照信号を生成する前記FB二次経路フィルタ信号処理部と、前記誤差信号及び前記FB参照信号に基づき、前記誤差信号の大きさが最小となるように前記FB制御フィルタを遂次適応更新するFB制御フィルタ更新部(86)と、を有してもよい。
上記の能動型騒音制御装置であって、前記協調制御部は、前記フィードフォワード信号処理が安定であるか否かを判定し、前記フィードフォワード信号処理が安定である場合に、前記二次経路フィルタの更新回数をカウントし、前記更新回数が所定回数以上である場合に、前記二次経路フィルタが収束したと判定してもよい。
上記の能動型騒音制御装置であって、前記協調制御部は、前記フィードフォワード信号処理が不安定である場合に、カウントした前記更新回数をリセットしてもよい。
上記の能動型騒音制御装置であって、前記協調制御部は、前記フィードバック信号処理部による前記フィードバック信号処理を開始させる前に、収束後の前記FF二次経路フィルタに基づいて前記FB制御フィルタの初期値を求めて、前記FB制御フィルタの初期値を前記フィードバック信号処理部の前記FB制御フィルタに設定してもよい。
上記の能動型騒音制御装置であって、前記協調制御部は、前記フィードバック信号処理部による前記フィードバック信号処理を開始させる前に、収束後の前記FF二次経路フィルタ、及び、前記FB制御フィルタの初期値に基づいて、前記FF二次経路フィルタの補正値を求めて、補正値を前記フィードフォワード信号処理部の前記FF二次経路フィルタに設定してもよい。
上記の能動型騒音制御装置であって、前記FF二次経路フィルタの初期値を、周波数に対応付けてテーブル形式で記憶する初期値テーブル(26)と、前記FF二次経路フィルタの更新値を、周波数に対応付けてテーブル形式で記憶する更新値テーブル(28)と、を有し、前記フィードバック信号処理部は、前記誤差信号及び前記FB制御信号に基づき、前記誤差信号の大きさが最小となるように前記二次経路フィルタを遂次適応更新するFB二次経路フィルタ更新部(84)を有し、前記協調制御部は、前記能動型騒音制御の開始時に、前記初期値テーブルの前記FF二次経路フィルタの初期値を前記FF二次経路フィルタの更新値として前記更新値テーブルに書き込み、前記能動型騒音制御中に前記FF二次経路フィルタ更新部において前記FF二次経路フィルタが更新される度に、更新後の前記FF二次経路フィルタを前記振動周波数に対応する前記FF二次経路フィルタの更新値として前記更新値テーブルに書き込み、前記能動型騒音制御の終了時に、前記更新値テーブルの前記FF二次経路フィルタの更新値を前記FF二次経路フィルタの初期値として前記初期値テーブルに書き込むとともに、前記FB二次経路フィルタを、前記所定周波数に対応する前記FF二次経路フィルタの初期値として前記初期値テーブルに書き込んでもよい。
上記の能動型騒音制御装置であって、前記FF二次経路フィルタの初期値を、前記周波数に対応付けてテーブル形式で記憶する初期値テーブルを有し、前記協調制御部は、前記所定周波数に対応する前記FF二次経路フィルタの初期値が0でない場合には、前記FF二次経路フィルタの初期値を前記FB二次経路フィルタに設定して、前記フィードバック信号処理部に前記フィードバック信号処理を開始させ、前記所定周波数に対応する前記FF二次経路フィルタの初期値が0である場合には、前記所定周波数よりも低い前記振動周波数に対応する前記FF二次経路フィルタの初期値を前記FB二次経路フィルタに設定して、前記フィードバック信号処理部に前記フィードバック信号処理を開始させてもよい。
10…能動型騒音制御装置 18…スピーカ
20…こもり音制御信号処理部(フィードフォワード信号処理部)
22…狭帯域騒音制御信号処理部(フィードバック信号処理部)
24…協調制御部 26…初期値テーブル
28…更新値テーブル 38…基準信号生成部
40…制御信号生成部(FF制御信号生成部)
44…参照信号生成部(FF参照信号生成部)
56…二次経路フィルタ更新部(FF二次経路フィルタ更新部)
58…制御フィルタ更新部(FF制御フィルタ更新部)
68…制御信号生成部(FB制御信号生成部)
72…参照信号生成部(FB二次経路フィルタ信号処理部)
84…二次経路フィルタ更新部(FB二次経路フィルタ更新部)
86…制御フィルタ更新部(FB制御フィルタ更新部)

Claims (8)

  1. 振動源から伝達される騒音と前記騒音を打ち消すためにスピーカから出力される相殺音との合成音を制御点において検出した検出器から出力される誤差信号に基づいて、前記スピーカを制御する能動型騒音制御を行う能動型騒音制御装置であって、
    前記振動源の振動周波数に基づいて、前記スピーカを制御するFF制御信号を出力するフィードフォワード信号処理を行うフィードフォワード信号処理部と、
    前記誤差信号の所定周波数を中心とする周波数帯域の成分に基づいて、前記スピーカを制御するFB制御信号を出力するフィードバック信号処理を行うフィードバック信号処理部と、
    前記フィードフォワード信号処理部と前記フィードバック信号処理部とを協調制御する協調制御部と、
    を備え、
    前記フィードフォワード信号処理部は、前記スピーカから前記検出器まで音の伝達特性に関連するフィルタであるFF二次経路フィルタを遂次適応更新するFF二次経路フィルタ更新部を有し、
    前記フィードバック信号処理部は、前記スピーカから前記検出器まで音の伝達特性に関連するフィルタであるFB二次経路フィルタを用いて信号処理を行うFB二次経路フィルタ信号処理部を有し、
    前記協調制御部は、
    前記フィードフォワード信号処理部に前記フィードフォワード信号処理を開始させ、
    前記FF二次経路フィルタが収束した場合に、収束後の前記FF二次経路フィルタを前記FB二次経路フィルタに設定して、前記フィードバック信号処理部に前記フィードバック信号処理を開始させる、能動型騒音制御装置。
  2. 請求項1に記載の能動型騒音制御装置であって、
    前記フィードフォワード信号処理部は、
    前記振動周波数に応じた基準信号を生成する基準信号生成部と、
    前記基準信号を適応ノッチフィルタであるFF制御フィルタにより信号処理をして前記FF制御信号を生成するFF制御信号生成部と、
    前記基準信号を適応ノッチフィルタであるFF二次経路フィルタにより信号処理をしてFF参照信号を生成するFF参照信号生成部と、
    前記FF制御信号を前記FF二次経路フィルタにより信号処理をしてFF第1推定相殺音信号を生成するFF第1推定相殺音信号生成部と、
    前記FF参照信号を前記FF制御フィルタにより信号処理をしてFF第2推定相殺音信号を生成するFF第2推定相殺音信号生成部と、
    前記基準信号を適応ノッチフィルタであるFF一次経路フィルタにより信号処理をしてFF推定騒音信号を生成するFF推定騒音信号生成部と、
    前記誤差信号、前記FF推定騒音信号及び前記FF第1推定相殺音信号に基づいてFF第1仮想誤差信号を生成するFF第1仮想誤差信号生成部と、
    前記FF推定騒音信号及び前記FF第2推定相殺音信号に基づいてFF第2仮想誤差信号を生成するFF第2仮想誤差信号生成部と、
    前記FF第1仮想誤差信号及び前記FF制御信号に基づき、前記FF第1仮想誤差信号の大きさが最小となるように前記FF二次経路フィルタを遂次適応更新する前記FF二次経路フィルタ更新部と、
    前記FF第2仮想誤差信号及び前記FF参照信号に基づき、前記FF第2仮想誤差信号の大きさが最小となるように前記FF制御フィルタを遂次適応更新するFF制御フィルタ更新部と、
    を有し、
    前記フィードバック信号処理部は、
    前記誤差信号の所定周波数を中心とする周波数帯域の成分を抽出して抽出信号を生成する抽出信号生成部と、
    前記抽出信号を適応ノッチフィルタであるFB制御フィルタにより信号処理をして前記FB制御信号を生成するFB制御信号生成部と、
    前記抽出信号を適応ノッチフィルタであるFB二次経路フィルタにより信号処理をしてFB参照信号を生成する前記FB二次経路フィルタ信号処理部と、
    前記FB参照信号を前記FB制御フィルタにより信号処理をしてFB第2推定相殺音信号を生成するFB第2推定相殺音信号生成部と、
    前記抽出信号を適応ノッチフィルタである調整フィルタにより信号処理をしてFB推定騒音信号を生成するFB推定騒音信号生成部と、
    前記FB推定騒音信号及び前記FB第2推定相殺音信号に基づいてFB第2仮想誤差信号を生成するFB第2仮想誤差信号生成部と、
    前記FB第2仮想誤差信号及び前記FB参照信号に基づき、前記FB第2仮想誤差信号の大きさが最小となるように前記FB制御フィルタを遂次適応更新するFB制御フィルタ更新部と、
    を有する、能動型騒音制御装置。
  3. 請求項1又は2に記載の能動型騒音制御装置であって、
    前記協調制御部は、
    前記フィードフォワード信号処理が安定であるか否かを判定し、
    前記フィードフォワード信号処理が安定である場合に、前記FF二次経路フィルタの更新回数をカウントし、
    前記更新回数が所定回数以上である場合に、前記FF二次経路フィルタが収束したと判定する、能動型騒音制御装置。
  4. 請求項3に記載の能動型騒音制御装置であって、
    前記協調制御部は、前記フィードフォワード信号処理が不安定である場合に、カウントした前記更新回数をリセットする、能動型騒音制御装置。
  5. 請求項1~4のいずれか1項に記載の能動型騒音制御装置であって、
    前記協調制御部は、
    前記フィードバック信号処理部による前記フィードバック信号処理を開始させる前に、
    収束後の前記FF二次経路フィルタに基づいて適応ノッチフィルタであるFB制御フィルタの初期値を求めて、前記FB制御フィルタの初期値を前記フィードバック信号処理部の前記FB制御フィルタに設定する、能動型騒音制御装置。
  6. 請求項5に記載の能動型騒音制御装置であって、
    前記協調制御部は、
    前記フィードバック信号処理部による前記フィードバック信号処理を開始させる前に、
    収束後の前記FF二次経路フィルタ、及び、前記FB制御フィルタの初期値に基づいて、前記FF二次経路フィルタの補正値を求めて、前記補正値を前記フィードフォワード信号処理部の前記FF二次経路フィルタに設定する、能動型騒音制御装置。
  7. 請求項1~6のいずれか1項に記載の能動型騒音制御装置であって、
    前記FF二次経路フィルタの初期値を、周波数に対応付けてテーブル形式で記憶する初期値テーブルと、
    前記FF二次経路フィルタの更新値を、周波数に対応付けてテーブル形式で記憶する更新値テーブルと、
    を有し、
    前記フィードバック信号処理部は、
    前記誤差信号の所定周波数を中心とする周波数帯域の成分を抽出して抽出信号を生成する抽出信号生成部と、
    前記抽出信号を適応ノッチフィルタであるFB制御フィルタにより信号処理をして前記FB制御信号を生成するFB制御信号生成部と、
    前記FB制御信号を前記FB二次経路フィルタにより信号処理をしてFB第1推定相殺音信号を生成するFB第1推定相殺音信号生成部と、
    前記抽出信号を適応ノッチフィルタである調整フィルタにより信号処理をしてFB推定騒音信号を生成するFB推定騒音信号生成部と、
    前記FB推定騒音信号及び前記FB第1推定相殺音信号に基づいてFB第1仮想誤差信号を生成するFB第1仮想誤差信号生成部と、
    前記FB第1仮想誤差信号及び前記FB制御信号に基づき、前記FB第1仮想誤差信号の大きさが最小となるように前記FB二次経路フィルタを遂次適応更新するFB二次経路フィルタ更新部と、
    を有し、
    前記協調制御部は、
    前記能動型騒音制御の開始時に、前記初期値テーブルの前記FF二次経路フィルタの初期値を前記FF二次経路フィルタの更新値として前記更新値テーブルに書き込み、
    前記能動型騒音制御中に前記FF二次経路フィルタ更新部において前記FF二次経路フィルタが更新される度に、更新後の前記FF二次経路フィルタを前記振動周波数に対応する前記FF二次経路フィルタの更新値として前記更新値テーブルに書き込み、
    前記能動型騒音制御の終了時に、前記更新値テーブルの前記FF二次経路フィルタの更新値を前記FF二次経路フィルタの初期値として前記初期値テーブルに書き込むとともに、前記FB二次経路フィルタを、前記所定周波数に対応する前記FF二次経路フィルタの初期値として前記初期値テーブルに書き込む、能動型騒音制御装置。
  8. 請求項1~7のいずれか1項に記載の能動型騒音制御装置であって、
    前記FF二次経路フィルタの初期値を、周波数に対応付けてテーブル形式で記憶する初期値テーブルと、
    前記FF二次経路フィルタの更新値を、周波数に対応付けてテーブル形式で記憶する更新値テーブルと、
    を有し、
    前記協調制御部は、
    前記所定周波数に対応する前記FF二次経路フィルタの初期値が0でない場合には、前記FF二次経路フィルタの初期値を前記FB二次経路フィルタに設定して、前記フィードバック信号処理部に前記フィードバック信号処理を開始させ、
    前記所定周波数に対応する前記FF二次経路フィルタの初期値が0である場合には、前記所定周波数よりも低い前記振動周波数に対応する前記FF二次経路フィルタの初期値、又は、前記FF二次経路フィルタの更新値を前記FB二次経路フィルタに設定して、前記フィードバック信号処理部に前記フィードバック信号処理を開始させる、能動型騒音制御装置。
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