JPH04303898A - 騒音制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、騒音に対しこれを打ち
消すような音を二次音として発生させることによって、
ある地点における騒音を減衰させる騒音制御システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、文献「アクティブ・ノイ
ズ・コントロール・チェアの実現　　電気情報通信学会
　　研究会報告　　ＥＡ９０−２」には、騒音に対しこ
れを打ち消すような音を二次音として発生させて騒音を
制御する騒音制御システムが開示されている。図２はこ
の種の従来の騒音制御システムの構成例を示す図である
。図２の騒音制御システムには、騒音発生源５０の地点
において騒音の原因信号を観測し電気信号ｘ（ｎ）に変
換するマイクロホン等の騒音観測部５１と、騒音観測部
５１で得られた電気信号ｘ（ｎ）に対して適切なデジタ
ルフィルタにより信号処理を施す信号処理部５２と、信
号処理部５２により信号処理された結果の信号ｓ（ｎ）
に応じた二次音を発生するスピーカ等の二次音源部５３
と、騒音を除去したい地点に配置され、騒音発生源５０
から伝播した騒音ｙ（ｎ）と二次音源部５３から伝播し
た制御音としての二次音とが合わさって残騒音として入
力し、その音圧を電気信号に変換し出力信号ｅ（ｎ）と
して出力するマイクロホン等の残騒音観測部５４と、残
騒音観測部５４からの出力信号ｅ（ｎ）に基づき信号処
理部５２におけるデジタルフィルタのフィルタ係数を更
新する係数更新部５５とが設けられており、残騒音観測
部５４からの出力信号ｅ（ｎ）に基づき信号処理部５２
のフィルタ係数を更新して出力信号ｅ（ｎ）が零となる
ような適切な信号処理がなされることにより、残騒音観
測部５４が配置された地点の近傍での騒音を除去するよ
うになっている。なお、上記の各信号において、ｎは時
刻を表わしている。

【０００３】このような騒音制御システムでは、出力信
号ｅ（ｎ）が零となるような制御を行なうのに、係数更
新部５５においてはＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ　Ｍｅａｎ　ｓ
ｑｕａｒｅ）アルゴリズム，すなわち最小二乗誤差法に
よる係数更新のアルゴリズムが良く用いられている。す
なわち、図２のシステム構成では、時刻ｎにおける残騒
音観測部５４からの出力信号ｅ（ｎ）は、次式により表
わされる。

【０００４】

【数１】

【０００５】ここで、Ｃｊは二次音源部５３と残騒音観
測部５４との間の伝達関数であり、ｓ（ｎ−ｊ）と伝達
関数Ｃｊとのコンボルーションが残騒音観測部５４に入
力する二次音信号となる。また、ｗｉ（ｎ）は信号処理
部５２におけるデジタルフィルタのフィルタ係数であっ
て、ＬＭＳアルゴリズムでは、ｗｉ（ｎ）を各サンプル
ごとに更新する適応信号処理がなされる。

【０００６】すなわち、係数更新部５５におけるＬＭＳ
アルゴリズムでは、出力信号ｅ（ｎ）の二乗誤差σ（ｎ
），すなわち｛ｅ（ｎ）｝２が時刻ｎとともに小さくな
るように、フィルタ係数ｗｉを各サンプルごとに更新す
るようになっている。より具体的には、数１において、
ｅ（ｎ）を二乗すると、ｗｉに関する二次式となるので
、ＬＭＳアルゴリズムでは、二乗誤差σ（ｎ）をｗｉに
関する二次式として見たときに、次式の二次曲面Ｚを下
っていくように、フィルタ係数ｗｉをサンプルごとに更
新するようにしている。

【０００７】

【数２】

【０００８】いまの場合、時刻（ｎ＋１）におけるフィ
ルタの係数ｗｉ（ｎ＋１）は、収束係数をαとして次式
で与えられる。

【０００９】

【数３】

【００１０】このように従来の騒音制御システムでは、
数３によってフィルタの係数ｗｉ（ｎ）を更新し、フィ
ルタの係数ｗｉ（ｎ）が収束した時点で完全な消音効果
が得られるようになっていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＬＭＳ
アルゴリズムによってフィルタ係数を繰り返し更新する
場合に、従来、システム稼動開始時にはフィルタ係数が
収束するまでに一般に相当の時間を要していた。また係
数更新の計算には、二次音源部５３から残騒音観測部５
４までの伝達関数Ｃｊも必要であり、システム稼動開始
時にこれをシステム同定手法により求める場合に、従来
ではシステム同定にも相当の時間を要していた。このた
め、上述したような従来の騒音制御システムでは、シス
テムの稼動開始時において消音効果が完全に得られるま
でには、システムの同定に要する時間とフィルタ係数が
収束するまでの時間とにより相当の時間を要していた。

【００１２】本発明は、システム稼動開始後、消音効果
が得られるまでに要する時間を短縮させることが可能な
騒音制御システムを提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、騒音発生源における騒音を観測する騒音観
測手段と、騒音観測手段で得られた信号に対して所定の
信号処理を施す信号処理手段と、信号処理手段で信号処
理された結果の信号に応じた二次音を発生する二次音源
手段と、騒音を除去したい地点に配置され、騒音発生源
から伝播した騒音と二次音源部から伝播した制御音とし
ての二次音とが合わさって残騒音として入力するときに
該残騒音を観測する残騒音観測手段と、残騒音観測手段
によって観測された残騒音に基づく出力信号が小さくな
るように前記信号処理手段の処理を適応化させる適応化
手段とを有する騒音制御システムであって、該騒音制御
システムはさらに、該騒音制御システムが過去に稼動し
た際の処理内容を記憶する処理記憶手段を備え、該騒音
制御システムが新たに稼動する際には、処理記憶手段に
記憶されている過去の処理内容を初期状態として騒音制
御処理を開始するようになっていることを特徴としてい
る。

【００１４】

【作用】上記のような騒音制御システムでは、騒音を除
去したい地点に残騒音観測手段を配置し、これに騒音発
生源から伝播した騒音と二次音源手段から伝播した二次
音とが合わさった残騒音を入力させる。適応化手段では
、残騒音観測手段で観測された残騒音に基づく出力信号
が小さくなるように信号処理手段の処理を適応させる。 ところで、本発明では、システムが過去に稼動した際の
処理内容は、処理記憶手段に記憶され、システムが新た
に稼動する際には、処理記憶手段に記憶されている過去
の処理内容を初期状態として騒音制御処理が開始される
。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明に係る騒音制御システムの一実施
例の構成図である。図１を参照すると、本実施例の騒音
制御システムには、騒音発生源５０の地点において騒音
の原因信号を観測し電気信号ｘ（ｎ）に変換するマイク
ロホン等の騒音観測部１と、騒音観測部１で得られた電
気信号ｘ（ｎ）に対して所定の信号処理を施す信号処理
部２と、信号処理部２により信号処理された結果の信号
ｓ（ｎ）に応じた二次音を発生するスピーカ等の二次音
源部３と、騒音を除去したい地点に配置され、騒音発生
源５０から伝播した騒音ｙ（ｎ）と二次音源部３から伝
播した制御音としての二次音とが合わさった残騒音とし
ての音圧を電気信号に変換し出力信号ｅ（ｎ）として出
力するマイクロホン等の残騒音観測部４と、残騒音観測
部４からの出力信号ｅ（ｎ）に基づき信号処理部２の処
理を適応化させる適応化部５と、システムの過去の稼動
時の処理内容を記憶する処理記憶部６とが設けられてお
り、システムが新たに稼動を開始する際には、処理記憶
部６に記憶されている過去の処理内容が初期値として設
定されるようになっている。

【００１６】なお、騒音観測部１としては、機械等から
発生している音波を検知しこれを電気信号に変換するセ
ンサが用いられたり、あるいは騒音発生源５０からの騒
音がモータの回転に伴なうものである場合には、騒音観
測部１としては、例えば、モータの回転数をそのまま電
気的な周波数とする電気信号ｘ（ｎ）に変換するものが
用いられたり、あるいは、機械の振動によって騒音が発
生している場合には、騒音観測部１としては、振動を電
気信号ｘ（ｎ）に変換する振動ピックアップ等が用いら
れる。

【００１７】また、信号処理部２は、具体的には、残騒
音観測部４に入力する音圧が小さくなるように騒音観測
部１で観測された信号ｘ（ｎ）を例えばデジタルフィル
タを用いて処理するようになっており、適応化部５は、
例えば前述したようなＬＭＳアルゴリズムを用いて、残
騒音観測部４からの出力信号ｅ（ｎ）が小さくなるよう
に信号処理部２のフィルタのフィルタ係数を繰り返し更
新して、信号処理部２の処理を適応化させるようになっ
ている。

【００１８】さらに、適応化部５においてＬＭＳアルゴ
リズムを用いて信号処理部２のフィルタのフィルタ係数
を更新する場合には、二次音源部３と残騒音観測部４と
の間の伝達関数Ｃｊも必要となるが、この伝達関数Ｃｊ
はシステム同定手法を用いて測定することができる。図
１のシステムにおいては、実際の消音動作を行なわせる
上述した構成の他に、システム同定を行なうためにさら
に、白色雑音を発生する信号発生部１４と、信号発生部
１４から出力された白色雑音の信号に対し所定のフィル
タリング処理を施す信号処理部１５と、信号発生部１４
からの白色雑音の信号の入力によって二次音源部３から
出力された二次音に基づき残騒音観測部４から出力され
る出力信号ｆ（ｎ）と上記信号処理部１５で処理された
結果の信号ｚ（ｎ）とを比較する比較器１７と、比較器
１７において信号ｆ（ｎ）と信号ｚ（ｎ）とが等しくな
るように信号処理部１５のフィルタ係数をＬＭＳアルゴ
リズムにより逐次更新する適応化部１６とが設けられて
おり、本実施例では、システム同定の過去の処理内容を
も処理記憶部６に記憶させるようになっている。

【００１９】次にこのような構成の騒音制御システムの
動作について説明する。なお、本実施例では、騒音制御
を行なう場合に、システムの同定を行なわせるシステム
同定モードと、実際の消音動作を行なわせる消音モード
とを有しているとする。

【００２０】騒音制御システムを稼動させるに際して、
騒音を除去したい地点に残騒音観測部４を予め配置して
おく。次いで、システムの稼動開始時には、騒音制御シ
ステムは先づシステム同定モードとなり、信号発生部１
４からはシステム同定用の信号として白色雑音が出力さ
れる。この信号は、信号処理部１５へ入力し、そこでフ
ィルタリング処理がなされ信号ｚ（ｎ）として出力され
ると同時に、二次音源部３にも加わり、二次音源部３か
らは、白色雑音の信号に応じた音が出力される。この音
は空間を伝播して残騒音観測部４により観測され、残騒
音観測部４からは出力信号ｆ（ｎ）が出力される。適応
化部１６では、比較器１７において信号ｆ（ｎ）と信号
ｚ（ｎ）とが等しくなるように、既知のＬＭＳアルゴリ
ズムによって、信号処理部１５のフィルタ係数を逐次更
新し、このフィルタ係数の変化が微小になり収束したと
みなされた時点でシステム同定モードを終了する。そし
てこの際に、既知の仕方で、二次音源部２と残騒音観測
部４との間の伝達関数Ｃｊが測定される。

【００２１】このようにして１回のシステム同定モード
が終了すると、測定された伝達関数Ｃｊが処理記憶部６
に記憶され、また最終的に得られた信号処理部１５のフ
ィルタ係数が次回のシステム同定モード時の初期値とし
て使用されるよう処理記憶部６に記憶される。

【００２２】次いで、騒音制御システムは、消音モード
となり、実際の消音動作を開始する。すなわち、騒音を
除去したい地点に配置されている残騒音観測部４には、
騒音発生源５０から伝播した信号と二次音源部３から伝
播した制御音としての二次音とが合わさって残騒音とし
て入力し、適応化部５では、残騒音観測部４からの出力
信号ｅ（ｎ）が零となるようにＬＭＳアルゴリズムによ
り，すなわち前述した数３を用いて信号処理部２のフィ
ルタ係数を逐次更新する。逐次更新がなされこのフィル
タ係数の変化が微小となり収束したとみなされたときに
、残騒音観測部４の近傍で完全な消音効果を得ることが
できる。なお、数３において伝達関数Ｃｊとしては、こ
の消音モードの直前のシステム同定モード時に測定され
処理記憶部６に記憶された伝達関数Ｃｊが用いられる。

【００２３】しかる後、消音モードを終了してこのシス
テムの動作を止めるときには、その瞬間の信号処理部２
のフィルタ係数が次回の消音モード時の初期値として使
用されるよう処理記憶部６に記憶される。

【００２４】騒音制御システムの動作を止めた後、再び
、この騒音制御システムの稼動を開始させるときには、
先づシステム同定モードとなる。システム同定モード時
には、逐次更新されるべき信号処理部１５のフィルタ係
数の初期値として、前回のシステム同定モード時におい
て得られ信号記憶部６に記憶されたフィルタ係数が初期
設定される。これにより、信号処理部１５のフィルタ係
数を適応化部１６により逐次更新する際、その初期値と
して処理記憶部６に記憶された前回のフィルタ係数を用
いることによって、フィルタ係数が収束するまでの時間
は短くなり、システム同定に要する時間を短縮すること
ができる。

【００２５】システム同定モードが終了すると、消音モ
ードとなるが、消音モード時においても、逐次更新され
るべき信号処理部２のフィルタ係数の初期値として前回
の消音モード時において得られ処理記憶部６に記憶され
たフィルタ係数が初期設定される。これにより、信号処
理部２のフィルタ係数を適応化部５により逐次更新する
際、その初期値として処理記憶部６に記憶された前回の
フィルタ係数を用いることによって、フィルタ係数が収
束するまでの時間は短かくなり、残騒音観測部４の近傍
で完全な消音効果を得るまでの時間を短縮することがで
きる。

【００２６】一般に、本実施例の騒音制御システムは、
その応用上、同じ場所で繰り返し用いられることが多い
ので、制御用のデジタルフィルタのフィルタ係数や外界
のシステム関数は、使用時ごとに大きく変動することは
少ない。従って、上記のように、システム同定モード，
消音モードの両者のフィルタに対し、そのフィルタ係数
の初期値として前回の値をそれぞれ用いることにより、
各フィルタ係数が収束するまでの時間を短縮でき、その
結果、システム稼動開始後、消音効果が得られるまでに
要する時間を短縮させることができる。これによって、
使用時の快適性を高めることが可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
システムが過去に稼動した際の処理内用を処理記憶手段
に記憶し、システムが新たに稼動する際には、処理記憶
手段に記憶されている過去の処理内容を初期状態として
騒音制御処理を開始するようになっているので、システ
ム稼動開始後、消音効果が得られるまでに要する時間を
短縮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る騒音制御システムの一実施例の構
成図である。

【図２】従来の騒音制御システムの構成例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１　　　　　　騒音観測部 ２　　　　　　信号処理部 ３　　　　　　二次音源部 ４　　　　　　残騒音観測部 ５　　　　　　適応化部 ６　　　　　　処理記憶部 １４　　　　信号発生部 １５　　　　信号処理部 １６　　　　適応化部 ５０　　　　騒音発生源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　騒音発生源における騒音を観測する騒
   音観測手段と、騒音観測手段で得られた信号に対して所
   定の信号処理を施す信号処理手段と、信号処理手段で信
   号処理された結果の信号に応じた二次音を発生する二次
   音源手段と、騒音を除去したい地点に配置され、騒音発
   生源から伝播した騒音と二次音源部から伝播した制御音
   としての二次音とが合わさって残騒音として入力すると
   きに該残騒音を観測する残騒音観測手段と、残騒音観測
   手段によって観測された残騒音に基づく出力信号が小さ
   くなるように前記信号処理手段の処理を適応化させる適
   応化手段とを有する騒音制御システムであって、該騒音
   制御システムはさらに、該騒音制御システムが過去に稼
   動した際の処理内容を記憶する処理記憶手段を備え、該
   騒音制御システムが新たに稼動する際には、処理記憶手
   段に記憶されている過去の処理内容を初期状態として騒
   音制御処理を開始するようになっていることを特徴とす
   る騒音制御システム。