JPH06209232A - Synchronous filter device - Google Patents
Synchronous filter deviceInfo
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- JPH06209232A JPH06209232A JP4310444A JP31044492A JPH06209232A JP H06209232 A JPH06209232 A JP H06209232A JP 4310444 A JP4310444 A JP 4310444A JP 31044492 A JP31044492 A JP 31044492A JP H06209232 A JPH06209232 A JP H06209232A
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- synchronous
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車の車室内
の振動あるいは騒音のようにエンジンに同期したノイズ
を打ち消すような場合に用い、その周期性ノイズをその
ノイズと同期をとりながら消去していく同期式フィルタ
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for canceling noise synchronized with an engine, such as vibration or noise in the interior of an automobile, and eliminates the periodic noise in synchronization with the noise. The present invention relates to a progressive synchronous filter device.
【0002】[0002]
【従来の技術】同期式フィルタ装置は、周期性ノイズを
その周期と同期を取りながら消去していくためにノイズ
の周期が変わってもそれに適応して対応し、さらに例え
ばデジタル信号処理回路(以降、DSPとする。)で構
成した場合、通常のFIR(Finite Respo
nse Filter)のようにフィルタ演算に多くの
積和演算を必要とせず、非常にシンプルに構成できるの
で、特に周期性ノイズを打ち消すフィルタとして広く使
用されている。2. Description of the Related Art A synchronous filter device eliminates periodic noise in synchronization with its period, so that even if the period of noise changes, it adapts to it, and for example, a digital signal processing circuit (hereinafter , DSP), a normal FIR (Finite Respo)
(nse Filter) does not require a lot of sum-of-products calculation for filter calculation and can be configured very simply, so that it is widely used as a filter for canceling periodic noise.
【0003】以下、従来の同期式フィルタ装置について
図面を参照しながら説明する。 図4は従来の同期式フ
ィルタ装置の概略ブロック図を示すものである。図4に
おいて、41はパルス生成器、42は同期式フィルタ、
43はフィルタ係数補正手段である。A conventional synchronous filter device will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic block diagram of a conventional synchronous filter device. In FIG. 4, 41 is a pulse generator, 42 is a synchronous filter,
Reference numeral 43 is a filter coefficient correction means.
【0004】次に、上記従来の同期式フィルタ装置の動
作について説明する。図4において、パルス生成器41
は、入力された周期性ノイズの周期を同期式フィルタ4
2のタップ数Nで分割し、入力ノイズの周期内にちょう
どN個のサンプリングを行なえるようにパルスを発生す
る。ノイズの周期が変動した場合も、その周期の変動に
応じてパルス周期も変動するようにする。同期式フィル
タ42は、パルス生成器41で生成されたパルスに同期
させて、フィルタのタップの値を順々に出力していくフ
ィルタである。例えば、DSPで実現するならばタップ
長だけのメモリで構成される。フィルタの最後まで出力
したら再びフィルタの最初のタップに戻って出力する。
同期式フィルタ42の出力は、周期性ノイズと加算さ
れ、その加算誤差に基づきフィルタ係数補正手段43で
この加算誤差を小さくするように、同期式フィルタ42
の対応するタップの値を更新していく。例えば、時刻
k、フィルタのタップ数Nのとき、対応するタップ係数
の位置jは、次式(1)で表わすことができる。Next, the operation of the above conventional synchronous filter device will be described. In FIG. 4, a pulse generator 41
Is the synchronous filter 4 for the period of the input periodic noise.
It is divided by the tap number N of 2 and pulses are generated so that exactly N samplings can be performed within the period of the input noise. Even when the noise cycle fluctuates, the pulse cycle also fluctuates according to the fluctuation of the cycle. The synchronous filter 42 is a filter that sequentially outputs the tap values of the filter in synchronization with the pulse generated by the pulse generator 41. For example, if it is realized by a DSP, it is composed of a memory having a tap length only. After outputting to the end of the filter, it returns to the first tap of the filter and outputs.
The output of the synchronous filter 42 is added to the periodic noise, and the synchronous filter 42 is configured to reduce the addition error by the filter coefficient correction means 43 based on the addition error.
The value of the corresponding tap of is updated. For example, when the time is k and the number of filter taps is N, the position j of the corresponding tap coefficient can be expressed by the following equation (1).
【0005】 j=k mod N(mod N はNを法とする整数値)・・・(1) ここで、時刻kでのタップ係数をWk、加算誤差をe
(k)、ゲインに相当するステップサイズパラメータを
uとすると、タップ係数Wkは、次式(2)で表わすこ
とができる。J = k mod N (mod N is an integer value modulo N) (1) where the tap coefficient at time k is Wk and the addition error is e
(K), where u is a step size parameter corresponding to the gain, the tap coefficient Wk can be expressed by the following equation (2).
【0006】 Wk(j)=Wk−N(j)+2ue(k) ・・・(2)Wk (j) = Wk−N (j) + 2ue (k) (2)
【0007】以上のような動作によって、周期的なノイ
ズを打ち消す同期式フィルタ装置を実現することができ
る。(例えば、コロナ社 CAI ディジタル信号処
理、小畑秀文著、134ページ−136ページ、または
計測自動制御学会論文集、第19巻第3号34ページ〜
39ページ、「同期式適応フィルタ」参照)By the above operation, it is possible to realize a synchronous filter device that cancels periodic noise. (For example, CAI Digital Signal Processing, Corona Publishing Co., Ltd., Hidefumi Obata, pp. 134-136, or Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, Vol. 19, No. 3, p. 34-
(See "Synchronous adaptive filter" on page 39)
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、ランダムノイズのような周期性を乱す
外乱が入力に加算されて入ってくると、その影響で同期
式フィルタの各係数の値が乱れて誤差が累積するので、
ステップサイズパラメータすなわち1回のフィルタタッ
プ係数更新のゲインを大きく設定することはできない。
逆に、ゲインを抑えてしまうと、例えば周期性ノイズの
振幅が変わったときには、ゲインが小さいのでフィルタ
の対応が遅く、過渡状態での収束性能が悪くなってしま
うという問題点があった。However, in the above configuration, when a disturbance such as random noise that disturbs the periodicity is added to the input and enters, the value of each coefficient of the synchronous filter is affected. And the error accumulates, so
The step size parameter, that is, the gain of one filter tap coefficient update cannot be set to a large value.
On the contrary, if the gain is suppressed, there is a problem that, for example, when the amplitude of the periodic noise changes, the gain is small, so that the filter response is slow and the convergence performance in the transient state deteriorates.
【0009】本発明は、上記課題に鑑み、外乱による誤
動作を極力抑えつつ、しかも周期性ノイズに対する過渡
特性を向上させることのできる優れた同期式フィルタ装
置を提供することを目的とするものである。In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an excellent synchronous filter device capable of improving transient characteristics against periodic noise while suppressing malfunction due to disturbance as much as possible. .
【0010】[0010]
【課題を解決する手段】上記課題を解決するために、本
発明の同期式フィルタ装置は、ノイズの周期性に着目し
て、その周期において消したい波形と同期式フィルタの
出力波形との誤差の2乗和を最小とするようにフィルタ
全体のゲインを一率に変える手段を新たに付加したもの
である。In order to solve the above problems, the synchronous filter device of the present invention pays attention to the periodicity of noise and considers the error between the waveform to be erased and the output waveform of the synchronous filter in that period. A means for changing the gain of the entire filter to a single rate so as to minimize the sum of squares is newly added.
【0011】[0011]
【作用】本発明は、上記構成によって、外乱の影響が少
なく、周期性ノイズに対する過渡特性を向上させた同期
式フィルタを実現することができる。The present invention can realize a synchronous filter which is less affected by disturbance and has improved transient characteristics with respect to periodic noise.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図1は本発明の第1の実施例におけ
る同期式フィルタ装置の概略ブロック図である。図1に
おいて、11はパルス生成器、12は同期式フィルタ、
13はフィルタ係数補正手段、14は周期パルス発生手
段、15はフィルタゲイン補正手段である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a schematic block diagram of a synchronous filter device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 11 is a pulse generator, 12 is a synchronous filter,
Reference numeral 13 is a filter coefficient correcting means, 14 is a periodic pulse generating means, and 15 is a filter gain correcting means.
【0013】次に、上記第1の実施例における同期式フ
ィルタ装置の動作について説明する。図1において、パ
ルス生成器11は、入力された周期性ノイズの周期を同
期式フィルタ12のタップ数Nで分割し、入力ノイズの
周期内にちょうどN個のサンプリングを行なえるように
パルスを発生する。ノイズの周期が変動した場合も、そ
の周期の変動に応じてパルス周期も変動するようにす
る。同期式フィルタ12は、パルス生成器11で生成さ
れたパルスに同期させて、同期式フィルタ12のタップ
の値を順々に出力していく。例えば、DSPで実現する
ならばタップ長だけのメモリで構成される。同期式フィ
ルタ12の最後まで出力したら再び最初のタップに戻っ
て出力する。同期式フィルタ12の出力は、周期性ノイ
ズと加算され、その加算誤差に基づいてフィルタ係数補
正手段13でこの加算誤差が小さくなるように、同期式
フィルタ12の対応するタップの値を更新していく。例
えば、時刻k、フィルタのタップ数Nのとき、前記式
(1)のようにしてタップ係数の位置jを決め、時刻k
でのタップ係数をWk、加算誤差をe(k)、ゲインに
相当するステップサイズパラメータをuとすると、前記
式(2)で表わされる関係によって更新する。Next, the operation of the synchronous filter device according to the first embodiment will be described. In FIG. 1, a pulse generator 11 divides the cycle of the input periodic noise by the number N of taps of the synchronous filter 12, and generates a pulse so that exactly N samplings can be performed within the cycle of the input noise. To do. Even when the noise cycle fluctuates, the pulse cycle also fluctuates according to the fluctuation of the cycle. The synchronous filter 12 synchronizes with the pulse generated by the pulse generator 11 and sequentially outputs the tap values of the synchronous filter 12. For example, if it is realized by a DSP, it is composed of a memory having a tap length only. When the synchronous filter 12 has been output to the end, it returns to the first tap and outputs. The output of the synchronous filter 12 is added to the periodic noise, and the value of the corresponding tap of the synchronous filter 12 is updated so that the addition error is reduced by the filter coefficient correction means 13 based on the addition error. Go. For example, when the time is k and the number of filter taps is N, the position j of the tap coefficient is determined as in the equation (1), and the time k
Let Wk be the tap coefficient, the addition error be e (k), and the step size parameter corresponding to the gain be u.
【0014】次に、入力波形である周期性ノイズの値
と、同期式フィルタ12の出力の値を一周期分記憶して
おき、周期パルス発生手段14によって周期性ノイズの
1周期に1回発生させたパルスが入るごとに規定のアル
ゴリズムを用い、同期式フィルタ12のNタップに一率
のゲインgを乗じたと仮定したときのフィルタの出力波
形と入力ノイズ波形との差の2乗の1周期の和に対し、
その和が最小となるように上記ゲインgを決定する。フ
ィルタゲイン補正手段15は、ゲインgを上記のように
決定し、同期式フィルタ2の各タップに一率に乗じて、
新たなタップ係数とする。Next, the value of the periodic noise which is the input waveform and the value of the output of the synchronous filter 12 are stored for one cycle, and the periodic pulse generating means 14 generates the periodic noise once for each cycle. The specified algorithm is used every time a pulse is input, and one cycle of the square of the difference between the output waveform of the filter and the input noise waveform when it is assumed that N taps of the synchronous filter 12 are multiplied by a gain g For the sum of
The gain g is determined so that the sum becomes the minimum. The filter gain correction means 15 determines the gain g as described above, multiplies each tap of the synchronous filter 2 by one rate, and
Use a new tap coefficient.
【0015】このように、上記第1の実施例によれば、
入力ノイズの振幅が変化しても、周期的な波形が相似で
ある限り、ゲインの変化に1周期の遅れはあるものの着
実に対応することができるので、周期性ノイズの過渡特
性を向上することができる。また、非周期性ノイズが入
った場合のために、前記式(2)に示すステップサイズ
パラメータ、すなわち1回のフィルタタップ係数更新の
ゲインを小さく設定していても、上記ゲインgはステッ
プパラメータとは無関係に決定できるので、収束速度が
上げられるという利点もある。As described above, according to the first embodiment,
Even if the amplitude of the input noise changes, as long as the periodic waveforms are similar, it is possible to respond steadily to the change in gain, although there is a delay of one period, so improve the transient characteristics of periodic noise. You can In addition, even when the step size parameter shown in the equation (2), that is, the gain for one filter tap coefficient update is set to a small value due to the case where non-periodic noise is included, the gain g remains the step parameter. Can be determined irrelevant, which has the advantage of increasing the convergence speed.
【0016】次に、上記第1の実施例に使用したゲイン
決定のアルゴリズムについて説明する。離散時間iでの
入力ノイズをAi、同期式フィルタ12の出力をBiと
する。1周期の間に同期式フィルタ12はNタップ分出
力し、タップに一率ゲインgを乗じたと仮定したときの
フィルタで構成される波形と入力ノイズ波形との差の2
乗の1周期の和を取り、その平均が最小となるように上
記ゲインgを決定するとした場合、次式(3)が成り立
つ。Next, the gain determination algorithm used in the first embodiment will be described. It is assumed that the input noise at the discrete time i is Ai and the output of the synchronous filter 12 is Bi. The synchronous filter 12 outputs N taps in one cycle, and the difference between the waveform formed by the filter and the input noise waveform is 2 when the tap is multiplied by the one-rate gain g.
If the gain g is determined so that the sum of one cycle of the power of two is taken and the average thereof is minimized, the following expression (3) is established.
【0017】[0017]
【数1】 式(3)を満たすようなgが決定できたなら、そのgを
用いて、1周期ごとに式(4)のように同期式フィルタ
12のタップの値を更新していく。 Wi=Wi*g(i=1,...,N) ・・・(4) ここで、式(3)の左辺を改めてfと置くと、次式
(5)のようになる。[Equation 1] If g that satisfies Expression (3) can be determined, the tap value of the synchronous filter 12 is updated for each cycle as in Expression (4) using g. Wi = Wi * g (i = 1, ..., N) (4) Here, if the left side of the equation (3) is replaced with f, the following equation (5) is obtained.
【0018】[0018]
【数2】 そして、式(5)を満たすgのとき、fはgに対して極
小値かつ最小値となるので、fのgに対する偏微分は0
となり、式(6)が成り立つ。 ∂f/∂g=O ・・・(6) 次に式(6)に式(5)を代入してgについて整理する
と、式(7)のようになる。[Equation 2] Then, when g that satisfies the expression (5), f is a minimum value and a minimum value with respect to g, and therefore the partial differential of f with respect to g is 0.
Then, the equation (6) is established. ∂f / ∂g = O (6) Next, substituting the equation (5) into the equation (6) and rearranging about g gives the equation (7).
【0019】[0019]
【数3】 よって、式(7)に従ってgを決定すれば、タップに一
率ゲインgを乗じたと仮定したときのフィルタで構成さ
れる波形と入力ノイズ波形との差の2乗の1周期の和に
対し、その値が最小となるようにすることができる。[Equation 3] Therefore, if g is determined according to the equation (7), for the sum of one cycle of the square of the difference between the waveform formed by the filter and the input noise waveform, assuming that the tap is multiplied by the one-rate gain g, Its value can be minimized.
【0020】また、AiとBiとの差をeiとすると、
式(8)が成り立つ。 Ai=Bi+ei ・・・(8) これを式(7)に代入して式(9)を得る。仮に、入力
ノイズAiが測定できず、Biとeiしか測定できない
場合でも、式(9)により、ゲインgを決定することが
できるという利点がある。If the difference between Ai and Bi is ei,
Expression (8) is established. Ai = Bi + ei (8) Substituting this into equation (7), equation (9) is obtained. Even if the input noise Ai cannot be measured and only Bi and ei can be measured, there is an advantage that the gain g can be determined by the equation (9).
【0021】[0021]
【数4】 [Equation 4]
【0022】次に、本発明の第2の実施例について図2
を用いて説明する。図2において、21はパルス生成
器、22は同期式フィルタ、23はフィルタ係数補正手
段、24は周期パルス発生手段、25はフィルタゲイン
補正手段、26は伝達関数Pを有して電気信号を振動出
力に変換するアクチュエータ、27は制御補償フィル
タ、28は伝達関数Pを有するアクチュエータ模擬伝達
関数フィルタ、29はGセンサ等の機械的振動を電気信
号に変換する振動−電気信号変換手段、30は伝達関数
Rを有するアクチュエータ模擬伝達関数フィルタであ
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Will be explained. In FIG. 2, 21 is a pulse generator, 22 is a synchronous filter, 23 is a filter coefficient correction means, 24 is a periodic pulse generation means, 25 is a filter gain correction means, and 26 is a transfer function P and vibrates an electric signal. An actuator for converting into an output, 27 is a control compensation filter, 28 is an actuator simulated transfer function filter having a transfer function P, 29 is a vibration-electric signal converting means for converting mechanical vibration of a G sensor or the like into an electric signal, and 30 is a transfer. 3 is an actuator simulated transfer function filter having a function R.
【0023】次に、上記第2の実施例の動作について説
明する。図2において、アクチュエータ模擬伝達関数フ
ィルタ28はアクチュエータ26の伝達特性Pを模擬し
たもので、その内部には、パルス生成器21のパルスの
サンプリング周期にサンプリング変換したインパルス応
答(伝達特性P)が生成される。フィルタ係数補正手段
23は、振動−電気信号変換手段29の出力として得ら
れる入力ノイズとアクチュエータ26の出力との加算誤
差に、アクチュエータ模擬伝達関数28の出力でアクチ
ュエータ26による遅れを補償し、その補償した出力で
同期式フィルタ22のタップ係数を補正する。具体的に
は、時刻k、フィルタのタップ数Nのとき、式(1)で
タップ係数の位置jを決め、時刻kでのm番目タップ係
数をWk(m)、加算誤差をek、アクチュエータ模擬
伝達関数フィルタ28で生成されたインパルス応答をc
(m) (m=1,..,N)、ゲインに相当するステ
ップサイズパラメータをuとすると、フィルタの更新式
は、次式(10)のようになる。 Wk+1(m)=Wk(m)+2*u*ek*c(j−m+1)(m=1 ,...,N) ・・・(10) 例えば、Filtered−Xと呼ばれるアルゴリズム
がこの内容に相当する。このときは制御補償フィルタ2
7の伝達特性Rは、単なる1で構わない。Next, the operation of the second embodiment will be described. In FIG. 2, the actuator simulated transfer function filter 28 simulates the transfer characteristic P of the actuator 26, and the impulse response (transfer characteristic P) sampled and converted into the pulse sampling period of the pulse generator 21 is generated therein. To be done. The filter coefficient correction means 23 compensates the delay due to the actuator 26 with the output of the actuator simulated transfer function 28 to the addition error between the input noise obtained as the output of the vibration-electrical signal conversion means 29 and the output of the actuator 26, and the compensation thereof. The tap coefficient of the synchronous filter 22 is corrected by the output. Specifically, at time k and the number of filter taps N, the position j of the tap coefficient is determined by equation (1), the m-th tap coefficient at time k is Wk (m), the addition error is ek, and the actuator simulation is performed. The impulse response generated by the transfer function filter 28 is c
(M) (m = 1, ..., N), where u is the step size parameter corresponding to the gain, the update formula of the filter is expressed by the following formula (10). Wk + 1 (m) = Wk (m) + 2 * u * ek * c (j-m + 1) (m = 1, ..., N) (10) For example, an algorithm called Filtered-X has this content. Equivalent to. At this time, the control compensation filter 2
The transfer characteristic R of 7 may be simply 1.
【0024】また、アクチュエータ模擬伝達関数フィル
タ28で説明したような補正をする代わりに、制御補償
フィルタ27でアクチュエータ26の逆関数(R=1/
P)に相当する伝達関数を構成してもよく(実際は発振
防止のため、R=Y/P,Yは位相補償用の伝達関数と
構成することが多い。)、そのときは、フィルタ係数補
正手段23は、例えば、第1の実施例と同じように式で
同期式フィルタ22を補正すればよい。Further, instead of performing the correction as described for the actuator simulated transfer function filter 28, the inverse function (R = 1 / R) of the actuator 26 is controlled by the control compensation filter 27.
A transfer function corresponding to P) may be configured (actually, in order to prevent oscillation, R = Y / P, Y is often configured as a transfer function for phase compensation), and in that case, filter coefficient correction For example, the means 23 may correct the synchronous filter 22 by the same formula as in the first embodiment.
【0025】なお、入力波形である周期性ノイズとアク
チュエータ26の出力との加算誤差とアクチュエータ2
6に出力する値は過去一周期分の値を常時記憶してお
く。一方、アクチュエータ26のインパルス応答特性を
あらかじめシステム同定等で測定し、アクチュエータ模
擬伝達関数フィルタ30でFIRフィルタとして実現し
ておく。次に、各サンプリングごとにアクチュエータ2
6に出力する値の過去1周期分のデータとアクチュエー
タ模擬伝達関数フィルタ30との積和を求めることによ
って、アクチュエータ26通過後の出力を推定する。The addition error between the periodic noise which is the input waveform and the output of the actuator 26 and the actuator 2
As the value output to 6, the value for the past one cycle is always stored. On the other hand, the impulse response characteristic of the actuator 26 is measured in advance by system identification or the like, and is realized as an FIR filter by the actuator simulated transfer function filter 30. Next, the actuator 2 for each sampling
The output after passing through the actuator 26 is estimated by obtaining the product sum of the past one cycle of the value output to 6 and the actuator simulated transfer function filter 30.
【0026】ここで、周期パルス発生手段24によって
周期性ノイズの周期に1回発生させたパルスが入るごと
に、フィルタゲイン補正手段25は、例えば以下に説明
するアルゴリズムを用い、同期式フィルタ22のNタッ
プに一率ゲインgを乗じたと仮定したときのアクチュエ
ータ26通過後の出力と入力ノイズ波形との差の2乗の
1周期の和が最小となるように、上記ゲインgを決定し
て同期式フィルタ22の各タップに一率に乗じ、新たな
タップ係数とする。Here, each time a pulse generated once by the periodic pulse generating means 24 in the cycle of the periodic noise enters, the filter gain correcting means 25 uses, for example, the algorithm described below, and the filter gain correcting means 25 uses the algorithm described below. The gain g is determined and synchronized so that the sum of one cycle of the square of the difference between the output after passing through the actuator 26 and the input noise waveform, assuming that N taps are multiplied by the one-rate gain g, is minimized. Each tap of the expression filter 22 is multiplied by one to obtain a new tap coefficient.
【0027】以下、このアルゴリズムについて説明す
る。離散時刻iでの入力ノイズをAi、フィルタ出力を
Bi、AiとBiとの差をeiとして、入力ノイズをU
iとし、周期性ノイズとアクチュエータ26の出力との
加算誤差を過去一周期分記憶しておき、その値をWi
(i=1,..,N)とする。一方、アクチュエータ2
6のインパルス応答特性をあらかじめシステム同定等で
測定し、アクチュエータ模擬伝達関数フィルタ30でF
IRフィルタとして実現しておく。そして、そのインパ
ルス応答をVi(i=1,..,N)とすると、S(W
i*Vn−i+1)によって、アクチュエータ26通過
後の出力Biを推定することができる。Biが得らる
と、式(9)によりgを決定することができる。The algorithm will be described below. The input noise at the discrete time i is Ai, the filter output is Bi, the difference between Ai and Bi is ei, and the input noise is U.
i, the addition error between the periodic noise and the output of the actuator 26 is stored for the past one cycle, and the value is Wi.
(I = 1, ..., N). On the other hand, the actuator 2
The impulse response characteristics of No. 6 are measured in advance by system identification, etc.
It is realized as an IR filter. If the impulse response is Vi (i = 1, ..., N), then S (W
The output Bi after passing the actuator 26 can be estimated by i * Vn-i + 1). Once Bi is obtained, g can be determined by equation (9).
【0028】仮に、入力ノイズAiが測定できず、また
アクチュエータ26の出力Biも測定できず、加算誤差
とアクチュエータ26に出力する値しかわからない場合
でも、アクチュエータ26の出力を推定することによっ
て、アクチュエータ26通過後の出力と入力ノイズ波形
との差の2乗の1周期の和あるいは平均に対し、その和
あるいは平均が最小となるように上記ゲインgを決定す
ることができる。Even if the input noise Ai cannot be measured and the output Bi of the actuator 26 cannot be measured and only the addition error and the value to be output to the actuator 26 are known, the actuator 26 is estimated by estimating the output. The gain g can be determined so that the sum or average of the square of the difference between the output after passing and the input noise waveform is one cycle or the average thereof is minimized.
【0029】このように、上記第2の実施例によれば、
入力ノイズの振幅が変化しても、周期的な波形が相似で
ある限り、ゲインの変化に1周期の遅れはあるものの着
実に対応することができるので、周期性ノイズの過渡特
性を向上することができる。また、非周期性ノイズが入
った場合のために、式(2)および式(10)における
ステップサイズパラメータu、すなわち1回のフィルタ
タップ係数更新のゲインを小さく設定しても、上記ゲイ
ンはステップパラメータとは無関係に決定できるので、
収束速度が上げられるという利点もある。As described above, according to the second embodiment,
Even if the amplitude of the input noise changes, as long as the periodic waveforms are similar, it is possible to respond steadily to the change in gain, although there is a delay of one period, so improve the transient characteristics of periodic noise. You can In addition, even if the step size parameter u in the equations (2) and (10), that is, the gain for one filter tap coefficient update is set to a small value in the case where non-periodic noise is included, the gain is stepped. Since it can be determined independently of the parameters,
There is also an advantage that the convergence speed can be increased.
【0030】さらに、入力ノイズに加算されるアクチュ
エータ出力が直接求められない場合でも、アクチュエー
タ出力を推定することによって、ゲインgを決定するこ
とができる。Further, even when the actuator output added to the input noise is not directly obtained, the gain g can be determined by estimating the actuator output.
【0031】なお、上記第2の実施例では、1周期分の
和をとったが、周期の整数倍でも良いし、周期の影響が
十分無視できるほど十分長い時間の和、あるいは平均値
を小さくするようにしても同様に良好に動作させること
ができる。In the second embodiment, the sum for one cycle is taken, but it may be an integral multiple of the cycle, or the sum of time long enough to neglect the effect of the cycle or the average value is small. Even if it is done, the same good operation can be achieved.
【0032】次に、本発明の第3の実施例について図3
を用いて説明する。図3において、31はパルス生成
器、321 〜32M は同期式フィルタ、331 〜33M
はフィルタ係数補正手段、34は周期パルス発生手段、
35はフィルタゲイン補正手段である。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Will be explained. In FIG. 3, 31 is a pulse generator, 32 1 to 32 M are synchronous filters, and 33 1 to 33 M.
Is a filter coefficient correcting means, 34 is a periodic pulse generating means,
Reference numeral 35 is a filter gain correction means.
【0033】次に上記第3の実施例の動作について説明
する。本実施例は、上記第1の実施例における同期式フ
ィルタおよびフィルタ係数補正手段をそれぞれM個備
え、消去すべき入力ノイズの数がP個に増えた場合の例
であり、基本的な動作は第1の実施例の説明ですでに述
べた通りであるが、同期式フィルタM個により入力ノイ
ズP個を消去するので、各同期式フィルタ331 〜33
M のゲインGj(j=,...,M)は、フィルタゲイ
ン補正手段35により、同期式フィルタj(j
=,...,M)の各タップに増幅率Gjを乗じた仮定
したときのフィルタ出力と上記入力ノイズの波形との差
の2乗和をP箇所についてとり、そのP個の2乗和の和
が小さくなるように決定される。Next, the operation of the third embodiment will be described. The present embodiment is an example in which M synchronous filters and filter coefficient correcting means in the first embodiment are respectively provided and the number of input noises to be erased is increased to P, and the basic operation is As already described in the description of the first embodiment, since the M synchronous filters cancel the P input noises, the synchronous filters 33 1 to 33 33 are used.
M gain Gj (j =, ..., M ) is the filter gain correction unit 35, synchronous filter j (j
= ,. . . , M) each tap is multiplied by the amplification factor Gj, and the sum of squares of the difference between the filter output and the waveform of the input noise is taken at P points, and the sum of the P sums of squares becomes small. Is decided.
【0034】ここで、フィルタゲイン補正手段35で用
いるゲイン決定のアルゴリズムについて説明する。離散
時間iでのk番目の入力ノイズをAk (i)、j番目の
同期式フィルタ32j によるk番目の入力ノイズを消去
する成分をBjk(i)とする。1周期の間に同期式フィ
ルタ32j はNタップ分出力し、j番目の同期式フィル
タ32j のタップに一率ゲインgj を乗じたと仮定した
ときのフィルタの出力波形と入力ノイズ波形との差の2
乗の1周期の和を取り、その和が最小となるように上記
ゲインgを決定すると、次式(11)が成り立つ。Here, the algorithm for determining the gain used by the filter gain correction means 35 will be described. Let k k (i) be the k-th input noise at discrete time i, and B jk (i) be the component that eliminates the k-th input noise by the j-th synchronous filter 32 j . 1 synchronous filter 32 j between the period and outputs N taps, the output waveform and the input noise waveform of the filter when it is assumed that multiplied by the Ichiritsu gain g j to the tap of the j-th synchronous filter 32 j Difference 2
Taking the sum of one cycle of the power and determining the gain g so that the sum becomes the minimum, the following equation (11) is established.
【0035】[0035]
【数5】 式(11)を満たすようなgが決定できたなら、そのg
を用いて、1周期ごとに式(12)のようにj番目の同
期式フィルタ32j のタップの値を更新していく。 Wj (i)=Wj (i)*gj (i=1,...,N)・・(12) ここで式(12)の左辺を改めて、fと置くと、次式
(13)のようになる。[Equation 5] If g that satisfies Expression (11) can be determined, then g
Is used to update the tap value of the j-th synchronous filter 32 j as shown in Expression (12) every cycle. W j (i) = W j (i) * g j (i = 1, ..., N) (12) Here, if the left side of equation (12) is replaced with f, the following equation (13) )become that way.
【0036】[0036]
【数6】 そして、今、a番目の同期式フィルタ32a のゲインg
a を求める。fはga ( a =1,...,M)に対して極
小値かつ最小値となるので、fのga に対する偏微分は
0となり、式(14)が成り立つ。 ∂f/∂ga =0 ・・・(14) 次に式(12)に式(13)を代入すると式(15)の
ようになる。[Equation 6]And now, the a-th synchronous filter 32aGain g
aAsk for. f is ga( a= 1 ,. . . , M) poles
Since it is a small value and the minimum value, g of faThe partial derivative with respect to
It becomes 0, and the equation (14) holds. ∂f / ∂ga= 0 (14) Next, substituting equation (13) into equation (12) yields equation (15)
Like
【0037】[0037]
【数7】 ここで、各Ak(i)を次式で近似すると、[Equation 7] Here, when each A k (i) is approximated by the following equation,
【0038】[0038]
【数8】 となり、式(16)を式(15)に代入すると、式(1
7)のようになる。[Equation 8] Substituting equation (16) into equation (15) yields equation (1
It becomes like 7).
【0039】[0039]
【数9】 ここで、ga 以外のgk が1に近いか、あるいは一定値
とすると、ga は次式(18)で求められる。[Equation 9] Here, when g k other than g a is close to 1 or has a constant value, g a is obtained by the following equation (18).
【0040】[0040]
【数10】 よって、式(18)に従ってga を決定すれば、a 番目
の同期式フィルタ2のタップに一率ゲインga を乗じる
ことによって、同期式フィルタ32a の出力波形と入力
ノイズ波形との差の2乗の1周期の和が最小となるよう
にすることができる。 また、ga 以外のgk が1から
大きく離れたときには、例えば次式(19)のように規
格化する場合も有り得る。 gk =1+(gk −1)/M (k=1,...,M)・・・(19)[Equation 10] Therefore, if g a is determined according to the equation (18), the difference between the output waveform of the synchronous filter 32 a and the input noise waveform can be calculated by multiplying the tap of the a-th synchronous filter 2 by the one-rate gain g a . It is possible to minimize the sum of one cycle of the square. In addition, when g k other than g a greatly deviates from 1, it may be standardized as in the following equation (19). g k = 1 + (g k −1) / M (k = 1, ..., M) (19)
【0041】[0041]
【発明の効果】以上のように、本発明は、外乱の影響が
なるべく少なくなるように同期式フィルタのステップパ
ラメータのゲインを小さくしても、周期性ノイズのゲイ
ン変動に迅速に対応でき、過渡特性を向上させることが
できるという効果を有する。As described above, according to the present invention, even if the gain of the step parameter of the synchronous filter is reduced so that the influence of disturbance is reduced as much as possible, it is possible to quickly respond to the gain fluctuation of the periodic noise, and It has an effect that the characteristics can be improved.
【図1】本発明の第1の実施例における同期式フィルタ
装置の概略ブロック図FIG. 1 is a schematic block diagram of a synchronous filter device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施例における同期式フィルタ
装置の概略ブロック図FIG. 2 is a schematic block diagram of a synchronous filter device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施例における同期式フィルタ
装置の概略ブロック図FIG. 3 is a schematic block diagram of a synchronous filter device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】従来の同期式フィルタ装置の概略ブロック図FIG. 4 is a schematic block diagram of a conventional synchronous filter device.
11、21、31 パルス生成器 12、22、32 同期式フィルタ 13、23、33 フィルタ係数補正手段 14、24、34 周期パルス発生手段 15、25、35 フィルタゲイン補正手段 26 アクチュエータ 27 制御補償フィルタ 28 アクチュエータ模擬伝達関数フィルタ 29 振動−電気信号変換手段 30 アクチュエータ模擬伝達関数フィルタ 11, 21, 31 Pulse generator 12, 22, 32 Synchronous filter 13, 23, 33 Filter coefficient correction means 14, 24, 34 Periodic pulse generation means 15, 25, 35 Filter gain correction means 26 Actuator 27 Control compensation filter 28 Actuator simulated transfer function filter 29 Vibration-electric signal conversion means 30 Actuator simulated transfer function filter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 田 毅 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takeshi Okada 4-3-1, Tsunashima-higashi, Kohoku-ku, Yokohama, Kanagawa Matsushita Communication Industrial Co., Ltd.
Claims (6)
してサンプリング可能なパルスを発生するパルス生成器
と、前記パルスに同期してN個のタップを順に出力して
入力ノイズの周期性成分を消去する同期式フィルタと、
前記フィルタの各タップに増幅率Gを乗じたと仮定した
ときのフィルタ出力と前記入力ノイズの波形との差の2
乗和をとり、その2乗和が小さくなるように前記各フィ
ルタの増幅率を決定するフィルタゲイン補正手段とを備
えた同期式フィルタ装置。1. A pulse generator that generates a pulse that can be sampled by dividing a period of a periodic component of input noise into N, and a periodicity of the input noise that sequentially outputs N taps in synchronization with the pulse. A synchronous filter that eliminates components,
Two of the difference between the filter output and the waveform of the input noise, assuming that each tap of the filter is multiplied by the amplification factor G
A synchronous filter device comprising a filter gain correction means for taking a sum of multiplications and determining an amplification factor of each filter so that the sum of squares becomes small.
出力Wiとして、一周期あるいはn周期分の和をS
( )で表わしたときに、S(Ui*Wi)/S(Wi
*Wi)がフィルタの増幅率であることを特徴とする請
求項1記載の同期式フィルタ装置。2. The discrete time i, the input noise Ui, and the filter output Wi are the sum of one cycle or n cycles as S.
When expressed by (), S (Ui * Wi) / S (Wi
The synchronous filter device according to claim 1, wherein * Wi) is the amplification factor of the filter.
タ出力Wi、入力ノイズUiとフィルタ出力Wiとの差
をEiとして、一周期あるいはn周期分の和をS( )
で表わしたときに、S(Ei*Wi)/S(Wi*W
i)+1 がフィルタの増幅率であることを特徴とする
請求項1記載の同期式フィルタ装置。3. A discrete time i, an input noise Ui, a filter output Wi, and a difference between the input noise Ui and the filter output Wi is Ei, and a sum of one period or n periods is S ().
When expressed by, S (Ei * Wi) / S (Wi * W
2. The synchronous filter device according to claim 1, wherein i) +1 is the amplification factor of the filter.
してサンプリング可能なパルスを発生するパルス生成器
と、前記パルスに同期してN個のタップを順に出力し、
伝達特性Pの要素を通過させた後、入力ノイズの周期性
成分を消去する同期式フィルタと、前記フィルタの各タ
ップに増幅率Gを乗じ、前記フィルタ通過後の出力を使
用して前記伝達特性Pを通過後の出力Vi′を推定する
模擬伝達関数フィルタと、前記出力Vi′と周期性ノイ
ズとの差の2乗和をとり、その2乗和が小さくなるよう
に前記各フィルタの増幅率を決定するフィルタゲイン補
正手段とを備えた同期式フィルタ装置。4. A pulse generator that generates a sampleable pulse by dividing a period of a periodic component of input noise into N, and sequentially outputs N taps in synchronization with the pulse,
A synchronous filter that eliminates the periodic component of the input noise after passing the elements of the transfer characteristic P, and each tap of the filter is multiplied by an amplification factor G, and the output after passing the filter is used to transfer the transfer characteristic. A simulated transfer function filter for estimating the output Vi 'after passing through P and the sum of squares of the difference between the output Vi' and the periodic noise are taken, and the amplification factor of each filter is reduced so that the sum of squares becomes small. And a filter gain correction means for determining
去m時間の出力か、あるいは制御補償用フィルタの過去
m時間の出力をQ=(Qm,Qm−1,..,Q1)と
し、さらに伝達特性Pと同じかあるいはそれに近似した
特性をmタップのFIRフィルタP′=(P1,P
2,..,Pm−1)で構成したときに、QとP′との
積和vでP後の出力Vi′を推定し、そのVi′と、入
力ノイズUiと真のP出力Viとの差Eiから、一周期
あるいはn周期分の和をS( )で表わしたときに、S
((Ei*v′i)/(V′i*V′i)+1)がフィ
ルタの増幅率であることを特徴とする請求項4記載の同
期式フィルタ装置。5. At a discrete time i, the output of the tap value of the filter in the past m hours or the output of the control compensation filter in the past m hours is set to Q = (Qm, Qm-1, ..., Q1), Further, a characteristic that is the same as or close to the transfer characteristic P is FIR filter P '= (P1, P
2 ,. . , Pm−1), the output Vi ′ after P is estimated by the product sum v of Q and P ′, and from the difference E ′ between the input Vi ′ and the input noise Ui and the true P output Vi. , When one cycle or the sum of n cycles is represented by S (), S
5. The synchronous filter device according to claim 4, wherein ((Ei * v'i) / (V'i * V'i) +1) is the amplification factor of the filter.
周期をN分割してサンプリング可能なパルスを発生する
パルス生成器と、前記パルスに同期してN個のタップを
順に出力して、P個の入力ノイズの周期性成分を消去す
るM個の同期式フィルタと、前記フィルタj(j
=,...,M)の各タップに増幅率Gjを乗じたと仮
定したときのフィルタ出力と前記入力ノイズの波形との
差の2乗和をP箇所についてとり、そのP個の2乗和の
和が小さくなるように前記各フィルタの増幅率Gj(j
=,...,M)を決定するフィルタゲイン補正手段と
を備えた同期式フィルタ装置。6. A pulse generator that generates a sampleable pulse by dividing a period of a periodic component common to P input noises into N, and outputs N taps in sequence in synchronization with the pulse, M synchronous filters for eliminating the periodic components of P input noises, and the filter j (j
= ,. . . , M) each tap is multiplied by the amplification factor Gj, the sum of squares of the difference between the filter output and the waveform of the input noise is taken at P points, and the sum of the P sums of squares becomes small. Thus, the amplification factor Gj (j
= ,. . . , M) for determining the filter gain correction means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4310444A JP2929565B2 (en) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | Synchronous filter device |
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JPH06209232A true JPH06209232A (en) | 1994-07-26 |
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