JPH0573074A - 能動型騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 騒音源の周波数特性変化にかかわらずピーク
のない平坦な消音特性を発揮することができる能動型騒
音制御装置を提供する。 【構成】 イグニッションスイッチをオン状態としてい
るエンジン回転状態で、エンジン回転数を算出し（ステ
ップＳ３）、このエンジン回転数をもとに目標値記憶テ
ーブルを参照して残留騒音レベルの目標値Ｔを算出し
（ステップＳ４）、この目標値と現在の残留騒音レベル
Ｅ即ち各残留騒音検出値ｅ₁ 〜ｅ₃ の自乗和Ｅとの音圧
誤差εを求め（ステップＳ５，Ｓ６）、この音圧誤差ε
をもとに収束係数記憶テーブルを参照して収束係数αを
設定し（ステップＳ７）、この収束係数αを用いて最急
降下法であるＬＭＳアルゴリズムにより適応ディジタル
フィルタ処理のフィルタ係数Ｗ_miを算出して制御音源で
あるラウドスピーカの出力を決定する（ステップＳ８〜
Ｓ１１）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、騒音源からの騒音に制
御音源で発生させた騒音抑制音を干渉させることにより
騒音を抑制する能動型騒音制御装置に係り、特に車両等
の加減速時における室内騒音の抑制効果を向上させるよ
うにした能動型騒音制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の能動型騒音制御装置とし
ては、例えば特許出願公表平１−５０１３４４号公報に
記載されているものがある。この従来例は、ラウドスピ
ーカから制御音を放音することにより、車室内に騒音源
から伝達される騒音を低減させる能動型騒音制御装置で
あって、車室内の残留騒音を複数のマイクロフォンで検
出すると共に、騒音源の任意に選択し得る高調波を含む
少なくとも一つの基準信号を発生させ、これら残留騒音
検出信号と基準信号とをプロセッサ／記憶ユニットに供
給することにより、基準信号を適応フィルタ処理してラ
ウドスピーカの駆動信号を形成するようにしている。こ
こで、適応フィルタ処理では、その第ｉ番目のフィルタ
係数Ｗ_mi(n＋1)を、ＬＭＳアルゴリズムに従って、複数
のマイクロフォンの検出信号Ｖ_ekの平均自乗和として設
定された評価関数Ｊを最小とするように、下記(1) 式に
従って順次更新するようにしている。

【０００３】 ここで、Ｗ_mi(n) は前回即ちｎ番目のサンプル時のフィ
ルタ係数、μは収束係数、Ｖ_ekはｋ番目のマイクロフォ
ン出力、ｘは騒音源に相関のある基準信号、Ｃ_km′はｍ
番目のスピーカとｋ番目のマイクロフォンとの間の実空
間伝達関数をモデル化したモデル空間伝達関数に対応す
る基フィルタ係数である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の能動型騒音制御装置にあっては、車両室内に設けら
れた制御音源としてのスピーカが固定してあると共に、
フィルタ係数を更新する場合の前記(1) 式における適応
フィルタが最適に収束する速度や、その際の安定性に関
与する収束係数μが固定値となっているため、騒音周波
数が変化すると乗員の耳近傍において本来打消し合うべ
き騒音と制御音の間で位相のズレが生じ、騒音低減効果
の小さい周波数域が発生する。即ち、車両室内の騒音の
低減効果は、図９に示すように、エンジンの回転数によ
って騒音レベルに複数のピークを生じることになる。こ
のため、加減速時においてエンジン回転数が騒音レベル
のピークとなる回転数を横切ると、急に騒音レベルが大
きくなって乗員に不快感を与えるという未解決の課題が
ある。

【０００５】これを解決するために、フィルタ係数更新
式における収束係数μを大きな値に設定して騒音レベル
の急変に対する収束を早めることが考えられるが、この
ように収束係数μを大きくすると、評価関数の最小点近
傍の消音限界に達したときに発散を生じ易くなり、異状
音の発生頻度が増大するという新たな課題が生じ、得策
とはいえない。

【０００６】そこで、この発明は、上記従来例の未解決
の課題に着目してなされたものであり、エンジンの回転
数の変化にかかわらず乗員に不快音を与えることのない
快適な音響空間を形成することが可能な能動型騒音制御
装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る能動型騒音制御装置は、図１に示す
ように、騒音源の騒音発生状態に応じた基準信号を発生
する基準信号発生手段と、該基準信号発生手段の基準信
号が適応フィルタ手段でフィルタ処理されて入力される
制御音源と、観測位置の残留騒音を検出する残留騒音検
出手段と、前記基準信号発生手段の基準信号と残留騒音
検出手段の残留騒音検出値とに基づいて収束係数を用い
た最急降下法によって前記適応フィルタ処理のフィルタ
係数を更新するフィルタ係数更新手段とを備えた能動型
騒音制御装置において、前記騒音源の周波数特性を検出
する周波数特性検出手段と、該周波数特性検出手段の周
波数特性検出値に基づいて残留騒音レベルの目標値を算
出する目標値算出手段と、該目標値算出手段で算出され
た目標値と前記残留騒音検出手段で検出された残留騒音
レベルとの音圧誤差を算出する音圧誤差検出手段と、少
なくとも前記音圧誤差が零から設定値に達するまでの間
音圧誤差の増加に応じて前記収束係数を増加させる収束
係数設定手段とを備えたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】この発明においては、車両等における室内の騒
音レベルの目標値をエンジン等の騒音源の周波数特性例
えば回転数の関数で表し、現在の回転数における目標値
と残留騒音レベルの間の音圧誤差を求め、この音圧誤差
に基づいて収束係数を決定し、この収束係数を用いて最
急降下法による適応ディジタルフィルタ処理のフィルタ
係数を更新することにより制御音源から出力する制御音
を制御する。このため、残留騒音レベルと目標値との音
圧誤差が小さいときには収束係数が小さいので、発散状
態となることを防止することができ、逆に音圧誤差が大
きいときには収束係数が大きく設定されることになり、
エンジン回転数の変化によって騒音レベルが目標値より
急増する場合に、その増加を効果的に抑制して、エンジ
ン回転数にかかわらずピークを生じることなく安定した
騒音減衰効果を発揮する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２は、本発明を４気筒エンジンを搭載した車両
に適用した場合の一実施例を示す概略構成図である。図
２において、１は車体であって、車室２の前方に騒音源
としての４気筒エンジン３が配置されている。車室２内
には、前部座席４Ｆ及び後部座席４Ｒが配設されている
と共に、例えばダッシュボードの下部及び後部座席４Ｒ
の後方側に制御音源としてのオーディオ信号を出力する
制御音源を兼ねるラウドスピーカ５ａ及び５ｂが配設さ
れ、さらに天井の前方、中央及び後方部に夫々残留騒音
検出手段としてのマイクロフォン６ａ，６ｂ及び６ｃが
配設されている。

【００１０】また、エンジン３には、クランク角センサ
７が取付けられ、このクランク角センサ７からクランク
軸が１８０度回転する毎に１サイクルの正弦波状信号で
なるクランク角検出信号Ｘ及び例えばクランク軸が１５
度回転する毎に１つの正弦波状信号でなるエンジン回転
数検出信号Ｅ_N が出力される。そして、マイクロフォン
６ａ〜６ｃから出力される残留騒音検出信号ｅ₁ 〜ｅ₃
がコントローラ１５に入力されると共に、クランク角セ
ンサ７のクランク角検出信号Ｘ，エンジン回転数検出信
号Ｅ_N 及びイグニッションスイッチ１０のスイッチ信号
もコントローラ１５に入力される。

【００１１】コントローラ１５は、図３に示すように、
クランク角検出信号Ｘが入力され、これをＡ／Ｄ変換し
て出力するＡ／Ｄ変換回路２１と、マイクロフォン６ａ
〜６ｃの残留騒音検出信号ｅ₁ 〜ｅ₃ を増幅する増幅器
２２ａ〜２２ｃと、これら増幅器２２ａ〜２２ｃの増幅
出力をＡ／Ｄ変換して出力するＡ／Ｄ変換回路２３ａ〜
２３ｃと、クランク角センサ７から出力されるエンジン
回転数検出信号Ｅ_N を波形整形してパルス信号とする波
形整形回路２４と、各Ａ／Ｄ変換回路２１，２３ａ〜２
３ｃの変換出力、波形整形回路２４の波形整形出力、及
びイグニッションスイッチ１０のスイッチ信号が入力さ
れるマイクロコンピュータ２６と、このマイクロコンピ
ュータ２６から出力されるラウドスピーカ５ａ，５ｂの
駆動信号ｙ₁ ，ｙ₂ をＤ／Ａ変換して出力するＤ／Ａ変
換回路２７ａ，２７ｂと、これらＤ／Ａ変換回路２７
ａ，２７ｂの出力が入力され、これらをマイクロコンピ
ュータ２６からの制御信号ＣＡで制御するアナログスイ
ッチ２８ａ，２８ｂと、これらアナログスイッチ２８
ａ，２８ｂから出力されるアナログ信号を増幅してラウ
ドスピーカ５ａ，５ｂに供給する増幅器２９ａ，２９ｂ
とを備えている。

【００１２】ここで、マイクロコンピュータ２６は、常
時、順次更新されるフィルタ係数Ｗ_miに基づいて基準信
号としてのエンジン回転数検出信号Ｘのたたみ込み演算
を行ってラウドスピーカ５ａ，５ｂに対する駆動信号ｙ
₁ ，ｙ₂ を算出する適応ディジタルフィルタ処理と、エ
ンジン回転数検出信号Ｘに基づきマイクロフォン及びス
ピーカ間の空間伝達関数の組合せ数に応じて、モデル化
したモデル空間伝達関数に対応するフィルタ係数でフィ
ルタ処理された基準信号ｒ_km（後述する(5) 式参照）を
生成するディジタルフィルタ処理と、このフィルタ処理
された基準信号ｒ_kmと残留騒音検出信号ｅ₁ 〜ｅ₃ とに
基づき適応ディジタルフィルタ処理におけるフィルタ係
数Ｗ_miをＬＭＳ（Least Mean Square ）アルゴリズムを
用いて更新するフィルタ係数更新処理とを実行する。

【００１３】ここで、マイクロコンピュータ２６の制御
原理を一般式を用いて説明する。今、第ｋ番目のマイク
ロフォン６ａ〜６ｃが検出した残留騒音検出信号をｅ_k
(n)、ラウドスピーカ５ａ及び５ｂからの制御音（二次
音）が無いときの第ｋ番目のマイクロフォン６ａ〜６ｃ
が検出した残留騒音検出信号をｅ_pt(n) 、第ｍ番目のラ
ウドスピーカ５ａ及び５ｂと第ｋ番目のマイクロフォン
６ａ〜６ｃとの間の伝達関数Ｈ_kmをＦＩＲ（有限インパ
ルス応答）関数で表したときの第ｊ番目（ｊ＝０，１，
２，──Ｉ_{c -} 1 ）の項に対応するフィルタ係数をＣ
_kmj ′、エンジン回転数検出信号をＸ(n) 、このエンジ
ン回転数検出信号Ｘ(n) を入力し第ｍ番目のラウドスピ
ーカ５ａ及び５ｂを駆動する適応ディジタルフィルタの
第ｉ番目（ｉ＝０，１，２，─Ｉ_F -1）の係数をＷ_miと
すると、下記(2) 式が成立する。

【００１４】 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、Ｋはマイクロフォン６ａ
〜６ｃの数（本実施例では３個）、Ｍはラウドスピーカ
５ａ及び５ｂの数（本実施例では２個）、Ｉ_C はＦＩＲ
ディジタルフィルタで表現されたフィルタ係数Ｃ_km′の
タップ数（フィルタ次数）、Ｉ_F は適応ディジタルフィ
ルタで表現されたフィルタ係数Ｗ_miのタップ数（フィル
タ次数）である。

【００１５】上記(2) 式中の右辺の「｛ΣＷ_mi・Ｘ(n-j
-i) ｝」（＝ｙ_m ）の項は、エンジン回転数検出信号Ｘ
を適応ディジタルフィルタ処理したときの出力を表し、
「ΣＣ_kmj ・｛ΣＷ_mi・Ｘ(n-j-i) ｝」の項は第ｍ番目
のスピーカ５ａ及び５ｂに入力された信号エネルギがこ
れらスピーカ５ａ及び５ｂから音響エネルギとして出力
され、車室内の空間伝達関数Ｃ_kmを経て第ｋ番目のマイ
クロフォン６ａ〜６ｃに到達したときの信号を表し、さ
らに「ΣΣＣ_kmj ・｛ΣＷ_mi・Ｘ(n-j-i) ｝」の右辺第
２項全体は、第ｋ番目のマイクロフォン６ａ〜６ｃ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、
第ｋ番目のマイクロフォン６ａ〜６ｃに到達する二次音
の総和を表す。

【００１６】次いで、評価関数Ｊを下記(3) 式のように
置く。 そして、本実施例では、ＬＭＳアルゴリズムを採用し、
評価関数Ｊを最小とするフィルタ係数Ｗ_miを求め、適応
ディジタルフィルタ処理の各フィルタ係数Ｗ_miを更新す
る。最急降下法であるＬＭＳアルゴリズムは、下記(4)
式で示すように、適応ディジタルフィルタ処理のフィル
タ係数としてｎ番目の値Ｗ_mi(n) を用い、平均自乗誤差
の勾配∂Ｊ／∂Ｗ_miを算出し、これをα倍して（ｎ＋
１）番目の値Ｗ_mi(n＋1)を求め、評価関数Ｊの値を小さ
くするように演算を実行する。

【００１７】 但し、 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係数であって、こ
の値が小さいとフィルタ係数の更新幅が少なくなり、騒
音抑制制御の安定性は増すが消音性能は減衰する。ま
た、この値が大きい程騒音を減衰させる消音性能は高く
なるが、大きすぎると騒音抑制制御は不安定となり発散
する可能性がある。

【００１８】そこで、本実施例では、収束係数αを設定
するために、マイクロコンピュータ２６に内蔵された記
憶装置のＲＯＭに、予めエンジン回転数と残留騒音レベ
ルの目標値との関係を表す図６の目標値記憶テーブルを
格納しておくと共に、この目標値と実際の騒音レベルと
の音圧誤差εと収束係数αとの関係を表す図７の収束係
数記憶テーブルを格納しておき、これら記憶テーブルを
参照して、収束係数αを決定する。ここで、目標値記憶
テーブルは、図６に示すように、エンジン回転数の増加
を乗員に感知させるために、残留騒音レベルの目標値Ｔ
がエンジン回転数Ｎの増加に伴ってなだらかな直線的に
増加するように設定されている。また、収束係数記憶テ
ーブルは、図７に示すように、音圧誤差εが零から所定
値ε₁ に達するまでの間収束係数αが指数関数的に増加
し、その後は音圧誤差εの増加にかかわらず収束係数α
が一定値となるように設定されている。

【００１９】すなわち、残留騒音レベルの目標値をシス
テムの消音限界内に取り、車室内の残留騒音が消音限界
に到達する前に収束係数αを小さくすることにより消音
性能を制御する。これにより、車室内の騒音はエンジン
回転数に対してピークを持たない平坦な特性とすること
が可能となる。また、前記(4) 式のβは発散抑制係数で
あり、制御音の出力を決めるマイナス項として計算され
る係数であって、発散を抑制する要素である。この値を
大きくすることにより適応デジタルフィルタ処理におけ
るフィルタ係数Ｗ_miが小さくなり、ラウドスピーカ５
ａ，５ｂに対する駆動信号ｙ_1,ｙ₂ の値が小さくなって
ラウドスピーカ５ａ，５ｂから出力される制御音の音圧
が小さくなる。

【００２０】このように、適応ディジタルフィルタ処理
におけるフィルタ係数Ｗ_mi(n+1) を、マイクロフォン６
ａ〜６ｃから出力される残留騒音検出信号ｅ₁(n)〜e
₃(n) とクランク角センサ７からのエンジン回転数検出
信号Ｘ(n) とエンジン回転数検出信号Ｘ(n) を適応ディ
ジタルフィルタ処理したときの出力ｙ_m (n) とに基づい
てＬＭＳアルゴリズムに従って順次更新することによ
り、入力される残留騒音検出信号ｅ₁(n)〜ｅ₃(n)を最小
とする駆動信号ｙ₁(n)及びｙ₂(n)が形成され、これらが
ラウドスピーカ５ａ及び５ｂに供給されて、これらから
出力される制御音によって車室２内の騒音が相殺され
る。

【００２１】次に、上記実施例の動作をマイクロコンピ
ュータ２６の処理手順を示す図４、図５のフローチャー
トを伴って説明する。なお、全体のシステムはキースイ
ッチがオン状態となったときに、電源が投入され、マイ
クロコンピュータ２６で図４に示すタイマ割込処理を所
定時間（例えば１msec）毎に実行する。なお、電源投入
時のメインプログラムによる初期化処理によって制御信
号ＣＡが“１”に設定され、これによりアナログスイッ
チ２８ａ，２８ｂによってマイクロコンピュータ２６か
ら出力される駆動信号ｙ_1,ｙ₂ がラウドスピーカ５ａ，
５ｂに接続されると共に、β更新カウンタＮがクリアさ
れ、リセットタイマＴがリセットされ、収束係数αが初
期値に、発散抑制係数βが“１”に夫々設定される。

【００２２】すなわち、ステップＳ１において、イグニ
ッションスイッチ１０のスイッチ信号を読込み、これが
オン状態であるか否かを判定する。この判定はエンジン
３が回転中であるか否かを判定するものであり、イグニ
ッションスイッチ１０がオフ状態であるときには、エン
ジン停止中であると判断してそのままタイマ割込処理を
終了し、イグニッションスイッチ１０がオン状態である
ときにはステップＳ２へ移行する。

【００２３】このステップＳ２では、残留騒音検出信号
ｅ₁ 〜ｅ₃ 及び基準信号Ｘ(n) を読込み、次いで、ステ
ップＳ３に移行して、クランク角センサ７からのエンジ
ン回転数検出信号Ｅ_N を読込んで、そのパルス間隔を計
測するか又は単位時間当たりのパルス数を計数してエン
ジン回転数を算出する。次いで、ステップＳ４に移行し
て、現在のエンジン回転数をもとに図６の目標値記憶テ
ーブルを参照して、車室内の騒音レベルの目標値Ｔを算
出する。

【００２４】次いで、ステップＳ５に移行して、下記
(6) 式に従って、車室内のマイクロフォン６ａ〜６ｃの
出力である残留騒音の音圧２乗和を算出して残留騒音レ
ベルＥを求める。 Ｅ＝ｅ₁ ²＋ｅ₂ ²＋ｅ₂ ² …………(6) 次いで、ステップＳ６において、ステップＳ４で算出し
た目標値ＴとステップＳ５で算出した残留騒音レベルＥ
との音圧誤差ε（＝Ｔ−Ｅ）を算出してからステップＳ
７に移行する。

【００２５】このステップＳ７では、ステップＳ６で求
めた音圧誤差εをもとに図７の収束係数記憶テーブルを
参照して収束係数αを決定する。次に、ステップＳ８で
は、前記(5) 式に対応するディジタルフィルタ処理を行
ってフィルタ処理された基準信号ｒ_kmを算出し、次いで
ステップＳ９に移行してステップＳ８で算出されたフィ
ルタ処理された基準信号ｒ_kmと残留騒音検出信号ｅ₁ 〜
ｅ₃ とに基づいて前記(4) 式の演算を行ってフィルタ係
数Ｗ_mi(n＋1)を算出し、次いでステップＳ１０に移行し
て算出されたフィルタ係数Ｗ_mi(n＋1)をもとに適応ディ
ジタルフィルタ処理を実行してラウドスピーカ５ａ，５
ｂに対する駆動信号ｙ₁ ，ｙ₂ を算出し、次いでステッ
プＳ１１に移行して算出した駆動信号ｙ₁ ，ｙ₂ をＤ／
Ａ変換回路２７ａ，２７ｂに出力し、次いでステップＳ
１２に移行して、発散抑制処理を実行してからタイマ割
込処理を終了して所定のメインプログラムにリターンす
る。

【００２６】発散抑制処理は、図５に示すように、先
ず、ステップＳ２０で、各ラウドスピーカ５ａ，５ｂを
駆動する駆動信号ｙ_1,ｙ₂ の出力の安定性を表すＷパワ
ーＷ_P が発散防止閾値Ａ以上になっているか否かを判断
し、Ｗ_P ＜Ａ未満であるときにはシステムが安定である
と判断してそのまま図４の処理に戻り、Ｗ_P ≧Ａである
ときにはシステムが不安定に近づいていると判断して、
ステップＳ２１に移行する。

【００２７】ここで、ＷパワーＷ_P の導出について説明
する。各ラウドスピーカに対する出力の一般式は次のよ
うに表される。 ここで、Ｗ_m0，Ｗ_m1は、ｍ番目のスピーカ出力信号の振
幅、位相を制御する適応ディジタルフィルタのフィルタ
係数であり、ｙ_m は適応ディジタルフィルタの出力であ
って、適応ディジタルフィルタのフィルタ係数と基準信
号Ｘ(n) との畳込みによって表される。

【００２８】(7) 式を、Ｚ変換すると、下記(8) 式にな
る。 Ｙ_m (Z) ＝Ｗ_m0・Ｘ(Z) ＋Ｗ_m1・Ｘ(Z) ・Ｚ^-1 ＝（Ｗ_m0＋Ｗ_m1・Ｚ^-1）Ｘ(Z) …………………(8) ここで、

【００２９】

【数１】

【００３０】ここで、ω＝２πｆ ：入力信号角周波数 Ｔ＝１／ｆ_sample ：サンプル周期 ｆ_sample ：サンプル周波数 この(9) 式で両辺のパワーをとると、下記(10)式にな
る。

【００３１】

【数２】

【００３２】この(10)式で、入力のパワーＸ_P はプログ
ラムで作り出しているため、実際に出力の不安定性をチ
ェックするために用いる量としては、適応ディジタルフ
ィルタのフィルタ係数から計算する下記(11)式を用いて
おり、これをＷパワーＷ_P と称している。 Ｗ_P ＝Ｗ_m0 ² ＋Ｗ_m1 ² ＋２・Ｗ_m0・Ｗ_m1cos(２πｆ／ｆ_sample) ……………………(11) ステップＳ２１では、β更新カウンタＮをインクリメン
トしてステップＳ２２へ移行する。ここでβ更新カウン
タＮは、騒音抑制制御中にＷパワーが発散防止閾値Ａ以
上になった回数を累積するカウンタであって、設定値Ｃ
回を越えたらシステムが不安定になったと見做しβを更
新する。

【００３３】ステップＳ２２では、リセットタイマＴが
スタートしたときにセットされるフラグ１がセットされ
ているか否かを判断し、フラグ１がセットされていれば
直接ステップＳ２５へ移行し、フラグ１がセットされて
いなければステップＳ２３へ移行してリセットタイマＴ
をスタートさせ、ステップＳ２４でフラグ１をセットし
てからステップＳ２５へ移行する。ここで、リセットタ
イマＴは、騒音抑制制御中にＷパワーが発散防止閾値Ａ
以上になった回数を累積する時間（例えば180秒）が設
定される。

【００３４】次いで、ステップＳ２５ではリセットタイ
マＴがタイムアップしたか否かを判断し、タイムアップ
したときにはステップＳ２６に移行してβ更新カウンタ
Ｎをクリアし、次いでステップＳ２７へ移行してフラグ
１をリセットしてから図４の処理に戻り、タイムアップ
していないときには、ステップＳ２９へ移行する。この
ステップＳ２９では、β更新カウンタＮのカウント数が
Ｃ回以上になったか否かを判断し、Ｃ回未満であればそ
のまま図４の処理に戻り、Ｃ回以上であればステップＳ
２９へ移行し、発散抑制係数βの値を２倍に更新して、
次いでステップＳ３０へ移行しβ更新カウンタＮをクリ
アし、次いでステップＳ３１へ移行して発散抑制係数β
の値が設定値Ｄ以上になったか否かを判断し、設定値Ｄ
未満であればそのまま図４の処理に戻り、設定値Ｄ以上
であればステップＳ３２へ移行して、論理値“１”の制
御信号ＣＡをアナログスイッチ２８ａ，２８ｂに出力し
てアナログスイッチ２８ａ，２８ｂをオフ状態とし、ラ
ウドスピーカ５ａ，５ｂからの制御音の放音を中止する
ことによりシステムを停止する。

【００３５】ここで、図４のステップＳ３の処理とクラ
ンク角センサ７とが周波数特性検出手段に対応し、ステ
ップＳ４の処理が目標値算出手段に対応し、ステップＳ
５及びＳ６の処理が音圧誤差検出手段に対応し、ステッ
プＳ７の処理が収束係数設定手段に対応する。したがっ
て、今、キースイッチがオフ状態で車両が駐車状態にあ
るとすると、コントローラ１５の電源が遮断されてお
り、騒音抑制制御処理の実行が停止されている。

【００３６】この状態からキースイッチをオン状態とす
ると、コントローラ１５に通電が開始され、このコント
ローラ１５で図４，図５の処理が実行される。このと
き、イグニションスイッチ１０がオフ状態を維持してい
るときには、エンジン３が停止中であり騒音を発生して
いないので、図４のタイマ割込処理が実行されたときに
ステップＳ１からそのままタイマ割込処理を終了するの
で、騒音抑制制御処理が実行されることはない。

【００３７】この状態で、イグニションスイッチ１０を
オン状態にして、エンジンを始動すると、図４のタイマ
割込処理が実行されたときに、騒音抑制制御処理を実行
開始する。この騒音抑制制御処理では、ステップＳ１を
経て、ステップＳ２でマイクロフォン６ａ〜６ｃの出力
である残留騒音検出信号ｅ₁ 〜ｅ₃ 及びクランク角セン
サ７からの基準信号Ｘ(n) を読込み、次いでステップＳ
３でクランク角センサ７からのエンジン回転数検出信号
を読込んでエンジン回転数を算出する。そして、この算
出された現在のエンジン回転数における残留騒音レベル
の目標値Ｔを、図６の目標値記憶テーブルを参照して算
出する。この目標値Ｔはシステムの消音限界内に設定さ
れている。次に残留騒音の音圧２乗和を算出し残留騒音
レベルＥを求め、この残留騒音レベルＥと目標値Ｔとの
差である音圧誤差εを求め、次いでこの音圧誤差εに基
づいて図７の収束係数記憶テーブルを参照して収束係数
αを設定する。

【００３８】このとき、エンジン回転数が略一定となる
定速走行状態では、適応フィルタ処理におけるフィルタ
係数Ｗ_miが略目標とする範囲内に収束することになり、
音圧誤差εが小さくなるので、収束係数αも小さい値と
なり、騒音抑制制御が安定領域となって発散状態となる
ことを防止することができる。この状態から、加減速走
行状態として、エンジン回転数が変動することにより、
残留騒音レベルＥが目標値Ｔより急増して、音圧誤差ε
が急増する状態となると、この音圧誤差εの急増によっ
て、図７の収束係数記憶テーブルを参照して収束係数α
を設定するときに、この収束係数αが指数関数的に大き
な値となるので、ステップＳ９における評価関数Ｊが最
小となるようにフィルタ係数を探索するフィルタ係数更
新処理でのフィルタ係数の収束速度を早くすることがで
き、音圧誤差εの急増を抑制することができ、その後収
束域に近づくとαが指数関数的に小さくなるので、発散
を伴うことなく短時間で騒音減衰効果を発揮することが
できる。この結果、図８に示すように、エンジン回転数
によって残留騒音レベルにピークが生じることなく、平
坦な制御特性を得ることができ、快適な音響空間を形成
することができる。しかも、エンジン回転数の増加に応
じて騒音レベルもなだらかに増加するので、車両の加減
速状態を乗員に認識させることができる。

【００３９】そして、このように設定された収束係数値
αを使用して、ＬＭＳアルゴリズムに従って適応ディジ
タルフィルタ処理におけるフィルタ係数Ｗ_miを順次更新
して、前述した(3) 式で表される評価関数Ｊが最小とな
るようにラウドスピーカ５ａ，５ｂに対する駆動信号ｙ
₁ ，ｙ₂ が算出され、これがＤ／Ａ変換回路２７ａ，２
７ｂ及びアナログスイッチ２８ａ，２８ｂを介してラウ
ドスピーカ５ａ，５ｂに供給される。このため、ラウド
スピーカ５ａ，５ｂから駆動信号ｙ₁ ，ｙ₂ に応じた制
御音が放音され、これが騒音と干渉することにより、評
価関数Ｊ即ちマイクロフォン６ａ〜６ｃの残留騒音検出
信号ｅ₁ 〜ｅ₃ の自乗和と駆動信号ｙ_1,ｙ₂ の自乗和と
の和が最小となるように消音制御される。

【００４０】以上の騒音抑制処理に引き続いて図４のス
テップＳ１２で発散抑制処理が実行される。この発散抑
制処理では、図５に示すように、先ず、ステップＳ２０
において各ラウドスピーカ５ａ，５ｂを駆動する駆動信
号ｙ_1,ｙ₂ の出力の安定性を表すＷパワーが発散防止閾
値Ａ以上であるか否かを判定する。ここで、発散防止閾
値Ａとは、Ｗパワーが発散防止閾値Ａ未満の値である場
合はシステムは安定に動作しており、Ｗパワーが発散防
止閾値Ａ以上の値である場合はシステムが不安定に近づ
きつつあると判断する閾値である。

【００４１】したがって、今、騒音抑制制御が正常に行
われているとすると、Ｗパワーは発散防止閾値Ａ未満と
なるので、安定状態であると判断して、そのまま図４の
処理に戻る。ところが、騒音抑制制御が不安定状態に近
づきつつあると、Ｗパワーが発散防止閾値Ａ以上となる
ため、ステップＳ２１に移行してβ更新カウンタＮをイ
ンクリメントし、次いで、ステップＳ２２〜Ｓ２４にお
いてリセットタイマＴが計時中でなければ計時を開始す
る。そしてステップＳ２５でリセットタイマＴがタイム
アップしたか否かを判断する。このように、リセットタ
イマＴを設けたのは、発散以外の例えば外部雑音の混入
等でＷパワーが大きくなったときに発散と誤判断するの
を防止するためにβ更新カウンタＮを累積する時間を区
切るためである。

【００４２】したがって、リセットタイマＴがタイムア
ップしていれば、ステップＳ２６でβ更新カウンタＮを
クリアし、ステップＳ２７でリセットタイマＴが計時中
セットされているフラグ１をリセットしてリターンす
る。一方、リセットタイマＴがタイムアップしていなけ
れば、ステップＳ２８でＷパワーが発散防止閾値Ａ以上
となった回数をβ更新カウンタＮがＣ回カウントしたか
否か判断する。すなわち、Ｃ回以上をカウントした場合
システムが不安定になったものと見做している。したが
って、Ｃ回未満であれば未だ不安定ではないので、その
まま図４の処理に戻り、Ｃ回以上であればシステムが不
安定状態となったのであるから、ステップＳ２９で発散
抑制係数βを現在値の２倍に更新して（β＝β×２）、
ラウドスピーカ５ａ，５ｂの出力を小さくするようにす
る。次に、ステップＳ３０でβ更新カウンタＮをクリア
し、ステップＳ３１で発散抑制係数βの値が設定値Ｄ以
上になったか否かを判断する。発散抑制係数βの値が設
定値Ｄ未満であれば、そのままリターンする。発散抑制
係数βの値が設定値Ｄ以上になった場合は、発散状態と
判断してステップＳ３２に移行して直ちにラウドスピー
カ５ａ，５ｂからの放音を中止し騒音抑制制御を停止す
る。

【００４３】このように、発散抑制処理は、リセットタ
イマＴ及びβ更新カウンタＮを設け、β更新カウンタＮ
がスタートしてから一定時間内にβ更新カウンタＮをク
リアするようにしているので、長時間にわたって散発的
に発生する適応ディジタルフィルタ処理におけるフィル
タ出力の増大で発散抑制係数βを更新することがなく、
また、適応ディジタルフィルタ処理におけるフィルタ出
力が頻繁に大きくなるような場合において発散を抑えな
ければならないときには有効に発散抑制係数βを更新す
ることができる。

【００４４】なお、上記実施例においては、騒音レベル
目標値Ｔがエンジン回転数の増加に伴って増加する場合
について説明したが、これに限定されるものではなく、
騒音レベル目標値はエンジン回転数にかかわらず一定値
としたり、エンジン回転数の増加に伴って減少させるよ
うにすることもできる。また、上記実施例においては、
音圧誤差に対する収束係数αを所定設定値ε₁ までは指
数関数的に増加させ、所定設定値ε₁ を越えたときに一
定値とする場合について説明したが、これに限らず、所
定設定値ε₁ までの間は比較的急峻な直線に沿って増加
し、所定値ε₁ を越えたときになだらかな直線に沿って
増加するようにしてもよく、極端な場合には、収束係数
αを大小２つの値として、これを所定設定値ε₁ の前後
で切換えるようにしてもよい。

【００４５】さらに、上記実施例においては、制御音源
としてラウドスピーカを適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、振動子を適用する
こともでき、また残留騒音検出手段としてのマイクロフ
ォンも加速度振動センサを適用することもできる。さら
にまた、ラウドスピーカ及びマイクロフォンの設置数は
上記実施例に限定されるものではなく、１以上の任意数
とすることができる。

【００４６】また、上記実施例ではエンジン騒音を抑制
する場合について説明したが、これに限定されるもので
はなく、車輪に路面からの振動入力を検出してロードノ
イズを抑制したり、窓ガラスの振動を検出して風切り音
を抑制したりすることができ、これらの複合音を抑制す
ることもできる。さらに、上記実施例では、マイクロコ
ンピュータ２６で、適応ディジタルフィルタ処理、モデ
ル空間伝達関数に応じたフィルタ係数のディジタルフィ
ルタ処理を行う場合について説明したが、これらに代え
て独立した適応ディジタルフィルタ及びディジタルフィ
ルタを適用することもできる。

【００４７】さらにまた、上記実施例では本発明を車両
に適用した場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、航空機の室内の騒音低減の場合等にも適
用できる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る能動
型騒音制御装置によれば、車両室内の騒音レベルの目標
値を回転騒音源の回転数の関数で表し、現在の回転数に
おける目標値と残留騒音レベルの間の音圧誤差を求め、
この音圧誤差に基づいて、収束係数を少なくとも音圧誤
差が所定設定値に達するまでの間音圧誤差の増加に伴っ
て大きくなる値に設定し、この収束係数を用いて最急降
下法により適応ディジタルフィルタのフィルタ係数を算
出して制御音源で発生する制御音による騒音の低減効果
を自動制御するようにしたので、適応フィルタ係数の発
散を防止しながら目標値に短時間で収束させることが可
能となり、回転数によって生じる騒音レベルのピークを
抑制して、回転数にかかわらず平坦な騒音減衰特性を発
揮することができ、快適な音響空間を形成することがで
きる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示す機能ブロック図であ
る。

【図２】実施例の概略構成図である。

【図３】実施例のコントローラのブロック図である。

【図４】実施例のフローチャートである。

【図５】実施例のフローチャートである。

【図６】エンジン回転数と残留騒音レベルの目標値との
関係を示す特性線図である。

【図７】音圧誤差と収束係数αとの関係を示す特性線図
である。

【図８】実施例のエンジン回転数と騒音レベルとの関係
を示す特性線図である。

【図９】従来例のエンジン回転数と騒音レベルとの関係
を示す特性線図である。

【符号の説明】

２ 車室 ３ エンジン ５ａ，５ｂ ラウドスピーカ ６ａ〜６ｃ マイクロフォン ７ クランク角センサ １０ イグニッションスイッチ １５ コントローラ ２６ マイクロコンピュータ ２８ａ，２８ｂ アナログスイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 騒音源の騒音発生状態に応じた基準信号
   を発生する基準信号発生手段と、該基準信号発生手段の
   基準信号が適応フィルタ手段でフィルタ処理されて入力
   される制御音源と、観測位置の残留騒音を検出する残留
   騒音検出手段と、前記基準信号発生手段の基準信号と残
   留騒音検出手段の残留騒音検出値とに基づいて収束係数
   を用いた最急降下法によって前記適応フィルタ処理のフ
   ィルタ係数を更新するフィルタ係数更新手段とを備えた
   能動型騒音制御装置において、前記騒音源の周波数特性
   を検出する周波数特性検出手段と、該周波数特性検出手
   段の周波数特性検出値に基づいて残留騒音レベルの目標
   値を算出する目標値算出手段と、該目標値算出手段で算
   出された目標値と前記残留騒音検出手段で検出された残
   留騒音レベルとの音圧誤差を算出する音圧誤差検出手段
   と、少なくとも前記音圧誤差が零から設定値に達するま
   での間音圧誤差の増加に応じて前記収束係数を増加させ
   る収束係数設定手段とを備えたことを特徴とする能動型
   騒音制御装置。