JPH0553589A - Active noise controller - Google Patents

Active noise controller

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Publication number
JPH0553589A
JPH0553589A JP3218214A JP21821491A JPH0553589A JP H0553589 A JPH0553589 A JP H0553589A JP 3218214 A JP3218214 A JP 3218214A JP 21821491 A JP21821491 A JP 21821491A JP H0553589 A JPH0553589 A JP H0553589A
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JP
Japan
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noise
signal
reference signal
control
random
Prior art date
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Pending
Application number
JP3218214A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akio Kinoshita
明生 木下
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Publication of JPH0553589A publication Critical patent/JPH0553589A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To effectively control noises originating plural noise sources which do not correlate with one another with simple constitution. CONSTITUTION:This active noise controller is equipped with a control sound source 3 which generates a control sound to interfere with a noise and reduces the noise at an evaluation point, a means 5 which detects the residual noise at a specific position after the interference, a means 50 which detects signals regarding the noise generation states of plural noise sources having no mutual correlation and generates a reference signal, and a control means 7 which outputs a signal for driving the control sound source 3 according to the output signal of the residual noise detecting means 5 and the output signal of the reference signal generating means 5; and the reference signal generating means 50 adds one kind of random signal to at least one stationary determination signal to generate the reference signal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は自動車の車室や航空機
の客室などの騒音を能動的に低減する能動型騒音制御装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active noise control system for actively reducing noise in a passenger compartment of an automobile or a passenger compartment of an aircraft.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の能動型騒音制御装置とし
ては、例えば英国公開特許公報第2149614号記載
の図4に示すようなものがある。
2. Description of the Related Art As a conventional active noise control device of this type, there is, for example, one shown in FIG. 4 of British Patent Publication No. 2149614.

【0003】この従来装置は航空機の客室やこれに類す
る閉空間に適用されるもので、閉空間101内にラウド
スピーカ103a,103b,103cおよびマイクロ
ホン105a,105b,105c,105dを備えて
おり、ラウドスピーカ103a,103b,103cに
よって騒音に干渉させる制御音を発生し、マイクロホン
105s,105b,105c,105dによって残差
信号(残留騒音)を測定するようになっている。これら
ラウドスピーカ103a,103b,103c、マイク
ロホン105a,105b,105c,105dは信号
処理機107に接続されており、信号処理機107は基
本周波数測定手段によって測定した騒音源の基本周波数
とマンクロホン105a,105b,105c,105
dからの入力信号とを受けとり、閉空間101内の音圧
レベルを最小にするようにラウドスピーカ103a,1
03b,103cに騒音信号を出力するものである。
This conventional device is applied to a cabin of an aircraft or a closed space similar to this, and is provided with loudspeakers 103a, 103b, 103c and microphones 105a, 105b, 105c, 105d in the closed space 101, and Control sounds that interfere with noise are generated by the speakers 103a, 103b, 103c, and the residual signal (residual noise) is measured by the microphones 105s, 105b, 105c, 105d. These loudspeakers 103a, 103b, 103c and microphones 105a, 105b, 105c, 105d are connected to a signal processor 107, and the signal processor 107 measures the fundamental frequency of the noise source measured by the fundamental frequency measuring means and the microphones 105a, 105b. , 105c, 105
and the loudspeakers 103a and 1a so as to minimize the sound pressure level in the closed space 101.
A noise signal is output to 03b and 103c.

【0004】ここで閉空間101内には、3個のラウド
スピーカ103a,103b,103cと4個のマイク
ロホン105a,105b,105c,105dが設け
られているが、説明を単純化するため、それぞれ013
a,105aの一個ずつ設けられているものとする。今
騒音源からマイクロホン105aまでの伝達関数をHと
し、ラウドスピーカ103aからマイクロホン105a
までの伝達関数をCとし、騒音源が発生する音源情報信
号をXp とすると、マイクロホン105aで観測される
残差信号Eは、 E=Xp ・H+Xp ・G・C となる。ここでGは、消音するために必要な伝達関数で
ある。消音対象点において、騒音が完全に打ち消されて
とき、E=0となる。このときGは、 G=−H/C となる。そして、マイク検出信号Eが最小となるGを求
め、このGに基づいて信号処理機107内のフィルター
係数を適応的に更新するようにしている。マイク検出信
号Eを最小にするようフィルター係数を求める手段とし
て、最急降下法の一種であるLMSアルゴリズム(Le
ast Mean Square)などがある。
Here, three loudspeakers 103a, 103b, 103c and four microphones 105a, 105b, 105c, 105d are provided in the closed space 101, but for simplification of description, each is 013.
It is assumed that each of a and 105a is provided. Now, let the transfer function from the noise source to the microphone 105a be H, and let the loudspeaker 103a to the microphone 105a
Assuming that the transfer function up to is C and the sound source information signal generated by the noise source is X p , the residual signal E observed by the microphone 105a is E = X p · H + X p · G · C. Here, G is a transfer function required for muffling. When the noise is completely canceled at the noise reduction target point, E = 0. At this time, G is G = -H / C. Then, G that minimizes the microphone detection signal E is obtained, and the filter coefficient in the signal processor 107 is adaptively updated based on this G. As a means for obtaining the filter coefficient so as to minimize the microphone detection signal E, the LMS algorithm (Le
ast Mean Square).

【0005】また図4のように、マイクロホンが複数設
置されている場合には、各マイクロホン105a,10
5b,105c,105dで検出した信号の総和が最小
となるように制御されるものである。
Further, as shown in FIG. 4, when a plurality of microphones are installed, the respective microphones 105a, 10a
The signals are controlled so that the sum total of the signals detected by 5b, 105c, and 105d is minimized.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来装置は単一の騒音源、例えばエンジンから発生される
騒音を低減する構成であるため、例えば複数の騒音源か
ら騒音が伝達される場合には、騒音低減対象をいずれか
の騒音源に絞って適用しなければならないなど、複数の
騒音源から伝達される騒音を低減させるには不向きであ
った。
However, since the above-mentioned conventional device is configured to reduce the noise generated from a single noise source, for example, an engine, when the noise is transmitted from a plurality of noise sources, for example, However, it has been unsuitable for reducing the noise transmitted from a plurality of noise sources, such as having to apply the noise reduction target to only one of the noise sources.

【0007】一方、複数の騒音源に対して前記従来装置
を複数台並列に搭載し、それぞれを独立に駆動させる構
成も考えられるが、装置の大型化、複雑化、コストの増
加等を招くため現実的ではない。
On the other hand, a configuration in which a plurality of the above-mentioned conventional devices are mounted in parallel for a plurality of noise sources and each of them is independently driven is conceivable, but this causes an increase in size, complexity, and cost of the device. Not realistic.

【0008】更に、車両ではエンジン回転に伴う車室内
騒音の他、サスペンションから伝達されるロードノイズ
等、種々のものが存在するため、単一の騒音源としての
エンジンから発生される騒音を低減する構成であると、
適切な騒音低減ができなくなる恐れがあった。すなわ
ち、エンジンから発生される騒音は正弦成分のみからな
る定常確定信号を対象としているのに対し、風切り音、
ロードノイズ、排気音などはランダムな性質のものが多
く、定常確定信号のみを基準信号としたのでは全てを確
実に消音することはできないという問題があった。
Further, in the vehicle, there are various kinds of noise such as road noise transmitted from the suspension in addition to vehicle interior noise due to engine rotation. Therefore, noise generated from the engine as a single noise source is reduced. With the configuration,
There was a risk that appropriate noise reduction could not be achieved. In other words, the noise generated from the engine is targeted for the steady definite signal consisting of only the sine component, while the wind noise,
Road noise, exhaust noise, and the like are often of random nature, and there was a problem that all could not be silenced reliably by using only a steady definite signal as a reference signal.

【0009】そこで、この発明は、簡単な構成で定常確
定信号及びランダム信号を基に、複数の騒音源からの騒
音を効果的に低減することのできる能動型騒音制御装置
の提供を目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an active noise control device capable of effectively reducing noises from a plurality of noise sources on the basis of a steady definite signal and a random signal with a simple structure. ..

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、騒音に干渉させる制御音を発生して評
価点の騒音低減を図る制御音源と、前記干渉後の所定位
置の残留騒音を検出する手段と、互いに相関関係のない
複数個の騒音源の騒音発生状態に関する信号を検出して
基準信号を作成する手段と、前記残留騒音検出手段の出
力信号と基準信号作成手段の出力信号とに基づき前記制
御音源を駆動する信号を出力する制御手段とを備えた能
動型騒音制御装置であって、前記基準信号作成手段は、
少なくとも一つの定常確定信号に、一種類のランダム信
号を加え、基準信号とすることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a control sound source for reducing a noise at an evaluation point by generating a control sound that interferes with noise, and a residual of a predetermined position after the interference. Means for detecting noise; means for generating a reference signal by detecting signals relating to the noise generation state of a plurality of noise sources that are not correlated with each other; output signal of the residual noise detecting means and output of the reference signal generating means And a control means for outputting a signal for driving the control sound source based on a signal, wherein the reference signal generating means is
It is characterized in that one kind of random signal is added to at least one steady definite signal to make it a reference signal.

【0011】[0011]

【作用】制御手段は残留騒音検出手段の出力信号と基準
信号作成手段の出力信号とに基づき制御音源を駆動する
信号を出力する。これによって制御音源は騒音に干渉さ
せる制御音を発生して評価点の騒音低減を図ることがで
きる。この場合、基準信号作成手段は、少なくとも一つ
の定常確定信号に一種類のランダム信号を加え、基準信
号とする構成であるため、定常確定信号に関する騒音と
ランダム信号に関する騒音とを、一つの基準信号で同時
に低減することができる。
The control means outputs a signal for driving the control sound source based on the output signal of the residual noise detecting means and the output signal of the reference signal generating means. As a result, the control sound source can generate a control sound that interferes with the noise to reduce the noise at the evaluation point. In this case, the reference signal generating means has a configuration in which one kind of random signal is added to at least one steady definite signal to make it a reference signal. Therefore, the noise relating to the steady definite signal and the noise relating to the random signal are combined into one reference signal. Can be reduced at the same time.

【0012】[0012]

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。なお、
説明は車室内空間を例として行なう。
Embodiments of the present invention will be described below. In addition,
The description will be given using the vehicle interior space as an example.

【0013】図1はこの発明の一実施例に係る能動型騒
音制御装置のブロック図を示すもので、閉空間である車
室1内に制御音源としてのラウドスピーカ3、残留騒音
検出手段としてのマイクロホン5を備え、それぞれ制御
手段としてのコントローラ7に接続されている。
FIG. 1 is a block diagram of an active noise control system according to an embodiment of the present invention, in which a loudspeaker 3 as a control sound source and a residual noise detecting means are provided in a vehicle compartment 1 which is a closed space. A microphone 5 is provided, and each is connected to a controller 7 as control means.

【0014】なお、ラウドスピーカ3およびマイクロホ
ン5は説明簡単のために各1個のみ設けられているもの
としているが、例えばこれらを複数とし、ラウドスピー
カは車両の前席および後席に対応する左右ドア部にそれ
ぞれ配置し、また、マイクロホンは各座席のヘッドレス
ト位置にそれぞれ設ける等の構成にすることもできる。
Although only one loudspeaker 3 and one microphone 5 are provided for simplicity of explanation, for example, a plurality of them are provided, and the loudspeakers are left and right corresponding to the front and rear seats of the vehicle. The microphones may be arranged at the doors, and the microphones may be provided at the headrest positions of the seats.

【0015】前記コントローラ7は適応ディジタルフィ
ルタ9と、適応制御器11とを備え、前記マイクロホン
5は前記適応制御器11に接続され、前記ラウドスピー
カ3はアンプ13を介して前記適応ディジタルフィルタ
9に接続されている。適応ディジタルフィルタ9のフィ
ルター係数は適応制御器11によって適応的に書き替え
られるようになっている。なお、コントローラ7では一
連の動作をディジタル演算により行なうがA/Dコンバ
ータ、D/Aコンバータ等必然的に必要となるものにつ
いての説明は省略している。
The controller 7 comprises an adaptive digital filter 9 and an adaptive controller 11, the microphone 5 is connected to the adaptive controller 11, and the loudspeaker 3 is connected to the adaptive digital filter 9 via an amplifier 13. It is connected. The filter coefficient of the adaptive digital filter 9 is adapted to be adaptively rewritten by the adaptive controller 11. Note that the controller 7 performs a series of operations by digital operation, but the description of the inevitable elements such as an A / D converter and a D / A converter is omitted.

【0016】車室1内の騒音は、例えばエンジン13、
トランスミッション15よりなるパワープラント17
や、トランスバースリンク19、アッパーリンク21、
サードリンク23、サブフレーム25よりなるサスペン
ション27から伝達される騒音(1次音)となってお
り、これら騒音源の騒音発生状態に関する信号を検出し
て加算器29で加算し、少なくとも一つの基準信号とし
て適応ディジタルフィルタ9に入力するようになってい
る。
The noise in the passenger compartment 1 is caused by, for example, the engine 13,
Power plant 17 consisting of transmission 15
, The transverse link 19, the upper link 21,
The noise (primary sound) is transmitted from the suspension 27 composed of the third link 23 and the sub-frame 25, and a signal related to the noise generation state of these noise sources is detected and added by the adder 29 to obtain at least one reference value. The signal is input to the adaptive digital filter 9 as a signal.

【0017】前記加算器29に入力される信号のうち、
正弦成分のみからなる定常確定信号x1 はエンジン13
の回転信号検出器31の検出信号に基づいている。すな
わち、回転信号検出器31より得られる回転パルスは通
常クランク軸回転角で180度毎に1パルスづつの信号
となっている。この検出信号を波形演算器33でパルス
列を元にパルス間隔のn倍又は1/n(nは整数)を周
期とするような一つ又は複数の正弦波とし、ゲイン調整
した後出力し、定常確定信号x1 としている。
Of the signals input to the adder 29,
The steady definite signal x 1 consisting of only the sine component is the engine 13
Based on the detection signal of the rotation signal detector 31. That is, the rotation pulse obtained from the rotation signal detector 31 is usually a signal of one pulse for every 180 degrees of the crankshaft rotation angle. This detection signal is converted into one or a plurality of sine waves having a cycle of n times or 1 / n (n is an integer) of the pulse interval based on the pulse train by the waveform calculator 33, output after gain adjustment, The confirmation signal x 1 is used.

【0018】また他の定常確定信号x2 は第1振動セン
サ35の検出信号に基づいている。すなわち、第1振動
センサ35はピエゾ素子等によって構成され、パワープ
ラント17の表面に取付けられ、その取付点の振動を検
出する。パワープラント17の振動はエンジンの回転運
動、爆発、ギヤ系の回転等に起因しているため、これら
の回転速度の周波数や、その高調波よりなる複合正弦波
を主成分としている。従ってこの第1振動センサ35の
検出信号を基準信号とすることによってもエンジン、ギ
ヤ・ノイズを制御することができることとなる。ただ
し、第1振動センサ35の出力はイコライザ37によっ
てゲイン調整され、各正弦成分を確実に制御するように
している。すなわち、第1振動センサ35の出力信号に
よる場合、各正弦波成分間の振幅の差が過大となる可能
性があり、その際には微弱の成分が制御できなくなるた
め、イコライザ37によってこれを回避している。この
場合、イコライザ37を必要とするが、エンジン、トラ
ンスミッション双方に起因する騒音が同一の基準信号x
2 によって制御できるというメリットがある。
The other steady state determination signal x 2 is based on the detection signal of the first vibration sensor 35. That is, the first vibration sensor 35 is composed of a piezo element or the like, is attached to the surface of the power plant 17, and detects the vibration at the attachment point. Since the vibration of the power plant 17 is caused by the rotational movement of the engine, explosion, rotation of the gear system, etc., the main components are the frequencies of these rotational speeds and a complex sine wave composed of harmonics thereof. Therefore, the engine and gear noise can also be controlled by using the detection signal of the first vibration sensor 35 as the reference signal. However, the output of the first vibration sensor 35 is gain-adjusted by the equalizer 37 so that each sine component is reliably controlled. That is, when the output signal of the first vibration sensor 35 is used, there is a possibility that the amplitude difference between the sine wave components becomes excessively large, and in that case, the weak component cannot be controlled. Therefore, the equalizer 37 avoids this. is doing. In this case, the equalizer 37 is required, but the noise caused by both the engine and the transmission is the same as the reference signal x.
There is a merit that it can be controlled by 2 .

【0019】なお、この実施例では定常確定信号として
1 ,x2 の双方を加算器29に入力するようにしてい
るが、いずれか一方のみの入力でもよいものである。
In this embodiment, both x 1 and x 2 are input to the adder 29 as the steady decision signal, but only one of them may be input.

【0020】ランダム信号としては、例えばロードノイ
ズを対象とし、サスペンション27のほぼ中央位置にあ
るサブフレーム25に設けられた第2振動センサ39の
検出信号に基づいている。この第2振動センサ39は、
左右の車輪より伝達されたロードノイズの基になる振動
信号を検出して出力している。この第2振動センサ39
の検出信号はアンプ(またはイコライザ)41でゲイン
調整された後、ランダム信号x3 として加算器29に入
力される構成となっている。
The random signal is based on the detection signal of the second vibration sensor 39 provided in the sub-frame 25 at the substantially central position of the suspension 27, which is targeted for road noise, for example. The second vibration sensor 39 is
The vibration signal, which is the basis of the road noise transmitted from the left and right wheels, is detected and output. This second vibration sensor 39
The detection signal of is subjected to gain adjustment by an amplifier (or equalizer) 41 and then input to the adder 29 as a random signal x 3 .

【0021】なお、ランダム信号x3 に代えてランダム
信号x4を加算器29に入力する構成にすることもでき
る。すなわち、サスペンション27の左右対象位置に第
3振動センサ43,45を設け、その出力をアンプ(又
はイコライザ)47を通してランダム信号ペアx4
し、出力する構成でもよい。この場合サブフレーム25
の中央に一つ第2振動センサ39を設ける場合に比較し
てセンサの個数は多くなるが、反面次のような利点があ
る。
The random signal x 4 may be input to the adder 29 instead of the random signal x 3 . That is, the third vibration sensors 43 and 45 may be provided at symmetrical positions on the left and right of the suspension 27, and the output may be output as a random signal pair x 4 through an amplifier (or equalizer) 47. In this case, subframe 25
Although the number of sensors is larger than the case where one second vibration sensor 39 is provided at the center of the above, there are the following advantages.

【0022】すなわち、ロードノイズのようにランダム
な性質の騒音の場合、センサで検出した振動信号から騒
音を予測してこれを打ち消す、いわゆるフィードフォワ
ード制御を行なうことが必要である。言い換えると、信
号を検出した後、制御音(二次音)を放出するまでに十
分な時間余裕が必要であり、余裕があるほど精度良い計
算の実行や、より廉価な演算器で必要な処理を行なうこ
とが可能となる。従って、振動伝達経路の上流にあるス
ピンドル近傍に複数のセンサ43,45を設ける方が車
室からの距離が遠くなる分だけ検出点から車室内への一
次音の伝達時間が遅くなり、それだけ余裕時間が生れて
有利である。
That is, in the case of noise having a random property such as road noise, it is necessary to perform so-called feedforward control in which the noise is predicted from the vibration signal detected by the sensor and the noise is canceled. In other words, after detecting the signal, it is necessary to have sufficient time to release the control sound (secondary sound), and the more time is available, the more accurate calculations can be performed and the processing required by the cheaper computing unit can be performed. Can be performed. Therefore, when the plurality of sensors 43 and 45 are provided near the spindle upstream of the vibration transmission path, the transmission time of the primary sound from the detection point to the vehicle interior is delayed by the distance from the vehicle interior, and the margin is increased accordingly. It is advantageous because it gives time.

【0023】以上のようにして定常確定信号x1 または
2 、あるいはx1 及びx2 とランダム信号x3 または
4 とが加算器29で加算され、一つの基準信号xとし
て適応ディジタルフィルタ9に入力される構成となって
いる。
As described above, the steady definite signal x 1 or x 2 , or x 1 and x 2 and the random signal x 3 or x 4 are added by the adder 29, and the adaptive digital filter 9 is used as one reference signal x. It is configured to be input to.

【0024】したがって、回転信号検出器31、波形演
算器33、第1振動センサ35、イクコイザ37、第2
振動センサ39、イコライザ41、第3振動センサ4
3,45、イコライザ47、及び加算器29は、この実
施例において基準信号作成手段50を構成し、少なくと
も一つの定常確定信号に一種類のランダム信号を加え、
少なくとも一つの基準信号とすることを特徴としてい
る。
Therefore, the rotation signal detector 31, the waveform calculator 33, the first vibration sensor 35, the equalizer 37, the second
Vibration sensor 39, equalizer 41, third vibration sensor 4
3, 45, the equalizer 47, and the adder 29 constitute the reference signal generating means 50 in this embodiment, and add one kind of random signal to at least one steady definite signal,
It is characterized by using at least one reference signal.

【0025】次に作用を説明する。Next, the operation will be described.

【0026】この実施例の能動型騒音制御装置は、回転
信号検出器31及び第1振動センサ35の検出に基づい
て定常確定信号x1 ,x2 を生成し、また第2振動セン
サ39あるいは第3振動センサ43,45の検出に基づ
いてランダム信号x3 またはx4 を生成して加算器29
に入力し、一つの基準信号xとしコントローラ7へ入力
する。
The active noise control system of this embodiment generates the steady-state confirmation signals x 1 and x 2 based on the detections of the rotation signal detector 31 and the first vibration sensor 35, and the second vibration sensor 39 or the second vibration sensor 39. The random signal x 3 or x 4 is generated based on the detection of the three vibration sensors 43 and 45, and the adder 29
To the controller 7 as one reference signal x.

【0027】基準信号xはコントローラ7の適応ディジ
タルフィルタ9においてフィルタリングされて駆動信号
yとして出力され、アンプ13を介してラウドスピーカ
3に供給される。ラウドスピーカ3より車室1内に放出
された制御音(二次音)はパワープラント17、サスペ
ンション27から車室1内へ伝達される騒音と逆位相と
なって重なり合い、その結果として残留する音圧成分が
残留騒音としてマイクロホン5で検出され、コントロー
ラ7の適応制御器11へノイズ信号eとして入力され
る。
The reference signal x is filtered by the adaptive digital filter 9 of the controller 7 and output as the drive signal y, which is supplied to the loudspeaker 3 via the amplifier 13. The control sound (secondary sound) emitted from the loudspeaker 3 into the vehicle interior 1 has an opposite phase to the noise transmitted from the power plant 17 and the suspension 27 into the vehicle interior 1, and the residual sound is left as a result. The pressure component is detected as residual noise by the microphone 5, and is input to the adaptive controller 11 of the controller 7 as a noise signal e.

【0028】適応制御器11ではノイズ信号eの2乗和
が最少となるように適応ディジタルフィルタ9のフィル
ター係数を更新する信号sを出力する。この適応制御器
11で行なわれる計算は、例えば、最急降下法の一種で
あるLMSアルゴリズムが用いられ、その制御方法の一
般的説明は後述する。
The adaptive controller 11 outputs a signal s for updating the filter coefficient of the adaptive digital filter 9 so that the sum of squares of the noise signal e is minimized. The calculation performed by the adaptive controller 11 uses, for example, the LMS algorithm which is a kind of steepest descent method, and a general description of the control method will be given later.

【0029】このように基準信号xを複数の定常確定信
号x1 及びx2 と一種類のランダム信号x3 又はx4
の和とすることにより最も広範囲な種類の騒音を低減す
ることができる。
In this way, by making the reference signal x the sum of a plurality of steady decision signals x 1 and x 2 and one type of random signal x 3 or x 4 , it is possible to reduce the widest range of types of noise. ..

【0030】このことを次に説明する。This will be described below.

【0031】定常確定信号のスペクトルは図2に示すよ
うに線スペクトルであり、ランダム信号は周波数に対し
連続して分布したスペクトルを持っている。従って、と
びとびの定常確定信号は、その周波数点においてほぼ1
00%定常確定信号のエネルギであるのに対し、それ以
外の周波数においてはランダム信号の成分のみとなる。
このため周波数軸上で両信号成分の重なりは実質的には
0である。従って、適応ディジタルフィルタ9が十分な
自由度を有していさえすれば、これら全ての信号を制御
することができるのである。
The spectrum of the steady definite signal is a line spectrum as shown in FIG. 2, and the random signal has a spectrum continuously distributed with respect to frequency. Therefore, the discrete fixed signal is almost 1 at the frequency points.
While the energy of the 00% steady-state fixed signal, it is only the component of the random signal at other frequencies.
Therefore, the overlap of both signal components on the frequency axis is substantially zero. Therefore, all these signals can be controlled as long as the adaptive digital filter 9 has a sufficient degree of freedom.

【0032】適応ディジタルフィルタ9としては例え
ば、有限インパルス応答型フィルタでは次のタップ数
(フィルタ長)とすればよい。即ち、下記A,Bのうち
大きい方よりもタップ数を大とするものである。
As the adaptive digital filter 9, for example, in the case of a finite impulse response type filter, the following tap number (filter length) may be used. That is, the number of taps is larger than the larger one of the following A and B.

【0033】A:フィルタ長が振動信号〜音圧信号のイ
ンパルス応答長と同等以上となるタップ数。
A: The number of taps at which the filter length is equal to or longer than the impulse response length of the vibration signal to the sound pressure signal.

【0034】B:基準信号に含まれる定常確定信号数の
数倍(4倍以上)。
B: Several times (four times or more) the number of steady definite signals included in the reference signal.

【0035】Aはランダム信号が充分制御できるための
フィルタ長を意味している。ここにインパルス応答長と
はパルス状の振動入力が入った時に振幅が0になるまで
の時間であり、フィルタ長(タップ数)とはインパルス
応答長をサンプリング周期で割った値である。
A means a filter length for sufficiently controlling a random signal. Here, the impulse response length is the time until the amplitude becomes 0 when a pulsed vibration input is input, and the filter length (the number of taps) is the impulse response length divided by the sampling period.

【0036】Bは各定常確定信号の線スペクトル及びそ
の間のランダム信号成分を1点づつ制御できるフィルタ
長を示している。一つの線スペクトル(定常確定信号)
は位相と振幅とを2タップで制御することができる。従
って、全ての定常確定信号とそれらの間のランダム信号
を1点づつ制御する場合、4nタップ(n:定常確定信
号の数)が必要となる。
B indicates the filter length that can control the line spectrum of each steady determinate signal and the random signal component between them, point by point. One line spectrum (steady fixed signal)
Can control the phase and amplitude with two taps. Therefore, 4n taps (n: the number of steady-state fixed signals) are required when controlling all the steady-state fixed signals and the random signals between them, one point at a time.

【0037】なお、基準信号として加算するランダム信
号成分は一種類としているが、もし他のランダム信号成
分が存在すると全ての周波数帯域でランダム信号成分相
互が干渉することになり、それぞれを一つの適応ディジ
タルフィルタ9で制御することは不可能となる。従っ
て、ランダム信号成分は一種類とする上記構成が最大範
囲の騒音低減を可能とするものであることが分かる。
It should be noted that the random signal component added as the reference signal is one kind, but if other random signal components are present, the random signal components will interfere with each other in all frequency bands, and each of them will be treated by one adaptation. It becomes impossible to control with the digital filter 9. Therefore, it can be seen that the above-described configuration in which the random signal component is one type enables noise reduction in the maximum range.

【0038】この点の別の説明を図3により行なう。Another explanation of this point will be given with reference to FIG.

【0039】すなわち、ランダム信号成分として図3で
示すように前後のサスペンションの振動を検出し、同時
に一つの適応ディジタルフィルタに入力した場合を考え
る。これらの騒音が車室内の前後席の騒音低減を図るべ
き評価点111a,111bに到達するまでの時間はそ
れぞれ異なり、タイミングがずれている。図3では
1 ,A2 ,B1 ,B2 を経路の伝達時間としており、
前席での評価点111aにおいてはA1 <B1 となっ
て、前側サスペンションに起因する騒音が速く到達し、
後席の評価点111bではA2 >B2 となっている。従
って振動検出信号をそのままのタイミングで適応ディジ
タルフィルタに入力すると、前後サスペンションに起因
した到達時間のずれた騒音を同時に効率よく減衰させる
ことは適切にできないばかりか一方を適切に制御するこ
とさえも困難となる恐れがある。従って、検出するラン
ダム信号成分は一種類とすることが必要であり、最も効
果的となる。
That is, consider the case where the vibrations of the front and rear suspensions are detected as random signal components as shown in FIG. 3 and are simultaneously input to one adaptive digital filter. The time required for these noises to reach the evaluation points 111a and 111b for reducing the noise of the front and rear seats in the vehicle compartment is different and the timings are different. In FIG. 3, A 1 , A 2 , B 1 and B 2 are the propagation times of the route,
At the evaluation point 111a in the front seat, A 1 <B 1, and the noise due to the front suspension reaches quickly,
At the rear seat evaluation point 111b, A 2 > B 2 . Therefore, if the vibration detection signal is input to the adaptive digital filter at the same timing, it is not possible not only to efficiently and efficiently attenuate the noise due to the front and rear suspensions that have different arrival times, but it is also difficult to properly control one of them. There is a risk that Therefore, it is necessary to use one type of random signal component to be detected, which is the most effective.

【0040】なお、前記図1においてサスペンション2
7に第3振動センサ43,45の2個所設ける例におい
ては左右対象位置としているため、車室1内への騒音到
着タイミングがほぼ同一となり、振動検出信号とのタイ
ミングのずれがなく、上記問題を発生しない。また、第
2振動センサ39をサブフレーム25に設ける例におい
てはサブフレーム39の中央に設けているため、左右両
輪からの振動が同時に検出でき、同様に車室1内への騒
音到着タイミングと振動検出信号とのずれがなく、上記
問題の発生はない。
The suspension 2 shown in FIG.
In the example in which the third vibration sensors 43 and 45 are provided at two positions in FIG. 7, the positions are symmetrical to each other, so that the noise arrival timings in the passenger compartment 1 are almost the same, and there is no timing deviation from the vibration detection signal. Does not occur. Further, in the example in which the second vibration sensor 39 is provided in the sub-frame 25, since it is provided in the center of the sub-frame 39, the vibrations from both the left and right wheels can be detected at the same time, and the noise arrival timing and the vibration in the vehicle compartment 1 are similarly detected. There is no deviation from the detection signal, and the above problem does not occur.

【0041】また、本実施例では波形演算器33、イコ
ライザ37、アンプ41またはアンプ47を設けている
がそれぞれのゲインは次のようにしている。例えば、定
常確定信号の振幅がランダム信号のそれよりも大きいと
すると、その波形の山、谷以外の部分の振幅は常にそれ
よりも小さい値となっているため、ほとんど100%の
領域で限られたダイナミックレンジしか使っていないこ
とになる。特に各定常確定信号の位相が一致すると山、
谷相互が重なって振幅を更に大きくしてしまい、適応デ
ィジタルフィルタ9のダイナミックレンジが定常確定信
号の正弦波の山、谷で決まってしまうため、結果的に制
御性能が損なわれるものとなる。そこで、定常確定信号
1 ,x2 の振幅(例えば実効値)をランダム信号x3
またはx4 と同等以下とする。または、これらの振幅の
絶対値を図示しないレギュレータによって一定となるよ
うにする。こうすることによって、加算器29を経て適
応ディジタルフィルタ9に入力される基準信号xの振幅
実効値をほぼ一定にすることができ、適応ディジタルフ
ィルタ9のダイナミックレンジを常に有効活用すること
が可能となり、最大限の騒音低減能力を発揮することが
できる。
Further, in this embodiment, the waveform calculator 33, the equalizer 37, the amplifier 41 or the amplifier 47 is provided, but the respective gains are as follows. For example, if the amplitude of the steady-state deterministic signal is larger than that of the random signal, the amplitudes of the portions other than the peaks and valleys of the waveform are always smaller than that. You are only using the dynamic range. Especially when the phase of each steady definite signal is the same,
The valleys overlap each other to further increase the amplitude, and the dynamic range of the adaptive digital filter 9 is determined by the peaks and valleys of the sine wave of the steady decision signal, resulting in a loss of control performance. Therefore, the amplitude (eg, effective value) of the steady decision signals x 1 and x 2 is set to the random signal x 3
Or it should be equal to or less than x 4 . Alternatively, the absolute value of these amplitudes is made constant by a regulator (not shown). By doing so, the effective amplitude value of the reference signal x input to the adaptive digital filter 9 via the adder 29 can be made substantially constant, and the dynamic range of the adaptive digital filter 9 can always be effectively utilized. The maximum noise reduction capability can be demonstrated.

【0042】次に、前記制御方法を一般的に説明する。Next, the control method will be generally described.

【0043】いま、マイクロホンおよびラウドスピーカ
共に複数設けられているものとし、l番めのマンクロホ
ンが検出したノイズ信号をel (n)、ラウドスピーカ
からの制御音が無いときのl番めのマイクロホンが検出
したノイズ信号をepl(n)、m番めのラウドスピーカ
とl番めの評価点との間の伝達関数FIR(有限インパ
ルス応答)関数のj番め(j=0,1,2,…,Ic
1)の項をディジタルフィルタで表したときのフィルタ
係数をClmj ,基準信号すなわち音源情報信号をx
p (n)、基準信号xp (n)を入力しm番めのラウド
スピーカを駆動する適応ディジタルフィルタのi番め
(i=0,1,2,…,Ik −1)の係数をWmiとする
と、
Now, assuming that a plurality of microphones and loudspeakers are provided, the noise signal detected by the l-th microphone is e l (n), and the l-th microphone when there is no control sound from the loudspeaker. The noise signal detected by e pl (n), the j-th transfer function FIR (finite impulse response) function between the m-th loudspeaker and the l-th evaluation point (j = 0, 1, 2) ,…, I c
When the term 1) is represented by a digital filter, the filter coefficient is C lmj , and the reference signal, that is, the sound source information signal is x.
p (n) and the reference signal x p (n) are input, and the i-th (i = 0, 1, 2, ..., I k -1) coefficient of the adaptive digital filter for driving the m-th loudspeaker is set. W mi

【0044】[0044]

【数1】 [Equation 1]

【0045】が成立する。ここで、(n)が付く項は、
いずれもサンプリング時刻nのサンプル値であり、ま
た、Lはマイクロホンの数、Mはラウドスピーカの数、
c はFIRディジタルフィルタで表現された伝達関数
lmのタップ数(フィルタ次数)、Ik は適応ディジタ
ルフィルタのタップ数(フィルタ次数)である。
Is satisfied. Here, the term with (n) is
Both are sample values at sampling time n, L is the number of microphones, M is the number of loudspeakers,
I c is the tap number (filter order) of the transfer function C lm expressed by the FIR digital filter, and I k is the tap number (filter order) of the adaptive digital filter.

【0046】上式(1)中、右辺の「Σ Wmi・x
p (n−j−i)」(=ym )の項は適応ディジタルフ
ィルタにおける出力チャンネル毎のフィルタ(係数
m )に信号xp を入力したときの出力を表し、「Σ
lmj ・{Σ Wmi・(n−j−i)}」の項はm番め
のスピーカに入力された信号エネルギが該スピーカから
音響エネルギとして出力され、車室内の伝達関数Clm
経てl番めのマイクロホンに到達したときの信号を表
し、さらに「Σ Σ Clmj・{Σ Wmi・wp (n−
j−i)}」の右辺全体は、l番目のマイクロホンへの
到達信号を全スピーカについて足し合わせているから、
l番めの評価点に到達する制御音(二次音)の総和を表
す。
In the above equation (1), "Σ W mi x
The term “p (n−j−i)” (= y m ) represents the output when the signal x p is input to the filter (coefficient W m ) for each output channel in the adaptive digital filter, and “Σ
The term “C lmj · {Σ W mi · (n−j−i)}” means that the signal energy input to the mth speaker is output as acoustic energy from the speaker and passes through the transfer function C lm in the vehicle interior. It represents the signal upon reaching the l th microphone, further "Σ Σ C lmj · {Σ W mi · w p (n-
j-i)} ”, the entire right side sums up the arrival signals to the l-th microphone for all speakers.
It represents the total sum of control sounds (secondary sounds) that reach the l-th evaluation point.

【0047】次いで、評価関数(最小にすべき変数)J
eを、
Next, the evaluation function (variable to be minimized) J
e

【0048】[0048]

【数2】 [Equation 2]

【0049】とおく。Let us say.

【0050】そして、評価関数Jeを最小にするフィル
タ係数Wmiを求めるために、本実施例ではLMSアルゴ
リズムを採用する。つまり、評価関数Jeを各フィルタ
係数Wmiについて偏微分した値で当該フィルタ係数Wmi
を更新する。
Then, in order to obtain the filter coefficient W mi that minimizes the evaluation function Je, the LMS algorithm is adopted in this embodiment. That is, the filter coefficient W mi is a value obtained by partially differentiating the evaluation function Je with respect to each filter coefficient W mi.
To update.

【0051】そこで、(2)式よりTherefore, from equation (2),

【0052】[0052]

【数3】 [Equation 3]

【0053】となるが、(1)式よりFrom equation (1),

【0054】[0054]

【数4】 [Equation 4]

【0055】となるから、この(4)式の右辺をr
lm(n−i)とおけば、フィルター係数の書き替え式は
以下(5)式により得られる。
Therefore, the right side of equation (4) is r
If lm (n−i) is written, the rewriting formula of the filter coefficient is obtained by the following formula (5).

【0056】[0056]

【数5】 [Equation 5]

【0057】ここで、αは収束係数であり、フィルタが
最適に収束する速度や、その際の安定性に関与する。
Here, α is a convergence coefficient and is involved in the speed at which the filter converges optimally and the stability at that time.

【0058】したがって、このような制御を行なうこと
により、車室1内の騒音を低減することができるのであ
る。
Therefore, by performing such control, the noise in the passenger compartment 1 can be reduced.

【0059】なお、この発明は上記実施例に限定される
ものではない。例えば騒音低減を図る評価点とマイクロ
ホンとは空間的に離れたものであっても所定値に基づい
て評価点の残留騒音を推定し制御を行なわせることがで
きる。また、この発明の制御装置は振動制御等に応用す
ることもできる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, even if the evaluation point for noise reduction and the microphone are spatially separated, the residual noise at the evaluation point can be estimated and controlled based on a predetermined value. The control device of the present invention can also be applied to vibration control and the like.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の構
成によれば、簡単な構成により複数の騒音源からの騒音
を低減することができる。しかも基準信号を定常確定信
号とランダム信号という互いに相関関係のない組合せと
したため、それぞれを独立に制御することができ、多種
類の性質の騒音を一度に低減することができる。
As is apparent from the above, according to the configuration of the present invention, it is possible to reduce the noise from a plurality of noise sources with a simple configuration. Moreover, since the reference signal is a combination of the steady definite signal and the random signal, which have no correlation with each other, it is possible to control each independently, and it is possible to reduce noises of various kinds at once.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例に係るブロック図である。FIG. 1 is a block diagram according to an embodiment of the present invention.

【図2】定常確定信号とランダム信号との関係を示す説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a steady decision signal and a random signal.

【図3】騒音伝達状況を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a noise transmission state.

【図4】従来例に係るブロック図である。FIG. 4 is a block diagram according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 ラウドスピーカ(制御音源) 5 マイクロホン(残留騒音検出手段) 7 コントローラ(制御手段) 50 基準信号作成手段 3 loudspeaker (control sound source) 5 microphone (residual noise detection means) 7 controller (control means) 50 reference signal creation means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 騒音に干渉させる制御音を発生して評価
点の騒音低減を図る制御音源と、前記干渉後の所定位置
の残留騒音を検出する手段と、互いに相関関係のない複
数個の騒音源の騒音発生状態に関する信号を検出して基
準信号を作成する手段と、前記残留騒音検出手段の出力
信号と基準信号作成手段の出力信号とに基づき前記制御
音源を駆動する信号を出力する制御手段とを備えた能動
型騒音制御装置であって、前記基準信号作成手段は、少
なくとも一つの定常確定信号に、一種類のランダム信号
を加え、基準信号とすることを特徴とする能動型騒音制
御装置。
1. A control sound source for reducing a noise at an evaluation point by generating a control sound that interferes with noise, a means for detecting residual noise at a predetermined position after the interference, and a plurality of noises having no correlation with each other. Means for generating a reference signal by detecting a signal relating to the noise generation state of the source, and control means for outputting a signal for driving the control sound source based on the output signal of the residual noise detecting means and the output signal of the reference signal generating means. An active noise control device comprising: an active noise control device, wherein the reference signal generating means adds a random signal of one kind to at least one steady confirmation signal as a reference signal. ..
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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