JPH0564891B2

JPH0564891B2 -

Info

Publication number: JPH0564891B2
Application number: JP27166885A
Authority: JP
Inventors: Juji Nakajima; Tooru Kita
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-12-04
Filing date: 1985-12-04
Publication date: 1993-09-16
Also published as: JPS62132435A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、周期性ノイズを含む対象信号から当
該周期性ノイズを除去する装置に係り、詳しく
は、当該周期性ノイズと周期に関して相関のある
参照パルス信号に同期して上記周期性ノイズの各
位相でのノイズ成分を順次修正して作り出してゆ
く同期式適応手段を有し、この同期式適応手段で
作り出されたノイズ成分を上記対象信号から減じ
て目的とする信号を得るようにした周期性ノイズ
の除去装置に関する。

［従来の技術］従来、周期性ノイズを含んだ対象信号から同期
式適応手段を用いて当該周期性ノイズを除去する
装置として例えば第６図に示すようなものが知ら
れている（「計測自動制御学会論文集」vol.19
1983 no.3 p34〜p40『同期式適応フイルタ』小畑
秀文参照）。

これは基本的に、周期性ノイズを含む対象信号
ｄ（ｔ）の当該周期性ノイズと周期に関して相関
のある参照パルス信号ｘ（ｔ）に同期して同期式
適応手段１が上記周期性ノイズの各位相でのノイ
ズ成分ｙ（ｔ）を順次作り出し、当該同期式適応
手段１で作り出されたノイズ成分ｙ（ｔ）を上記
対象信号ｄ（ｔ）から減じて目的とする信号ｅ
（ｔ）を得るようにしている。

ここで、その作動について具体的に説明する。
今、対象信号として例えば第７図に示すｄ（ｔ）
を想定し（説明を簡単にするため、当該対象信号
ｄ（ｔ）に含まれる真の信号は“０”とする）、こ
の対象信号ｄ（ｔ）に含まれる周期性ノイズの位
相ｋについて注目すると、同期式適応手段１は前
の周期で作り出したノイズ成分y_k(i-1)とフイード
バツクされる当該前の周期で得られた目的とする
信号e_k(i-1)とから y_k(i)＝y_k(i-1) ＋α・e_k(i-1) α：修正係数、０＜α＜１に従つて、当該周期での位相ｋのノイズ成分を作
り出す。そして、 e_k(i)＝d_k(i)−y_k(i) に従つて目的とする信号e_k(i)を得るようにしてい
る。

即ち、 y_k(0)＝０と仮定すると、第７図に示すように、 e_k(0)＝d_k(0)（ノイズ除去がなされていない状態）となり、その後、 y_k(1)＝y_k(0)＋α・e_k(0) e_k(1)＝d_k(1)−y_k(1) y_k(2)＝y_k(1)＋α・e_k(1) e_k(2)＝d_k(2)−y_k(2) y_k(3)＝y_k(2)＋α・e_k(2) e_k(3)＝d_k(3)−y_k(3) … … のように、同期式適応手段１が順次ノイズ成分を
修正し、それに伴なつて目的とする信号が順次修
正されていく。

上記のように同期式適応手段１が周期性ノイズ
の他の各位相でのノイズ成分について同様の処理
を行なえば、当該同期式適応手段１で作り出され
るノイズ成分ｙ（ｔ）は対象信号ｄ（ｔ）に含まれ
る周期性ノイズに収束してゆき、それに伴なつて
目的とする信号ｅ（ｔ）は対象信号ｄ（ｔ）に含ま
れる真の信号に収束してゆく（第７図の例の場合
“０”）。尚、上記参照パルス信号ｘ（ｔ）は周期性
ノイズの各位相を規定するために使用されるもの
である。また、上記修正係数αはノイズ成分を作
り出してゆく過程での安定性及び応答性を考慮し
て０＜α＜１の範囲で適宜設定される。

一方、例えば自動車のオートマチツクトランス
ミツシヨンにおいて、出力軸のトルクを検出して
その検出情報に基づきトルクコンバータの制御を
行ない、当該トランスミツシヨンでの回転比切換
時等における出力軸でのトルク変動を極力少なく
させるようにすることが考えられている。

例えば第８図に示すように、オートマチツクト
ランスミツシヨン１０は、エンジン動力がトルク
コンバータ１１を介してトルクが増大されたかた
ちで入力軸１２に伝達され、この入力軸１２の駆
動が更に、トランスミツシヨン１３で設定される
回転比及び回転方向にて出力軸１４に伝達され、
この出力軸１４の駆動によりプロペラシヤフト１
５が回転するようになつている。

このようなオートマチツクトランスミツシヨン
１０における出力軸１４のトルクを検出するもの
として磁歪式トルクセンサが一般的に知られてい
る。この磁歪式トルクセンサ１６は第８図に示す
ように出力軸１４に近接して設けられ、当該出力
軸１４を交番磁化すると共に出力軸１４にかかる
トルクの変動に伴なつた磁界変化を検出するもの
である。

ところで、上記のように出力軸１４のトルクを
検出するための磁歪式トルクセンサ１４の出力信
号は例えば第９図ａに示すようになる。これは、
基本的に交番磁化に対応した交流信号がトルクの
大きさに応じてその振幅を変化させるものとなる
が、検出対象となる出力軸１４の偏心、材料むら
等に起因して、上記磁歪式トルクセンサ１６の出
力は更に当該出力軸１４の回転に同期して周期的
に変動する。そして、実際のトルク検出にあたつ
ては、第９図ａに示すような磁歪式トルクセンサ
１６からの出力信号を全波整流すると共にローパ
スフイルタによつて高周波成分を除去して例えば
第９図ｂに示すような波形になるよう処理し、こ
の信号ｄ（ｔ）に基づいて当該トルクを検出する
ことになる。上記第９図ｂに示す信号ｄ（ｔ）に
おいて、その直流成分が実際のトルクに対応した
ものである。

ここで、上記第９図ｂに示す信号ｄ（ｔ）に着
目すると、出力軸１４の回転に同期して同様の波
形が繰り返されることになるが、この周期的な変
動を除去するため、前述したような同期式適応フ
イルタを適用することが考えられる。

具体的には、例えば第８図に示すように、出力
軸１４に設けられている所定歯数のパーキングギ
ア１７を利用してこのパーキングギア１７の歯面
に対向近接させて電磁誘導式の回転センサ１８を
配置し、この回転センサ１８からの出力信号に基
づいて前述したような参照パルス信号ｘ（ｔ）を
得る。そして、信号処理装置２０内部の同期式適
応フイルタが当該参照パルス信号ｘ（ｔ）及び磁
歪式トルクセンサ１６からの検出信号に基づく第
９図ｂに示すような信号ｄ（ｔ）を入力し、目的
とする信号を得ようとするものである。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、第９図ｂに示すような直流レベルが
真の信号となり、この真の信号に周期的なノイズ
成分が重畳した信号を当該対象信号とした場合
に、従来の同期式適応手段を用いた周期性ノイズ
除去装置では、対象信号から真の信号が得られな
い。

それは、同期式適応手段が前述したように、ノ
イズ成分の作り出しに寄与する信号として当該ノ
イズ除去の過程で得られる目的の信号ｅ（ｔ）を
使用し、 y_k(i)＝y_k(i-1) ＋α・e_k(i-1) に従つて、順次ノイズ成分を作り出すことに起因
して、対象信号から本来のノイズ成分と共にその
直流成分までも除去されてしまうからである。

具体的にみると、対象信号ｄ（ｔ）が第１０図
に示すような場合（第９図ｂに示す波形と同様）、
位相ｋで作り出されるノイズ成分y_k(i)は、 y_k(i)＝y_k(i-1) ＋α・e_k(i-1) に従つてしだいに対象信号dk（ｉ）に近付いてゆ
き、それに伴なつて、 e_k(i)＝d_k(i)−y_k(i) に従つて得られる目的とする信号e_k(i)が“０”レ
ベルに近付いてゆくのである。

そこで、本発明の課題は、同期式適応フイルタ
を用いた周期性ノイズ除去装置において、対象信
号が直流レベルとなる真の信号に周期性ノイズが
重畳されたものであつても、極力周期性ノイズの
除去をすると共に真の直流レベルまで除去されな
いようにすることである。

［問題点を解決するための手段］本発明は、第１図に示すように、周期性ノイズ
を含む対象信号ｄ（ｔ）の当該周期性ノイズと周
期に関して相関のある参照パルスｘ（ｔ）に同期
して上記周期性ノイズの各位相でのノイズ成分ｙ
（ｔ）を順次修正して作り出してゆく同期式適応
手段１を有し、この同期式適応手段１から作り出
されたノイズ成分ｙ（ｔ）を上記対象信号ｄ（ｔ）
から減じて目的とする信号ｅ（ｔ）を得るように
した周期性ノイズの除去装置を前提としており、
当該周期性ノイズの除去装置において、上記技術
的課題を解決するための手段は、対象信号ｄ（ｔ）
の平均的なレベルを抽出する平均レベル抽出手段
２と、同期式適応手段１によりノイズ成分ｙ（ｔ）
を作り出すに際してその時点で得られている上記
目的とする信号ｅ（ｔ）から当該時点で上記平均
レベル抽出手段２により抽出されている対象信号
ｄ（ｔ）の平均レベルdmを減ずる減算手段３を備
え、この減算手段３からの出力信号を同期式適応
手段１におけるノイズ成分ｙ（ｔ）の作り出しに
寄与する信号としたものである。

［作用］平均レベル抽出手段２が対象信号ｄ（ｔ）の平
均レベルd_nを常時抽出している。そして、前述
と同様所定の位相ｋについて着目すると、同期式
適応手段１で作り出されたノイズ成分y_k(i)を上記
対象信号d_k(i)から減じて目的とする信号e_k(i)を得
る。即ち、 e_k(i)＝d_k(i)−y_k(i) となる。

上記の処理を他の位相についても順次行なえ
ば、同期式適応手段１によつて作り出されるノイ
ズ成分ｙ（ｔ）は、対象信号ｄ（ｔ）から当該対象
信号ｄ（ｔ）の平均的なレベルを減じたものに収
束していくことになる。

［発明の実施例］以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第２図は本発明に係る周期性ノイズの除去装置
の一例を示すブロツク図である。この例は、前述
したオートマチツクトランスミツシヨンにおける
トランスミツシヨン出力軸のトルク検出に係る装
置である。

第２図において、１６は磁歪式トルクセンサ、
１８は当該トルク検出の対象となる出力軸の回転
を検出する回転センサであり、この磁歪式トルク
センサ１６及び回転センサ１８は第８図に示すも
のと同様に設置されている。２０は磁歪式トルク
センサ１６及び回転センサ１８からの検出信号に
基づいてトルク検出に直接寄与する信号を作成す
る信号処理装置である。

上記信号処理装置２０の具体的構成について説
明すると、磁歪式トルクセンサ１６からの検出信
号（第９図ａに示すような波形）を増幅する交流
増幅回路２１、この交流増幅回路２１からの信号
を全波整流する全波整流回路２２、更に全波整流
回路２２からの信号の高周波成分を除去するロー
パスフイルタ２３を有する一方、回転センサ１８
からの検出信号を波形整形して矩形パルス信号に
変換する波形整形回路２４を有している。ここ
で、上記ローパスフイルタ２３から出力される信
号は第９図ｂに示すような波形となり、波形整形
回路２４からの矩形パルス信号はトランスミツシ
ヨンの出力軸が一回転するごとにパーキングギア
の歯数と同数Ｎの矩形出力となる。また、２５は
当該信号処理装置２０における主制御回路であ
り、この主制御回路２０はローパスフイルタ２３
からの信号を対象信号ｄ（ｔ）として、また波形
整形回路２４からの信号を参照パルス信号ｘ（ｔ）
として入力する。具体的には、CPU３０、ROM
３１、RAM３２を有すると共に、Ａ／Ｄ変換回
路、Ｄ／Ａ変換回路等で構成されるインタフエー
ス回路３３を有したものとなつており、全体とし
て同期式適応手段等の機能を備えている。２６は
上記ローパスフイルタ２３の出力となる対象信号
ｄ（ｔ）から主制御回路２５から出力されるノイ
ズ成分ｙ（ｔ）を減ずる加減算回路であり、この
加減算回路２６の出力が目的の信号ｅ（ｔ）とし
て当該信号処理装置２０の出力となる。尚、本発
明に係る平均レベル抽出手段及び減算手段は本実
施例において、主制御回路２５の機能として実現
されている。

次に、上記装置の作動について第３図に示す主
制御回路２５の処理フローに従つて説明する。

まず、波形整形回路２４を介したパルス信号及
びローパスフイルタ２３を介した対象信号は夫々
第４図ｘ（ｔ）及びｄ（ｔ）のようになつている。
そして、主制御回路２５（CPU３０）は上記パ
ルス信号ｘ（ｔ）を割り込み信号としており、当
該パルス信号ｘ（ｔ）が立ち上がるごとに第３図
に示す一連の処理を行なう。ここで、当該パルス
信号ｘ（ｔ）はトランスミツシヨンの出力軸が
１／Ｎ回転する毎に立ち上がり、当該信号が立ち
上がる各回転位置（位相）が第３図における添字
ｋに対応づけられる。

具体的処理についてみると、当該パルス信号の
割り込み時にサンプリングされる対象信号ｄ値を
Ａ／Ｄ変換して共通レジスタｄに格納する一方
（１−１）、RAM３２から前回同位置（位相）で
演算して記憶しておいたノイズ成分y_kを共通レジ
スタｙに読み出すと共に（１−２）、この共通レ
ジスタｙに格納したノイズ成分ｙをＤ／Ａ変換し
て出力する。（１−３）。

このようにノイズ成分ｙが主制御回路２５から
出力されると、このノイズ成分ｙは加減算回路２
６にてその時点での対象信号ｄ（ｔ）から減じら
れ、目的とする信号ｅが当該信号処理装置２０か
ら出力される。

更に主制御装置２５では、その後、上記加減算
回路２６からの出力（目的とする信号ｅ）と同様
のものを得るため、上記各共通レジスタｄ，ｙに
格納されている対象信号ｄ値及びノイズ成分ｙか
らその差ｅｅ＝ｄ−ｙを求める（１−４）。そして、この求めたｅ、共
通レジスタｙに格納されているノイズ成分ｙ、後
述するような演算にて求められた平均レベルd_n
に基づき、ｙ＋α・（ｅ−d_n）０＜α＜１に従つて、新たなノイズ成分が演算され、その演
算値が共通レジスタｙに新たに格納されると共に
（１−５）、上記RAM３２内のノイズ成分y_kが当
該レジスタｙに格納されたノイズ成分に書き換え
られる（１−６）。

上記のように当該回転位置（位相）で新たに演
算されたノイズ成分によりRAM３２のノイズ成
分y_kが書き換えられると、前述したステツプ（１
−５）の演算で使用すべき平均レベルd_nの抽出
処理に移行する。

レジスタWaには、上記のように出力軸が１／
Ｎ回転する毎に（位相360／Ｎ度ごと）サンプリ
ングされる対象信号ｄ値の過去一回転分（一周期
分）の和が格納されている。そして、当該位置
（位相）で対象信号ｄ値がサンプリングされると
（１−１）、前回同位置（位相）でサンプリングし
てRAM３２に記憶しておいた対象信号ｄ値をレ
ジスタWa内の和値から減ずると共に（２−１）、
その減じた値に当該新たにサンプリングした対象
信号ｄ値を加えてレジスタWaに格納する。これ
により、レジスタWaは常に過去一周期にサンプ
リングされた対象信号ｄ値の和が格納された状態
を保持する（第５図参照）。その後、新たにサン
プリングした対象信号ｄ値にてRAM３２内の対
象信号d_k値を書き換え（２−３）、上記レジスタ
Waに格納された和値を当該一周期のサンプリン
グ数Ｎで除して平均レベルd_nを算出する（３−
１）。即ち、この平均レベルd_nは対象信号ｄ（ｔ）
の過去一周期の平均値となる。

以後、主制御回路２５はパルス信号ｘ（ｔ）の
立ち上がり毎に、上記と同様、対象信号ｄ値のサ
ンプリング、ノイズ成分ｙの出力、ノイズ成分ｙ
の新たな作り出し、平均レベルd_nの抽出等の処
理を繰り返し行なう。そして、その過程で、上記
一連の処理が終了する毎に回転位置（位相）を示
すｋレジスタをインクリメントし、その値がＮに
達する毎に当該レジスタｋを“０”にリセツトす
る（３−１，３−２，３−３）。

上記のように、対象信号ｄ（ｔ）の過去一周期
の平均レベルd_nを求め、目的とする信号ｅ値か
らこの平均レベルd_nを減じた値（ｅ−d_n）及び
前回演算したノイズ成分ｙに基づき、ｙ＋α・（ｅ−d_n）に従つて、新たなノイズ成分ｙを演算するように
したため、主制御回路２５から出力されるノイズ
成分ｙ（ｔ）は第４図に示すようにしだいに真の
ノイズ成分に近づいてゆき、それに伴なつて、加
減算回路２６の出力、即ち、目的とする信号ｅ
（ｔ）は対象信号ｄ（ｔ）に含まれる真の信号（ト
ルクに対応した直流レベル）に収束していく（第
４図参照）。

その結果、当該信号処理装置２０から出力され
る信号に基づいてトランスミツシヨンの出力軸に
かかるトルクがほぼ時間遅れなしに検出できるこ
とになり、当該検出トルクに基づいてトルクコン
バータの制御が確実に行なえるようになる。

尚、対象信号ｄ（ｔ）の平均的レベルを抽出す
る手段は上記実施例に示したものに限らず、例え
ば、 d_n←（１−β） d_n＋β・ｄ β：０＜β １に従つて新たな平均レベルd_nを求めるようにし
た移動平均法を用いても良いし、また、対象信号
ｄ（ｔ）をアナログ的に処理してその平均レベル
を抽出するローパスフイルタを用いるようにして
も良い。

上記実施例では、回転体（トランスミツシヨン
の出力軸）に同期した周期性ノイズを除去するも
のであつたため、等間隔の参照パルス信号を比較
的容易に発生させることができたが、一般的に、
周期性ノイズの基本周波数しか捕獲できない場合
や、更に、高周波のパルス信号を発生させたい場
合には、PLL（Phase−Locked Loop）の利用が
有効である。

また、同期式適応フイルタも上記実施例のよう
にマイクロコンピユータ（主制御回路２５）で実
現する他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、シフト
レジスタ等の組み合わせで実現させることも可能
である。

［発明の効果］以上説明してきたように、本発明によれば、対
象信号として、所定の直流レベルに周期性ノイズ
が重畳したようなものを想定しても、同期式適応
手段によつて作り出されるノイズ成分は、真のノ
イズ成分に収束してゆくようになり、ノイズ除去
に際して真の直流レベルまで除去されてしまうと
いうことがなくなる。その結果、当該対象信号か
ら周期性ノイズを除いた真の信号を得ることが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロツク図、第２
図は本発明に係る周期性ノイズの除去装置を実現
する装置例を示すブロツク図、第３図は第２図に
おける主制御回路の処理フローを示すフローチヤ
ート、第４図は各信号の波形を示す信号波形図、
第５図はレジスタWaの状態を示す図、第６図は
従来の周期性ノイズの除去装置を示すブロツク
図、第７図は各信号の波形を示す信号波形図、第
８図はオートマチツクトランスミツシヨンにおけ
る出力軸のトルク検出を行なう装置の一例を示す
図、第９図は磁歪式トルクセンサからの出力信号
等の波形を示す信号波形図、第１０図は従来の装
置でのノイズ除去状態の一例を示す図である。１……同期式適応手段、２……平均レベル抽出
手段、３……減算手段、１６……磁歪式トルクセ
ンサ、１８……回転センサ、２５……主制御回
路、２６……加減算回路。

Claims

【特許請求の範囲】１周期性ノイズを含む対象信号の当該周期性ノ
イズと周期に関して相関のある参照パルスに同期
して上記周期性ノイズの各位相でのノイズ成分を
順次修正して作り出してゆく同期式適応手段を有
し、この同期式適応手段で作り出されたノイズ成
分を上記対象信号から減じて目的とする信号を得
るようにした周期性ノイズの除去装置において、対象信号の平均的なレベルを抽出する平均レベ
ル抽出手段と、同期式適応手段によりノイズ成分
を作り出すに際してその時点で得られている上記
目的とする信号から当該時点で上記平均レベル抽
出手段により抽出されている対象信号の平均レベ
ルを減ずる減算手段とを備え、この減算手段から
の出力信号を同期式適応手段におけるノイズ成分
の作り出しに寄与する信号としたことを特徴とす
る周期性ノイズの除去装置。