JPH05303387A - 車室内騒音の能動消音装置 - Google Patents
車室内騒音の能動消音装置Info
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- JPH05303387A JPH05303387A JP4109993A JP10999392A JPH05303387A JP H05303387 A JPH05303387 A JP H05303387A JP 4109993 A JP4109993 A JP 4109993A JP 10999392 A JP10999392 A JP 10999392A JP H05303387 A JPH05303387 A JP H05303387A
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Abstract
御する性能を、スピ−カ駆動アンプゲインの製造バラツ
キによらず一定とする。 【構成】 振動源となるエンジン1の各回転数領域で適
応フィルタの出力パワ−の期待値を予めROM31に設
定しておき、実際に測定されるパワ−と期待値との偏差
の総和を求める。そして、その総和の値に応じて、発散
状態になったか否かの判断を行うフィルタ出力パワ−の
閾値を変更する。これにより、発散状態にはなったと誤
判断して消音制御を停止することを無くすことができ、
乗員に不快を与える騒音を安定して消音することが可能
となる。
Description
能動的に消音する能動消音装置に係り、特に、消音用ス
ピ−カを駆動するアンプの個体差によるゲインのバラツ
キによる制御性能の悪化を防止するのに好適な能動消音
装置に関する。
は、例えば特表平1−501344(英国特許8624
053)に示されているようなものがある。この従来技
術では、閉空間に複数のラウドスピ−カを配置し、車室
内の所定位置の音圧をマイクロフォン4で測定し、騒音
源であるエンジンの回転に同期した信号を基準信号発生
器にて発生させる。そして、前記マイクロフォンの測定
値と前記基準信号発生器の発生信号とに基づき、閉空間
内の音圧レベルを最小にするような各スピーカの駆動信
号を演算により求め、スピーカから車室内騒音を相殺す
る同振幅,逆位相の2次音を車室内に出力する。このと
きの演算では、最急降下法の一種である最小平均自乗ア
ルゴリズム(以下、LMSアルゴリズムと呼ぶ。)を用
い、各スピ−カの駆動信号を適応形フィルタを用いて求
める。この場合、複数のマイクロフォンを配置した夫々
の場所における音圧レベルの総和が最小になるよう制御
される。
同期した周波数(例えば4気筒エンジンなら回転数の2
倍の周波数)の正弦波を生成する。適応フィルタはこの
正弦波の位相と振幅を調整してマイクロフォンへの音圧
レベルが最小になるように制御する。適応フィルタの制
御対象とする音成分が単一周波数であれば高々2タップ
のディジタルフィルタで1スピ−カ分の出力信号が生成
できる。このとき各フィルタ係数の二乗の和は出力パワ
−に比例した量となる。
音とは、エンジンの回転に伴う燃焼ガス圧力の変化、ク
ランクシャフトの不釣合慣性力などに起因して起こる振
動が、車室内に伝搬して発生し車室内にこもる騒音であ
る。即ち、エンジンが加振源となって、車体の特定部分
を振動させることにより発生する振動騒音である。騒音
の大きさは主に回転数に依存しており、加減速の速さや
車重などにより、励起される振動モ−ドに多少の違いは
あるものの、各回転数領域ごとに時間平均すれば大体同
じレベルであり、前述のフィルタの出力パワ−の回転数
領域ごとの平均値も大体同レベルになる。
従来の消音装置では、条件次第では制御系が発散してし
まう場合がある。制御系の適応時間に対して制御対象で
ある騒音の位相と振幅の変化が急激であれば、これに追
従できず、消音用のスピ−カから出力される2次音が逆
に増音する発散現象が生じ、搭乗者に不快感を与えてし
まう。これを避けるためには、例えば、スピ−カの音量
がある一定時間以上ある閾値を超えたら発散したと見做
して消音制御を停止させるなどの処置が必要である。ス
ピ−カの音量を直接検出するのは難しいので、妥当な方
法としては、前述のディジタルフィルタの出力パワ−に
閾値を設け、この閾値を出力パワーが一定時間以上超え
たら発散と見做す方法が考えられる。
力を停止させる機能を設けた場合、各スピ−カの駆動ア
ンプの製造上の個体差により各ゲインにバラツキがある
ため、不都合が生じる。例えば、スピ−カ駆動アンプの
ゲインが設計値に比べて低い場合、消音に要する実際の
スピ−カ音量を得るためのフィルタの出力パワ−は相対
的に大きくなってしまう。このとき、出力パワ−が前述
の閾値を超えてしまうと、制御系は発散していないにも
かかわらず2次音出力停止機能が働き、消音制御がオフ
してしまい、騒音を低減できないという問題が生じる。
造バラツキによらずに発散を回避する能動消音装置を提
供することにある。
駆動するアンプの出力電圧を検出し、コントローラで計
算されたフィルタの出力パワーに対して実際に得られた
アンプの検出出力電圧が設計値通りであるかを判定し、
検出出力電圧がコントローラで計算された値より大きい
場合にはスピーカ駆動アンプのゲインが設計値より大き
いと判断してフィルタのパワーの閾値を小さくし、逆
に、検出出力電圧がコントローラで計算された値より小
さい場合には、スピーカ駆動アンプのゲインが設計値よ
り小さいと判断してフィルターのパワーの閾値を大きく
することで、達成される。
インが設計値通りであったときに得られる各回転数領域
における出力パワ−の期待値を予めコントロ−ラのRO
Mメモリにセットしておき、実際の制御時において各回
転数領域ごとにフィルタパワ−を求め、設定した期待値
との偏差を時々刻々演算し、各回転数領域における偏差
の総和を時々刻々求めていき、一定時間経過後の総和の
値が正であり且つある設定値に比べて大きいときはスピ
−カ駆動アンプのゲインが設計値より小さいと判断して
フィルタのパワ−の閾値をより大きくし、逆に一定時間
経過後の値が負でありかつある設定値に比べて小さいと
きはスピ−カ駆動アンプのゲインが設計値より大きいと
判断して閾値をより小さくすることで、達成される。
なかったとした場合、出力電圧検出回路の検出値または
フィルタのパワ−の平均値によりゲインが設計値より大
きいか小さいかが判断される。そして、この判断に基づ
き、発散判定の閾値を上下することで、ゲインの誤差に
基づく発散の誤判断を回避できる。
明する。図1は、本発明の一実施例に係る車室内騒音の
能動消音装置の全体構成図である。この能動消音装置で
は、車室内の騒音を4個のマイクロフォン4で検出し、
2個のスピ−カ5で消音制御のための音(2次音)を発
生する。今、エンジン1が回転すると、タコジェネレ−
タやクランク角センサ等から得た回転信号101が能動
消音装置2内のマイクロプロセッサ3に入力される。ま
た、マイクロプロセッサ3には、マイクロフォン4で得
られた音圧信号102も入力される。マイクロプロセッ
サ3は、プログラムされたソフトウェア上で、回転信号
101をもとにエンジン回転数の2倍の周波数を持つ正
弦波(基準信号100)を生成し、この基準信号100
と各音圧信号102(4個ある)とから音圧信号102
の二乗の総和が最小になるようなスピ−カ5の出力信号
103(2個)を演算にて求める。この信号103は、
D/A変換されてからパワ−アンプ6にて増幅され、ス
ピ−カ5から車室内に音響として出力される。
100をフィルタリングして信号103を作り出すと
き、次の数1に従ってn個目のサンプリング時における
信号103を生成する。
サンプリング周波数がfs一定であるとするとであれ
ば、
る。
総和)が最小になるようにLMSアルゴリズムにより逐
次適応修正されている。(LMSアルゴリズムの詳細
は、文献「ア・マルチプル・エラー・LMSアルゴリズ
ム・アンド・イッツ・アプリケーション・トゥー・ザ・
アクティブ・コントロール・オブ・サウンド・アンド・
バイブレーション」(“A Multiple Error LMS Algorit
hm and Its Applicationto the Active Controlof Soun
d and Vibration ”IEEE Transactions on Acoustics S
peach, and Signal Processing, Vol.ASSP-35, No.10 O
ctober 1987掲載)に詳しく述べられているのでここで
は略する)。
振幅が急変化した場合、適応が追い着かず、制御系が発
散する危険性が生じる。図2(a)に示されるように、
このときWパワ−の値を閾値を設けて監視し、制御中の
Wパワ−が一定時間以上この閾値を超えれば発散したと
判断して、2次音の停止処理を起動させることで、発散
による騒音増大を回避でき、乗員に不快感を与えること
回避できる。一方、図2(b)に示されるように、スピ
−カ駆動アンプのゲインがそのアンプの製造バラツキに
より設計値に比べかなり低くなっているとき、全体的に
Wパワ−の値が増大するので、エンジン回転数(つまり
基準信号100)によっては閾値を超えてしまう場合も
ありうる。このときこれを発散現象発生と判断して消音
機能を停止してしまうと、この能動消音装置の機能を発
揮できないことになってしまう。そこで、本実施例で
は、図3に示すようなスピーカ駆動アンプの出力電圧検
出回路10を用意する。この回路10は、スピーカ駆動
アンプ6から出力されスピーカ5内部のボイスコイル
(図示せず)を駆動する交流電圧の両信号を取り出し、
この両信号間の電位差を差動増幅器22で増幅し、増幅
した信号のピーク電圧の大きさに比例したデジタル電圧
をA/D変換器23で得、このデジタル電圧をマイクロ
プロセッサ2に出力するようになっている。
能動消音装置に付加することにより、能動消音装置2の
マイクロプロセッサ3は、A/D変換器23(図3)の
出力により、実際のスピーカ駆動アンプ6の出力電圧を
知ることができ、コントローラで計算したフィルタの出
力パワーに対して実際に得られたアンプ6の検出出力電
圧が設計値通りであるか否かを判定できる。もし検出出
力電圧がコントローラで計算された値より大きい場合に
は、スピーカ駆動アンプ6のゲインが設計値より大きい
と判断してフィルタのパワーの閾値をより小さくする。
逆に、検出出力電圧がコントローラで計算した値より小
さい場合には、スピーカ駆動アンプ6のゲインが設計値
より小さいと判断し、フィルタのパワーの閾値をより大
きくする。
音装置における処理を説明する図である。本実施例で
は、エンジン回転数領域ごとにWパワ−の期待値を予め
設定しておき、制御開始と同時に期待値に対する偏差を
時々刻々求め、各回転数領域でその値を積算することに
より、ゲインの大小を判定する。もし、スピ−カ駆動ア
ンプのゲインが設計値通りであれば、時間が経過するに
つれ偏差は0に近い値になる筈である。しかしながら、
ゲインが設計値と異なり小さいか若しくは大きければ、
偏差は正の方向若しくは負の方向に全体的に移動する。
そこで、制御開始後一定時間経過した後で、各回転数領
域で求めた偏差の積算値の総和を求める。そして、その
総和が正の値で且つある設定値より大きければ、ゲイン
が小さいと判断しWパワ−の閾値を上げる。逆に、その
総和が負の値で且つある設定値より小さければ、ゲイン
が大きいと判断し、Wパワ−の閾値を下げる。この実施
例では、総和を求める前に各回転数領域で偏差の積算値
を求めているが,より手続きを簡略化して時々刻々得ら
れる偏差をそのまま積算して直接総和を求めても良い。
下降分は総和の値に比例した大きさにしても良い。ま
た、この一連の処理は制御開始(通常イグニッションオ
ン時)後1回だけ行うのでなく、ある一定時間置きに定
期的に行うようにしても構わない。これらの制御アルゴ
リズムと制御に要するパラメ−タは、図1に示すROM
31に格納されており、時々刻々測定されるデ−タはR
AM32に格納され、一連の処理はすべてコントロ−ラ
のマイクロプロセッサ内部のソフトウェア処理として行
うことができる。
インの製造上のバラツキに関わらず性能の同じ能動消音
装置を構成できるという効果がある。
成図である。
ある。
図である。
置の構成図である。
ッサ、4…マイクロフォン、5…スピ−カ、6…パワ−
アンプ、100…基準信号、101…エンジン回転信
号、102…音圧信号、103…出力信号、31…RO
M、32…RAM。
Claims (4)
- 【請求項1】 車室内の音圧を検出する騒音検出手段
と、検出された騒音を能動的に打ち消す2次音の振幅,
位相を演算によって求めるコントローラと、算出された
2次音を出力するスピーカとを備える車室内騒音の能動
消音装置において、前記スピ−カの音量に比例した制御
量を検出する手段と、該制御量がある閾値以上のレベル
にあるか否かを判別する手段と、前記制御量が前記閾値
以上となったとき発散現象の発生の有無を判断し発散現
象が発生したと判断したとき前記2次音のスピーカから
の出力を停止させる手段と、前記スピーカの駆動アンプ
出力を検出する検出手段と、該検出手段の検出値と前記
2次音の振幅,位相の制御信号出力パワーとを比較し比
較結果により前記閾値を修正する発散閾値修正手段とを
備えることを特徴とする車室内騒音の能動消音装置。 - 【請求項2】 車室内の音圧を検出する騒音検出手段
と、検出された騒音を能動的に打ち消す2次音の振幅,
位相を演算によって求めるコントローラと、算出された
2次音を出力するスピーカとを備える車室内騒音の能動
消音装置において、前記スピ−カの音量に比例した制御
量を検出する手段と、該制御量がある閾値以上のレベル
にあるか否かを判別する手段と、前記制御量が前記閾値
以上となったとき発散現象の発生の有無を判断し発散現
象が発生したと判断したとき前記2次音のスピーカから
の出力を停止させる手段と、前記2次音の振幅,位相の
制御信号出力パワーの期待値を予め格納する手段と、実
際の2次音の振幅,位相の制御信号出力パワーの値と前
記期待値との偏差の値に応じて前記閾値を修正する発散
閾値修正手段とを備えることを特徴とする車室内騒音の
能動消音装置。 - 【請求項3】 請求項2において、前記期待値は車室に
振動を与える振動源の振動周波数領域毎に設定されてい
ることを特徴とする車室内騒音の能動消音装置。 - 【請求項4】 請求項3において、振動周波数領域毎に
前記偏差の積算値を求め、各積算値の総和の値を求め、
該総和の値に応じて前記閾値を修正することを特徴とす
る車室内騒音の能動消音装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10999392A JP3546259B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 車室内騒音の能動消音装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10999392A JP3546259B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 車室内騒音の能動消音装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05303387A true JPH05303387A (ja) | 1993-11-16 |
JP3546259B2 JP3546259B2 (ja) | 2004-07-21 |
Family
ID=14524372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10999392A Expired - Fee Related JP3546259B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 車室内騒音の能動消音装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3546259B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016512346A (ja) * | 2013-03-12 | 2016-04-25 | ボーズ・コーポレーションBose Corporation | 自動車のアクティブノイズ低減 |
CN107642426A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-01-30 | 清华大学苏州汽车研究院(相城) | 一种汽车发动机噪声主动控制方法及系统 |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP10999392A patent/JP3546259B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016512346A (ja) * | 2013-03-12 | 2016-04-25 | ボーズ・コーポレーションBose Corporation | 自動車のアクティブノイズ低減 |
CN107642426A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-01-30 | 清华大学苏州汽车研究院(相城) | 一种汽车发动机噪声主动控制方法及系统 |
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