JPH05232971A

JPH05232971A - 能動型騒音制御装置

Info

Publication number: JPH05232971A
Application number: JP4032259A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Muraoka; 健一郎村岡; Akio Kinoshita; 明生木下; Mitsuhiro Doi; 三浩土井; Yoshiharu Nakaji; 義晴中路
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 1993-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】適応ディジタルフィルタの各フィルタ係数が最
短時間で収束し、正確で素早い適応動作が可能な能動型
騒音制御装置とする。【構成】加速度センサ５ａ〜５ｄから供給される基準信
号ｘに応じてラウドスピーカ７ａ〜７ｄの駆動信号ｙ₁
〜ｙ₄の生成する適応ディジタルフィルタ１３の各フィ
ルタ係数の更新ゲインを、各フィルタ係数毎に、そのフ
ィルタ係数と評価関数の値とで描かれる評価関数曲線の
曲率に応じて、個別に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、騒音源から伝達され
る騒音に制御音源から発せられる制御音を干渉させるこ
とにより騒音の低減を図る能動型騒音制御装置に関し、
特に、制御音を生成するフィルタ係数可変のディジタル
フィルタと、このディジタルフィルタのフィルタ係数を
所定の評価関数の値が低減するように適宜更新する適応
処理部とを備えた適応型ディジタルフィルタを用いた能
動型騒音制御装置の性能向上を図ったものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の能動型騒音制御装置として、英国
特許第２１４９６１４号（特公表１−５０１３４４号）
記載のものがある。この従来の装置は、例えば航空機の
客室等の閉空間に適用される騒音低減装置であって、そ
のような閉空間内の複数の位置に設置され音圧を検出す
るマイクロフォンと、その閉空間に制御音を発生する複
数のラウドスピーカとを備え、騒音源の騒音発生状態に
基づいて、閉空間に伝達される騒音と逆位相の制御音を
ラウドスピーカから発生させて騒音を打ち消している。

【０００３】そして、ラウドスピーカから発せられる制
御音の生成方法として、PROCEEDINGS OF THE IEEE,VOL.
63 PAGE 1692,1975,"ADAPTIVE NOISE CANSELLATION:PRI
NCIPLES AND APPLICATIONS" で述べられている‘WIDROW
LMS' アルゴリズムを、多チャンネルに展開したアル
ゴリズムを適用している。その内容は、上記特許の発明
者による論文、"A MULTIPLE ERROR LMS ALGORITHM AND
ITS APPLICATION TO THE ACTIVE CONTROL OF SOUND AND
VIBRATION",IEEE TRANS.ACOUST.,SPEECH,SIGNAL PROCE
SSING,VOL.ASSP-35,PP.1423-1434,1987 にも述べられて
いる。

【０００４】即ち、ＬＭＳアルゴリズムは、適応型ディ
ジタルフィルタのフィルタ係数を更新するのに好適なア
ルゴリズムの一つであって、例えば、いわゆるＦｉｌｔ
ｅｒｅｄ−ＸＬＭＳアルゴリズムにあっては、ラウド
スピーカからマイクロフォンまでの音響伝達特性を表す
フィルタを全てのラウドスピーカとマイクロフォンとの
組み合わせについて設定し、騒音源の騒音発生状態を表
す基準信号をそのフィルタで処理した値と、各マイクロ
フォンが検出した残留騒音とに基づいた所定の評価関数
の値が低減するように、各ラウドスピーカ毎に設けられ
たフィルタ係数可変のディジタルフィルタのフィルタ係
数を更新している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の能動型騒音制御装置にあっては、ディジ
タルフィルタを構成する各フィルタ係数の更新ゲイン
（収束係数）が、全てのフィルタ係数で同じであったた
め、必ずしも全てのフィルタ係数において最適な適応動
作が行われているとはいえなかった。

【０００６】即ち、フィルタ係数の変動に対する評価関
数の値の変動の割合が小さい（フィルタ係数の変動によ
る評価関数の感度が低い）のに更新ゲインが小さいと、
最適値への収束に時間がかかり適応動作が遅いという不
具合があるし、逆に、その割合が大きい（フィルタ係数
の変動による評価関数の感度が高い）のに更新ゲインが
大きいと、最適値への収束が正確になされず、場合によ
っては発散するおそれもある。

【０００７】本発明は、このような従来の技術における
未解決の課題に着目してなされたものであって、ディジ
タルフィルタに含まれる全てのフィルタ係数を最適な更
新ゲインで更新することにより、制御性能の向上が図ら
れる能動型騒音制御装置を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、騒音源から騒音が伝達され
る空間に制御音を発生可能な制御音源と、前記騒音源の
騒音発生状態を検出し基準信号として出力する騒音発生
状態検出手段と、前記基準信号に応じて前記制御音源を
駆動する信号を生成するフィルタ係数可変のディジタル
フィルタと、前記空間内の所定位置における残留騒音を
検出する残留騒音検出手段と、前記残留騒音に基づいた
所定の評価関数の値が低減するように前記ディジタルフ
ィルタのフィルタ係数を更新する適応処理手段と、を備
えた能動型騒音制御装置において、前記適応処理手段に
よる前記フィルタ係数の更新ゲインを、前記ディジタル
フィルタに含まれる各フィルタ係数毎に、そのフィルタ
係数と前記評価関数の値とで描かれる評価関数曲線の曲
率に応じて個別に設定した。

【０００９】なお、上記請求項１記載の発明において、
評価関数曲線の曲率は、例えば、請求項２記載の発明の
ように、制御音源と残留騒音検出手段との間の伝達関数
に基づいて求めてもよいし、或いは、請求項３記載の発
明のように、フィルタ係数と評価関数の値とで定まる３
点以上の座標から求めてもよい。また、上記目的を達成
するために、請求項４記載の発明は、騒音源から騒音が
伝達される空間に制御音を発生可能な制御音源と、前記
騒音源の騒音発生状態を検出し基準信号として出力する
騒音発生状態検出手段と、前記基準信号に応じて前記制
御音源を駆動する信号を生成するフィルタ係数可変のデ
ィジタルフィルタと、前記空間内の所定位置における残
留騒音を検出する残留騒音検出手段と、前記残留騒音に
基づいた所定の評価関数の値が低減するように前記ディ
ジタルフィルタのフィルタ係数を更新する適応処理手段
と、を備えた能動型騒音制御装置において、前記ディジ
タルフィルタに含まれる各フィルタ係数毎にそのフィル
タ係数と前記評価関数の値とで描かれる評価関数曲線の
曲率を求める曲率検出手段と、この曲率検出手段が求め
た評価関数曲線の曲率に応じてそれぞれのフィルタ係数
の更新ゲインを変更するゲイン変更手段と、を設けた。

【００１０】そして、請求項５記載の発明は、上記請求
項４記載の発明において、制御音源及び残留騒音検出手
段間の伝達関数を求める伝達関数検出手段を設け、曲率
検出手段は、その伝達関数検出手段が求めた伝達関数に
基づいて評価関数曲線の曲率を求める。さらに、請求項
６記載の発明は、上記請求項４記載の発明において、曲
率検出手段は、フィルタ係数と評価関数の値とで定まる
３点以上の座標に基づいて評価関数曲線の曲率を求め
る。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明にあっては、騒音発生状態
検出手段から出力された基準信号に応じて、フィルタ係
数可変のディジタルフィルタが制御音源を駆動する信号
を生成するから、制御音源からは、騒音源から発生する
騒音に相関のある制御音が発生するが、制御開始直後
は、フィルタ係数が最適な値に収束しているとは限らな
いので、必ずしも騒音が低減するとはいえない。

【００１２】しかし、残留騒音検出手段が検出した残留
騒音に基づいた所定の評価関数の値が低減するように、
適応処理手段がディジタルフィルタのフィルタ係数を更
新するので、制御音源から発せられる制御音によって騒
音が打ち消され、空間内の騒音が低減する。そして、本
発明では、適応処理手段によるディジタルフィルタのフ
ィルタ係数の更新ゲインが、各フィルタ係数毎に、フィ
ルタ係数と評価関数の値とで描かれる評価関数曲線の曲
率に応じて設定されているので、フィルタ係数の変動に
対する評価関数の感度がフィルタ係数毎に異なる場合で
あっても、適応動作が遅くなったり、最適値に収束しな
いということが防止される。

【００１３】ここで、制御音源及び残留騒音検出手段間
の伝達関数によって、フィルタ係数の変動に対する評価
関数の感度が決まることから、請求項２記載の発明のよ
うに、その伝達関数に基づいて評価関数曲線の曲率を求
めることができる。また、評価関数曲線は、一般に最適
値である極が一つであることから、二次曲線であり、従
って、請求項３記載の発明のように、フィルタ係数と評
価関数の値とで定まる３点以上の座標から、評価関数曲
線の曲率を求めることができる。

【００１４】一方、請求項４記載の発明にあっては、上
記請求項１記載の発明と同様の作用が得られるととも
に、曲率検出手段が、各フィルタ係数毎に評価関数曲線
の曲率を求め、ゲイン変更手段が、その求められた曲率
に応じてそれぞれのフィルタ係数の更新ゲインを変更す
るので、例えば車両のように制御対象空間たる車室内の
音響伝達特性が短時間に且つ大幅に変動する結果、フィ
ルタ係数の変動に対する評価関数の感度が頻繁に変化し
ても、良好な制御が実行される。

【００１５】そして、評価関数曲線の曲率は、上述した
ように制御音源及び残留騒音検出手段間の伝達関数に基
づいて検出することができるから、請求項５記載の発明
にあっては、伝達関数検出手段が、制御音源及び残留騒
音検出手段間の伝達関数を求めるから、曲率検出手段に
よって、その求められた伝達関数に基づいて評価関数曲
線の曲率が求められる。

【００１６】さらに、請求項６記載の発明にあっては、
上述したように、評価関数曲線は一般に２次曲線である
ことから、曲率検出手段において、フィルタ係数と評価
関数の値とで定まる３点以上の座標を求めることによ
り、評価関数曲線の曲率が求められる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の第１実施例の全体構成を示す
図であり、この実施例は、路面及び車輪２ａ〜２ｄ間の
騒音源から空間としての車室６内に伝達されるロード・
ノイズの低減を図る能動型騒音制御装置１に本発明を適
用したものである。

【００１８】先ず、構成を説明すると、車体３は、前輪
２ａ，２ｂ，後輪２ｃ，２ｄ及び各車輪２ａ〜２ｄと車
体３との間に介在するサスペンションによって支持され
ている。なお、図１に示す車両は、前輪２ａ及び２ｂが
車体３前部に配置されたエンジン４によって回転駆動さ
れるいわゆる前置きエンジン前輪駆動車である。各車輪
２ａ〜２ｄ及び車体３間に介在するサスペンションのぞ
れぞれには、騒音発生状態検出手段としての加速度セン
サ５ａ，５ｂ，５ｃ及び５ｄが取り付けられていて、路
面から入力されるロード・ノイズに対応した加速度信号
である基準信号ｘ_k（ｋ＝１〜ｋ_n：本実施例では、ｋ
_n＝４）をコントローラ１０に供給する。

【００１９】また、車体３内の空間としての車室６内に
は、制御音源としてのラウドスピーカ７ａ，７ｂ，７ｃ
及び７ｄが、前部座席Ｓ₁，Ｓ₂及び後部座席Ｓ₃，Ｓ
₄のそれぞれに対向するドア部に配置されている。さら
に、各座席Ｓ₁〜Ｓ₄のヘッドレスト位置には、残留騒
音検出手段としてのマイクロフォン８ａ〜８ｈが、それ
ぞれ二つずつ配設されていて、これらマイクロフォン８
ａ〜８ｈが音圧として測定した残留騒音信号ｅ₁〜ｅ₈
が、コントローラ１０に供給される。

【００２０】そして、コントローラ１０は、加速度セン
サ５ａ〜５ｄから供給される基準信号ｘ_kと、マイクロ
フォン８ａ〜８ｈから供給される残留騒音信号ｅ₁〜ｅ
₈とに基づいて、後述する演算処理を実行し、車室６内
に伝達されるロード・ノイズを打ち消すような制御音が
ラウドスピーカ７ａ〜７ｄから発せられるように、それ
らラウドスピーカ７ａ〜７ｄに駆動信号ｙ₁〜ｙ₄を出
力する。

【００２１】コントローラ１０は、図２に示すように、
加速度センサ５ａ〜５ｄから供給される基準信号ｘ_kを
ディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器１１ａ〜１１ｄ
と、このＡ／Ｄ変換器１１ａ〜１１ｄでディジタル値に
変換された基準信号ｘ_kが入力されるディジタルフィル
タ１２と、同じく基準信号ｘ_kが入力されるフィルタ係
数可変のディジタルフィルタとしての適応ディジタルフ
ィルタ１３と、マイクロフォン８ａ〜８ｈから供給され
且つアンプ１４ａ〜１４ｈによって増幅された残留騒音
信号ｅ₁〜ｅ₈をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器
１５ａ〜１５ｈと、ディジタルフィルタ１２でフィルタ
処理された処理信号ｒ_klm及びＡ／Ｄ変換器１５ａ〜１
５ｈによってディジタル値に変換された残留騒音信号ｅ
₁〜ｅ₈に基づいて所定の演算処理を実行して適応ディ
ジタルフィルタ１３のフィルタ係数を更新するマイクロ
プロセッサ１６と、適応ディジタルフィルタ１３から出
力された駆動信号ｙ₁〜ｙ₄をアナログ値に変換してラ
ウドスピーカ７ａ〜７ｄを駆動するアンプ１８ａ〜１８
ｄに供給するＤ／Ａ変換器１７ａ〜１７ｄと、を備えて
いる。

【００２２】ここで、ディジタルフィルタ１２は、ラウ
ドスピーカ７ａ〜７ｄとマイクロフォン８ａ〜８ｈとの
間の伝達関数を有限インパルス応答関数の形でモデル化
したディジタルフィルタＣ_lm（ｌ＝１，２，…，Ｌ、ｍ
＝１，２，…，Ｍ）を、Ｍ個（本実施例では、Ｍ＝４）
のラウドスピーカ７ａ〜７ｄ及びＬ個（本実施例では、
Ｌ＝８）のマイクロフォン８ａ〜８ｈの全ての組み合わ
せ（Ｌ×Ｍ）について有していて、基準信号ｘ_kをそれ
らディジタルフィルタＣ_lmでフィルタ処理した値ｒ_klm
を生成し出力する。

【００２３】一方、適応ディジタルフィルタ１３は、基
準信号ｘ_k及びラウドスピーカ７ａ〜７ｄの個数に対応
してｋ×Ｍ個のフィルタ係数可変の適応ディジタルフィ
ルタＷ_kmを有していて、基準信号ｘ_kをそれら適応ディ
ジタルフィルタＷ_kmでフィルタ処理することにより、駆
動信号ｙ₁〜ｙ₄を生成し出力する。そして、マイクロ
プロセッサ１６は、ディジタルフィルタ１２から供給さ
れる処理信号ｒ_klmと、マイクロフォン８ａ〜８ｈから
供給される残留騒音信号ｅ₁〜ｅ₈とに応じて、適応デ
ィジタルフィルタ１３の各適応ディジタルフィルタＷ _km
のフィルタ係数を、ＬＭＳアルゴリズムに基づいて更新
する。

【００２４】ここで、ＬＭＳアルゴリズムは、適応ディ
ジタルフィルタのフィルタ係数を更新するのに好適なア
ルゴリズムの一つであって、ｌ番目（ｌ＝１，２，…，
Ｌ：Ｌ＝８）のマイクロフォンが検出した残留騒音信号
をｅ_l（ｎ）、ラウドスピーカから制御音が発生してい
ない時のｌ番目のマイクロフォンが検出した残留騒音信
号をｅｐ_l（ｎ）、ｍ番目（ｍ＝１，２，…，Ｍ：Ｍ＝
４）のラウドスピーカとｌ番目のマイクロフォンとの間
の伝達関数を有限インパルス応答関数の形でモデル化し
たディジタルフィルタＣ_lmのｊ番目（ｊ＝０，１，２，
…，Ｉ_C−１，Ｉ_C：Ｉ_Cは定数）のフィルタ係数をＣ
_lmj、基準信号をｘ_k（ｎ）、基準信号ｘ_k（ｎ）が入
力されたｍ番目のラウドスピーカを駆動する適応ディジ
タルフィルタＷ_kmのｉ番目（ｉ＝０，１，２，…，Ｉ_K
−１，Ｉ_K：Ｉ_Kは定数）のフィルタ係数をＷ_kmiとす
ると、が成立する。

【００２５】なお、（ｎ）がつく項は、いずれもサンプ
リング時刻ｎにおけるサンプル値を表し、また、Ｉ_Cは
フィルタＣ_lmのタップ数（フィルタ次数）、Ｉ_Kは適応
ディジタルフィルタＷ_kmのタップ数（フィルタ次数）で
ある。上記（１）式中、右辺の「ΣΣＷ_kmiｘ_k(n-j-
i) 」の項は適応ディジタルフィルタに基準信号ｘ
_k（ｎ）を入力した時の出力ｙ_j（ｎ）を表し、「ΣＣ
_lmj｛ΣΣＷ_kmiｘ_k(n-j-i) ｝」の項はｍ番目のラウ
ドスピーカに入力された信号ｙ_j（ｎ）がそこから制御
音として空間に出力され伝達関数Ｃ_lmを経てｌ番目のマ
イクロフォンに到達した時の信号を表し、さらに、「Σ
ΣＣ_lmj｛ΣΣＷ_kmiｘ_k(n-j-i) ｝」の項はｌ番目の
マイクロフォンへ到達した信号を足し合わせているか
ら、ｌ番目のマイクロフォンに到達する制御音の総和を
表している。

【００２６】次いで、評価関数Ｊｅを、とする。

【００２７】そして、評価関数Ｊｅを最小にするフィル
タ係数Ｗ_kmiを求めるのが、ＬＭＳアルゴリズムであ
り、具体的には、評価関数Ｊｅを各フィルタ係数Ｗ_kmi
について偏微分した値で、フィルタ係数Ｗ_kmiを更新す
る。そこで、上記（２）式より、となるが、上記（１）式より、となるから、この（４）式の右辺をｒ_klm（ｎ−ｉ）と
おけば、フィルタ係数の更新は、下記の（５）式のよう
になる。

【００２８】つまり、マイクロプロセッサ１６は、上記（５）式に基
づいて、適応ディジタルフィルタＷ_kmのフィルタ係数Ｗ
_kmiを更新する。

【００２９】そして、更新ゲインとしての収束係数α
_kmiは、フィルタが最適に収束する速度や、その安定性
に関与する係数であって、本実施例では、各フィルタ係
数Ｗ_km _i毎に個別に設定されている。即ち、各収束係数
α_kmiの大きさに比例して、各フィルタ係数Ｗ_kmiを更
新する際のゲインが決まってくるから、例えば、フィル
タ係数Ｗ_kmiと評価関数Ｊｅの値とで描かれる誤差曲線
（評価関数曲線）の一例である図３（ａ）に示すよう
に、フィルタ係数Ｗ_kmiの更新に対する評価関数Ｊｅの
感度が低い場合に収束係数α_kmiが小さいと、最適値へ
の収束に時間がかかってしまい、逆に、誤差曲線の他の
例である図３（ｂ）に示すように、フィルタ係数Ｗ_kmi
の更新に対する評価関数Ｊｅの感度が高い場合に収束係
数α_kmiが大きいと、正確に収束しないおそれがあり、
場合によっては発散することもある。

【００３０】つまり、収束係数α_kmiは、対応するフィ
ルタ係数Ｗ_kmiと評価関数Ｊｅの値とで描かれる誤差曲
線の曲率が小さい場合（図３（ａ）のような場合）には
大きく、逆に誤差曲線の曲率が小さい場合（図３（ｂ）
のような場合）には小さくするという具合に、誤差曲線
の曲率に応じて設定することが必要である。そして、フ
ィルタ係数Ｗ_kmiに応じて形成される誤差曲線の曲率
は、基準信号ｘ_k（ｎ）（本実施例のようにＦｉｌｔｅ
ｒｅｄ−ＸＬＭＳアルゴリズムの場合は、基準信号ｘ
_k（ｎ）をフィルタ処理した処理信号ｒ_klm（ｎ））の
自己相関関数行列の固有値である。

【００３１】即ち、自己相関関数行列Ｒ￣は、

【００３２】

【数１】

【００３３】……（６）となる。ただし、Ｒ_klmi＝＜ｒ_klm（ｎ）・ｒ_klm（ｎ−ｉ）＞ ……（７）である。ここで、＜＞は期待値を表す。

【００３４】そして、基準信号ｘ_k（ｎ）が、ロード・
ノイズの様な不規則振動に基づく信号である場合には、＜ｒ_klm（ｎ）・ｒ_klm（ｎ−ｉ）＞＝１（ｉ＝０）＜ｒ_klm（ｎ）・ｒ_klm（ｎ−ｉ）＞＝０（ｉ≠０）であることから、上記（７）式は、となる。

【００３５】上記（９）式に含まれるＣ_lmjは、ディジ
タルフィルタ１２内に設けられたディジタルフィルタＣ
_lmのフィルタ係数であり、そのディジタルフィルタＣ_lm
は、ラウドスピーカ７ａ〜７ｄとマイクロフォン８ａ〜
８ｈとの間の伝達関数をモデル化したものであるから、
結局、誤差曲線の曲率は、それら伝達関数を測定するこ
とにより知ることができる。

【００３６】そこで、本実施例では、ラウドスピーカ７
ａ〜７ｄとマイクロフォン８ａ〜８ｈとの間の伝達関数
の測定実験を予め行って誤差曲線の曲率を求め、各収束
係数α_kmiを下記の（10）式に従って最適な値に設定す
る。 α_kmi＝ａ／λ_kmi ……（10）ただし、ａは適切な収束係数を与えるための係数であ
り、λ_kmiは前述した自己相関関数行列Ｒ￣の固有値で
ある。

【００３７】次に、本実施例の動作を説明する。騒音源
としての路面及び車輪２ａ〜２ｄ間で発生したロード・
ノイズは、車室６内に騒音として伝達される。一方、加
速度センサ５ａ〜５ｄが出力した基準信号ｘ_kは、Ａ／
Ｄ変換器１１ａ〜１１ｄを介してコントローラ１０内の
ディジタルフィルタ１２及び適応ディジタルフィルタ１
３に供給され、その適応ディジタルフィルタ１３内の適
応ディジタルフィルタＷ_kmでフィルタ処理されて駆動信
号ｙ₁〜ｙ₄が生成される。

【００３８】生成された駆動信号ｙ₁〜ｙ₄は、Ｄ／Ａ
変換器１７ａ〜１７ｄでアナログ値に変換され、アンプ
１８ａ〜１８ｄで増幅されてからラウドスピーカ７ａ〜
７ｄに供給される。すると、ラウドスピーカ７ａ〜７ｄ
から車室６内に制御音が発生するが、制御開始直後は適
応ディジタルフィルタＷ_kmの各フィルタ係数Ｗ_kmiが最
適な値に収束しているとは限らないので、必ずしも車室
６内に伝達されたロード・ノイズが低減されるとは限ら
ない。

【００３９】しかし、基準信号ｘ_kがディジタルフィル
タ１２内の各ディジタルフィルタＣ _lmに供給され、そこ
でフィルタ処理された処理信号ｒ_klmがマイクロプロセ
ッサ１６に供給されるとともに、マイクロフォン８ａ〜
８ｈが出力した車室６内の残留騒音信号ｅ₁〜ｅ₈がア
ンプ１４ａ〜１４ｈ及びＡ／Ｄ変換器１５ａ〜１５ｈを
介してマイクロプロセッサ１６に供給されることによ
り、そのマイクロプロセッサ１６が、上記（５）式に基
づいて適応ディジタルフィルタＷ_kmの各フィルタ係数Ｗ
_kmiを適宜更新していくため、各フィルタ係数Ｗ_kmiは
最適値に向かって収束していく。

【００４０】従って、車室６内に伝達されるロード・ノ
イズがラウドスピーカ７ａ〜７ｄから発せられる制御音
によって打ち消されるから、車室６内の騒音の低減が図
られる。そして、本実施例では、収束係数α_kmiが、各
フィルタ係数Ｗ_kmiと評価関数Ｊｅの値とで描かれる誤
差曲線の曲率に応じて、個別に上記（10）式に基づいて
最適な値に設定されているため、全てのフィルタ係数Ｗ
_kmiが最短時間で最適値に収束し、正確で素早い適応動
作が可能となる。

【００４１】この結果、車室６内の騒音を極短時間で低
減することができ、騒音によって乗員が受ける不快感を
最低限に抑えることができる。なお、本実施例では、デ
ィジタルフィルタ１２及びマイクロプロセッサ１６が適
応処理手段に対応する。図４は、本発明の第２実施例に
おけるコントローラ１０の構成を示すブロック図であ
り、この実施例も上記第１実施例と同様に、車室内に伝
達されるロード・ノイズの低減を図る能動型騒音制御装
置に本発明を適用したものである。なお、上記第１実施
例と同様の構成には、同じ符号を付し、その重複する説
明は省略する。

【００４２】ここで、ラウドスピーカ７ａ〜７ｄとマイ
クロフォン８ａ〜８ｈとの間の伝達関数は、それらラウ
ドスピーカ７ａ〜７ｄ，マイクロフォン８ａ〜８ｈの特
性変化，車室６内の温度，乗員人数，窓の開閉状態等の
種々の要因の影響を受けて変動するものであるから、そ
の伝達関数をモデル化したディジタルフィルタＣ_lmとの
間にズレが生じるおそれがあるが、このような不具合
は、ラウドスピーカ７ａ〜７ｄとマイクロフォン８ａ〜
８ｈとの間の伝達関数を測定して、ディジタルフィルタ
Ｃ_lmを更新していけば解決されるものである。

【００４３】そこで、本実施例では、図４に示すよう
に、コントローラ１０内にテスト信号発生回路２０を設
け、このテスト信号発生回路２０の出力をアナログスイ
ッチ２５ａ〜２５ｄを切り換えることによりラウドスピ
ーカ７ａ〜７ｄに供給してテスト音を発生可能とし、そ
のテスト音を発生させた際のテスト信号とマイクロフォ
ン８ａ〜８ｄが測定した残留騒音信号ｅ₁〜ｅ₈とに基
づいて、ラウドスピーカ７ａ〜７ｄとマイクロフォン８
ａ〜８ｈとの間の伝達関数を求めて、ディジタルフィル
タＣ_lmを更新する構成とした。

【００４４】なお、テスト信号発生回路２０は、ホワイ
トノイズ発生回路２１と、このホワイトノイズ発生回路
２１の出力が入力される低次のローパス・フィルタ２２
とから構成している。従って、ラウドスピーカ７ａ〜７
ｄから発せられるテスト音は、高周波側に減衰するスペ
クトル分布を示すことになる。これは、ロード・ノイズ
が同様のスペクトル分布を示すからであり、ロード・ノ
イズに近似した音で伝達関数を測定することが望ましい
からである。

【００４５】さらに、上記第１実施例で説明したよう
に、収束係数α_kmiは、ラウドスピーカ７ａ〜７ｄとマ
イクロフォン８ａ〜８ｈとの間の伝達関数から判る誤差
曲線の曲率に基づいて設定しているから、ディジタルフ
ィルタＣ_lmを更新する際には、その収束係数α_kmiをも
更新することとした。その他の構成は、上記第１実施例
と同様である。

【００４６】そして、ラウドスピーカ７ａ〜７ｄとマイ
クロフォン８ａ〜８ｈとの間の伝達関数を求めてディジ
タルフィルタＣ_lmを更新する処理と、その伝達関数から
誤差曲線の曲率を求めて収束係数α_kmiを更新する処理
は、具体的にはマイクロプロセッサ１６内の演算処理と
して実現されるものであり、以下、マイクロプロセッサ
１６内で実行される処理の概要を示すフローチャートで
ある図５に従って、本実施例の動作を説明する。

【００４７】なお、図５に示す処理は、適応ディジタル
フィルタＷ_kmの各フィルタ係数Ｗ_km _iを更新するＬＭＳ
アルゴリズムを実行する主制御処理（図示せず）に対し
て、所定時間毎の割り込み処理として実行される。先
ず、ステップ００１において、テスト信号発生回路２０
からテスト信号を発生させるとともに、アナログスイッ
チ２５ａ〜２５ｄを切り換えてそのテスト信号をラウド
スピーカ７ａ〜７ｄに供給してテスト音を発生させる。

【００４８】次いで、ステップ００２に移行し、残留騒
音信号ｅ₁〜ｅ₈を読み込み、それら残留騒音信号ｅ₁
〜ｅ₈に基づいて、ラウドスピーカ７ａ〜７ｄとマイク
ロフォン８ａ〜８ｈとの間の伝達関数を求め、ステップ
００３に移行してディジタルフィルタＣ_lmを更新する。
ただし、テスト信号発生回路２０で生成されるテスト信
号が一種類であるため、伝達関数を正確に測定できるよ
う、一度の処理では、ラウドスピーカ７ａ〜７ｄの内の
いずれか一つからのみテスト音が発生するようにアナロ
グスイッチ２５ａ〜２５ｄを切り換えることが必要であ
る。従って、ラウドスピーカ７ａ〜７ｄとマイクロフォ
ン８ａ〜８ｈとの間の全ての伝達関数を求めるには、ス
テップ００１〜００３の処理は、ラウドスピーカ７ａ〜
７ｄの個数に対応した回数だけ実行することになる。

【００４９】また、ステップ００２における伝達関数測
定処理としては、例えば、マイクロプロセッサ１６内に
ディジタルフィルタＣ_lmに対応したフィルタ係数可変の
ディジタルフィルタＣ_lm' を設けておき、そのディジタ
ルフィルタＣ_lm' でテスト信号を処理した値と、残留騒
音ｅ₁〜ｅ₈の内テスト信号に相関のある成分との差が
小さくなるよう、上述したＬＭＳアルゴリズムと同様の
適応処理を実行してディジタルフィルタＣ_lm' のフィル
タ係数を更新してやり、そして、各フィルタ係数が十分
収束した時点のディジタルフィルタＣ_lm' を、現在の伝
達関数とする処理が考えられるが、その他の方法であっ
ても構わない。

【００５０】ディジタルフィルタＣ_lmが更新されたら、
ステップ００４に移行し、ステップ００２で求められた
伝達関数に基づいて、上記第１実施例と同様の手法で誤
差曲線の曲率（自己相関関数行列Ｒ￣の固有値）を演算
し、ステップ００５に移行する。そして、ステップ００
５では、誤差曲線の曲率に基づき上記（10）式に従って
適切な収束係数α_kmiを求め、その求められた収束係数
α_kmiで現在の収束係数を更新する。

【００５１】このような制御を実行すれば、ディジタル
フィルタＣ_lmと実際の伝達関数との間のズレは最小限に
抑えることができ、しかも、収束係数α_kmiも求められ
た伝達関数に基づいて適宜更新されるため、車室６内の
環境変化等によってラウドスピーカ７ａ〜７ｄとマイク
ロフォン８ａ〜８ｈとの間の伝達関数が変動しても、良
好な騒音制御が行える。その他の作用効果は上記第１実
施例と同様である。

【００５２】ここで、本実施例では、テスト信号発生回
路２０，アナログスイッチ２５ａ〜２５ｄ及びステップ
００１，００２の処理が伝達関数検出手段に対応し、ス
テップ００４の処理が曲率演算手段に対応し、ステップ
００５の処理がゲイン変更手段に対応する。図６及び図
７は、本発明の第３実施例を示す図であり、この実施例
は、誤差曲線の曲率を求める手法が異なる点を除いて
は、上記第１実施例と同様である。

【００５３】即ち、フィルタ係数の変化に伴って描かれ
る誤差曲線は、極が一つであることから、一般に二次曲
線であり、一般式として下記のようになる。Ｊ＝ＡＷ_kmi ²＋ＢＷ_kmi＋Ｃ ……（11）ただし、Ａ，Ｂ及びＣは、定数であり、これら定数Ａ，
Ｂ及びＣが判れば、誤差曲線の曲率は求められる。

【００５４】そして、未知数が三つであるから、図６に
示すように、誤差曲線上の少なくとも三点の座標（Ｗ
_kmi，Ｊ）、（Ｗ_kmi' ，Ｊ' ）、（Ｗ_kmi''，Ｊ''）
が判れば、定数Ａ，Ｂ及びＣは求められる。そこで、図
７に示すような処理を実行して、収束係数α_kmiを決定
する。即ち、ステップ１０１において、任意のフィルタ
係数Ｗ_kmiとした際の評価関数Ｊｅの値Ｊを求め、次い
でステップ１０２に移行し、フィルタ係数Ｗ_kmiに所定
量ΔＷ_kmiを加えた値Ｗ_kmi' （＝Ｗ_kmi−ΔＷ_kmi）
でフィルタ係数Ｗ_kmiを更新して評価関数Ｊｅの値Ｊ'
を求め、さらに、ステップ１０３に移行し、フィルタ係
数Ｗ_kmiから所定量ΔＷ_kmiを減じた値Ｗ_kmi' （＝Ｗ
_kmi−ΔＷ_kmi）でフィルタ係数Ｗ_kmiを更新して評価
関数Ｊｅの値Ｊ''を求める。

【００５５】これらステップ１０１〜１０３の処理を実
行した結果、誤差曲線上の三点の座標（Ｗ_kmi，Ｊ）、
（Ｗ_kmi' ，Ｊ' ）、（Ｗ_kmi''，Ｊ''）が求まるか
ら、ステップ１０４に移行し、上記（11）式で表される
誤差曲線の未知数Ａ，Ｂ及びＣを決定する。なお、評価
関数Ｊｅの値が実測値である残留騒音信号ｅ₁〜ｅ₈か
ら決まることから、座標（Ｗ_kmi，Ｊ）、（Ｗ_kmi' ，
Ｊ' ）、（Ｗ_kmi''，Ｊ''）が完全に一つの二次曲線上
に存在するという保証がないので、未知数Ａ，Ｂ及びＣ
は、最小自乗法を適用して求めることが望ましい。

【００５６】そして、未知数Ａ，Ｂ及びＣが求まった
ら、ステップ１０５に移行して誤差曲線の曲率を演算
し、次いでステップ１０６に移行して、最適な収束係数
α_kmiを決定する。その他の作用効果等は、上記第１実
施例と同様である。図８は、本発明の第４実施例を示す
図であり、この実施例は、誤差曲線の曲率を求める手法
が異なる点を除いては、上記第２実施例と同様である。

【００５７】即ち、図８に示す処理は、図５に示した処
理と同様に、主制御処理に対して、所定時間毎の割り込
み処理として実行されるものであり、その内、ステップ
２０１〜２０５の処理は、上記第３実施例で説明した図
７のステップ１０１〜１０５の処理と同様である。そし
て、ステップ２０５で誤差曲線の曲率が求められたら、
ステップ２０６に移行し、誤差曲線の曲率に基づき上記
（10）式に従って適切な収束係数α_kmiを求め、その求
められた収束係数α_kmiで現在の収束係数を更新する。

【００５８】このような処理とすれば、テスト信号を発
生しなくても収束係数α_kmiの更新が可能であり、そし
て、更新処理に用いられるフィルタ係数Ｗ_kmi，
Ｗ_kmi' ，Ｗ_kmi''には、主制御処理で求められたフィ
ルタ係数を記憶しておいて適用してもよいから、収束係
数α_kmiの更新処理の高速化が図られる。その他の作用
効果は上記第２実施例と同様である。

【００５９】ここで、本実施例では、ステップ２０１〜
２０５の処理が曲率検出手段に対応し、ステップ２０６
の処理がゲイン変更手段に対応する。なお、上記各実施
例は、本発明を車室６内のロード・ノイズの低減を図る
能動型騒音制御装置１に適用した場合について説明した
が、本発明の適用対象はこれに限定されるものではな
く、例えば、エンジンのクランク角信号を基準信号とす
れば、エンジン騒音の低減を図る装置となるし、或いは
車両以外に適用される装置であっても構わない。

【００６０】また、上記実施例では、四つのラウドスピ
ーカ７ａ〜７ｄと八つのマイクロフォン８ａ〜８ｈとを
備える構成としているが、これらの個数は任意である。
さらに、第２実施例及び第４実施例では、誤差曲線上の
三点の座標からその曲率を求める構成としているが、少
なくとも三点であればよく、より高い精度で収束係数α
_kmiを決定する必要がある場合には、例えば五点の座標
から曲率を求める構成とすればよい。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制御音源の駆動信号を生成するディジタルフィルタのフ
ィルタ係数の更新ゲインを、各フィルタ係数毎に、その
フィルタ係数と評価関数の値とで描かれる評価関数曲線
の曲率に応じて個別に設定することとしたため、全ての
フィルタ係数が最短時間で最適値に収束し、正確で素早
い適応動作が可能となり、空間内の騒音を極短時間で低
減できるという効果が得られる。

【００６２】特に、請求項４乃至６記載の発明であれ
ば、各フィルタ係数の更新ゲインが適宜変更されるか
ら、空間内の環境変化等によって制御音源及び残留騒音
検出手段間の間の伝達関数が変動しても、良好な騒音制
御が行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の全体構成を示す図である。

【図２】第１実施例におけるコントローラの構成を示す
ブロック図である。

【図３】誤差曲線と収束係数との関係を説明するグラフ
である。

【図４】第２実施例におけるコントローラの構成を示す
ブロック図である。

【図５】第２実施例における処理の概要を示すフローチ
ャートである。

【図６】第３実施例における誤差曲線の曲率の求め方を
説明するグラフである。

【図７】第３実施例における処理の概要を示すフローチ
ャートである。

【図８】第４実施例における処理の概要を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１能動型騒音制御装置２ａ〜２ｄ車輪（騒音源）５ａ〜５ｄ加速度センサ（騒音発生状態検出手段）６車室（空間）７ａ〜７ｄラウドスピーカ（制御音源）８ａ〜８ｈマイクロフォン（残留騒音検出手段）１０コントローラ１２ディジタルフィルタ（適応処理手段）１３適応ディジタルフィルタ（フィルタ係数可
変のディジタルフィルタ）１６マイクロプロセッサ（適応処理手段）２０テスト信号発生回路２５アナログスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中路義晴神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音源から騒音が伝達される空間に制御
音を発生可能な制御音源と、前記騒音源の騒音発生状態
を検出し基準信号として出力する騒音発生状態検出手段
と、前記基準信号に応じて前記制御音源を駆動する信号
を生成するフィルタ係数可変のディジタルフィルタと、
前記空間内の所定位置における残留騒音を検出する残留
騒音検出手段と、前記残留騒音に基づいた所定の評価関
数の値が低減するように前記ディジタルフィルタのフィ
ルタ係数を更新する適応処理手段と、を備えた能動型騒
音制御装置において、前記適応処理手段による前記フィ
ルタ係数の更新ゲインを、前記ディジタルフィルタに含
まれる各フィルタ係数毎に、そのフィルタ係数と前記評
価関数の値とで描かれる評価関数曲線の曲率に応じて個
別に設定したことを特徴とする能動型騒音制御装置。
【請求項２】制御音源と残留騒音検出手段との間の伝
達関数に基づいて評価関数曲線の曲率を求める請求項１
記載の能動型騒音制御装置。
【請求項３】フィルタ係数と評価関数の値とで定まる
３点以上の座標から評価関数曲線の曲率を求める請求項
１記載の能動型騒音制御装置。
【請求項４】騒音源から騒音が伝達される空間に制御
音を発生可能な制御音源と、前記騒音源の騒音発生状態
を検出し基準信号として出力する騒音発生状態検出手段
と、前記基準信号に応じて前記制御音源を駆動する信号
を生成するフィルタ係数可変のディジタルフィルタと、
前記空間内の所定位置における残留騒音を検出する残留
騒音検出手段と、前記残留騒音に基づいた所定の評価関
数の値が低減するように前記ディジタルフィルタのフィ
ルタ係数を更新する適応処理手段と、を備えた能動型騒
音制御装置において、前記ディジタルフィルタに含まれ
る各フィルタ係数毎にそのフィルタ係数と前記評価関数
の値とで描かれる評価関数曲線の曲率を求める曲率検出
手段と、この曲率検出手段が求めた評価関数曲線の曲率
に応じてそれぞれのフィルタ係数の更新ゲインを変更す
るゲイン変更手段と、を設けたことを特徴とする能動型
騒音制御装置。
【請求項５】制御音源及び残留騒音検出手段間の伝達
関数を求める伝達関数検出手段を設け、曲率検出手段
は、その伝達関数検出手段が求めた伝達関数に基づいて
評価関数曲線の曲率を求める請求項４記載の能動型騒音
制御装置。
【請求項６】曲率検出手段は、フィルタ係数と評価関
数の値とで定まる３点以上の座標に基づいて評価関数曲
線の曲率を求める請求項４記載の能動型騒音制御装置。