JPH10268905A - Adaptive control method for cyclic signal - Google Patents
Adaptive control method for cyclic signalInfo
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- JPH10268905A JPH10268905A JP9070209A JP7020997A JPH10268905A JP H10268905 A JPH10268905 A JP H10268905A JP 9070209 A JP9070209 A JP 9070209A JP 7020997 A JP7020997 A JP 7020997A JP H10268905 A JPH10268905 A JP H10268905A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、周期性信号の能動
抑制技術の技術分野に属する。例えば、周期性信号が振
動であれば能動制振の技術分野に属し、周期性信号が雑
音であればアクティヴ・ノイズ・サプレッションの技術
分野に属するなど、周期性信号の種類によって応用範囲
は広く拡がっている。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of an active suppression technique for a periodic signal. For example, if the periodic signal is vibration, it belongs to the active vibration suppression technical field, and if the periodic signal is noise, it belongs to the active noise suppression technical field. ing.
【0002】[0002]
(従来技術1:DXHS−LMSアルゴリズム)本発明
に対する従来技術1としては、特開平8−44377号
公報には、DXHS−LMSアルゴリズム(以下DXH
Sアルゴリズムと略称)と名付けられた最小二乗法に基
づく周期性信号の適応制御方法が開示されている。(Prior Art 1: DXHS-LMS Algorithm) As a prior art 1 to the present invention, JP-A-8-44377 discloses a DXHS-LMS algorithm (hereinafter referred to as DXH-LMS algorithm).
An adaptive control method of a periodic signal based on the least squares method named S algorithm is disclosed.
【0003】DXHSアルゴリズムは、周期性信号の基
本周波数成分とその高調波成分との制御を行い、その観
測点に及ぼす影響を抑制する適応制御方法を実現するも
のである。DXHSアルゴリズムでは、その影響を抑制
すべき制御対象信号(周期性信号)と、これを相殺すべ
く発生させられる制御信号(適応信号とも呼ぶ)とは、
それぞれ少なくとも一つの正弦波(調和関数)で表記さ
れ、これらの正弦波の角振動数、位相およびゲインが主
要な変数として定義されていた。そして、周期性信号の
影響を受ける観測点で観測される誤差信号の二乗を評価
関数とする最小二乗法を基本として、制御信号のゲイン
および位相を適応的に調整して周期性信号の影響を最小
化していた。また、制御対象システムの位相遅れ特性の
変動にも配慮し、テーブルデータの導入による制御対象
システムの特性の変動への適応能力の向上も図られてい
た。The DXHS algorithm implements an adaptive control method that controls the fundamental frequency component of a periodic signal and its harmonic components and suppresses the influence on the observation point. In the DXHS algorithm, a control target signal (periodic signal) whose influence is to be suppressed, and a control signal (also referred to as an adaptive signal) generated to cancel this signal include:
Each was represented by at least one sine wave (harmonic function), and the angular frequency, phase and gain of these sine waves were defined as the main variables. Then, based on the least squares method using the square of the error signal observed at the observation point affected by the periodic signal as the evaluation function, the gain and phase of the control signal are adaptively adjusted to reduce the influence of the periodic signal. Had been minimized. Also, in consideration of the fluctuation of the phase delay characteristic of the controlled system, the ability to adapt to the fluctuation of the characteristic of the controlled system by introducing table data has been improved.
【0004】このようなDXHSアルゴリズムは、上記
公報中で従来技術としていたアルゴリズムに比べ、外乱
の影響を受けにくく、演算量が少ないという利点があっ
た。しかし、この従来技術1においては、制御信号を観
測点に伝達する制御対象システムの時間変動(所定の角
振動数で伝達特性が経時変化する)に対する適応能力が
十分ではなかった。[0004] Such a DXHS algorithm has the advantage that it is less susceptible to disturbance and has a smaller amount of calculation than the algorithm used as the prior art in the above publication. However, in the prior art 1, the control target system that transmits the control signal to the observation point does not have sufficient adaptability to time variations (the transmission characteristics change with time at a predetermined angular frequency).
【0005】(従来技術2:DXHS−LMS改良アル
ゴリズム)そこで、従来技術2として、発明者らは従来
技術1の改良アルゴリズム(DXHS−LMS改良アル
ゴリズム、以下DXHS改アルゴリズムと略称)を開発
した。その結果、同アルゴリズムによれば制御対象シス
テムの伝達特性の大幅な変動に対しても速やかに適応す
ることができるという実験成果を得た。この従来技術2
もまた、前述の従来技術1と同様に最小二乗法に基づく
方法であり、同方法は特開平8−272378号公報に
公開されている。[0005] (Prior art 2: DXHS-LMS improved algorithm) [0005] As a conventional technique 2, the inventors have developed an improved algorithm of the prior art 1 (DXHS-LMS improved algorithm, hereinafter abbreviated as DXHS modified algorithm). As a result, an experimental result was obtained that the algorithm could quickly adapt to a large change in the transfer characteristics of the controlled system. This prior art 2
This is also a method based on the least squares method as in the above-mentioned prior art 1, and this method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-272378.
【0006】DXHS改アルゴリズムでは、周期性信号
および制御信号をそれぞれ調和関数で定義している点で
は従来技術1と同様である。しかし、適応係数ベクトル
W(n)の成分に、制御信号の振幅および位相に加え
て、制御対象システムの位相遅れに関する適応係数が導
入されている点が異なっている。同適応係数の導入に伴
い、適応係数ベクトルW(n)を更新する適応係数ベク
トル更新アルゴリズムに、適応係数を調整する成分も含
まれるようになっている。また、適応係数ベクトル更新
アルゴリズムの適応係数を調整する成分に、位相調整パ
ラメータを付加することにより、その収束性が改善され
ている。The DXHS modified algorithm is similar to the prior art 1 in that the periodic signal and the control signal are each defined by a harmonic function. However, the difference is that an adaptive coefficient relating to the phase delay of the controlled system is introduced into the component of the adaptive coefficient vector W (n) in addition to the amplitude and phase of the control signal. With the introduction of the adaptive coefficient, an adaptive coefficient vector updating algorithm for updating the adaptive coefficient vector W (n) includes a component for adjusting the adaptive coefficient. Further, by adding a phase adjustment parameter to the component for adjusting the adaptive coefficient of the adaptive coefficient vector updating algorithm, the convergence is improved.
【0007】その結果、この従来技術2のDXHS改ア
ルゴリズムを用いた周期性信号の適応制御方法によれ
ば、制御対象システムの伝達特性の経時変化に対する適
応能力が飛躍的に高まるという効果を得ている。As a result, according to the adaptive control method of the periodic signal using the DXHS modification algorithm of the prior art 2, the adaptive ability to the change over time of the transfer characteristic of the control target system is greatly improved. I have.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の従来
技術1および従来技術2のいずれにおいても、適応制御
のアルゴリズムは、最小二乗法に基づいて論理が展開さ
れ導出されてきた。すなわち、誤差信号e(n)の二乗
を評価関数として採用し、同二乗値の極小値を与える方
向へ適応係数ベクトルW(n)の各要素を調整する勾配
法を基本とするアルゴリズムに則って、前述の両従来技
術は開発されている。In each of the above-mentioned prior arts 1 and 2, the logic of the adaptive control algorithm is developed and derived based on the least squares method. That is, the square of the error signal e (n) is adopted as an evaluation function, and the algorithm based on the gradient method for adjusting each element of the adaptive coefficient vector W (n) in the direction of providing the minimum value of the square is used. The above-mentioned prior arts have been developed.
【0009】それゆえ、両従来技術にはそれぞれの特徴
および長所が備わっているが、それでもなお、誤差信号
e(n)が極端に大きい場合には適応にある程度の時間
が必要であった。それゆえ、初期誤差が大きく、しかも
短時間中に適応することが要求される用途においては、
誤差信号e(n)の収束に要する時間をさらに短縮した
い、すなわち収束速度をさらに向上させたいという希望
があった。[0009] Therefore, although both prior arts have their respective features and advantages, nonetheless, some time was required for adaptation when the error signal e (n) was extremely large. Therefore, in applications where the initial error is large and it is required to adapt in a short time,
There was a desire to further reduce the time required for convergence of the error signal e (n), that is, to further improve the convergence speed.
【0010】また、従来技術2では位相調整パラメータ
が導入されて伝達特性Gの位相特性の大幅な変動にも対
応できるようになっていたが、これも最小二乗法に基づ
いて導出されたアルゴリズムであった。それゆえ、上記
位相特性に関する適応範囲は飛躍的に拡大していたが、
適応の初期に上記位相特性に大きな誤差がある場合に
は、なおいっそうの収束速度の向上が望まれる場合もあ
り得た。In the prior art 2, a phase adjustment parameter is introduced to cope with a large variation in the phase characteristic of the transfer characteristic G, but this is also an algorithm derived based on the least square method. there were. Therefore, the adaptation range for the phase characteristics was dramatically expanded,
If there is a large error in the phase characteristics at the beginning of adaptation, further improvement of the convergence speed may be desired.
【0011】そこで本発明は、上記両従来技術に比べて
も、適応制御の収束速度がいっそう向上している周期性
信号の適応制御方法を提供することを課題とする。An object of the present invention is to provide an adaptive control method for a periodic signal in which the convergence speed of adaptive control is further improved as compared with the above-mentioned prior arts.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するために、発明者らは以下の各手段を発
明した。ここで、通常ハットまたはルーフと呼び慣わさ
れている数式中の記号は、明細書本文には電子出願上の
制約でそのまま表記できないので、「ハット」の接尾辞
で代替していることを付記しておく。Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects In order to solve the above problems, the inventors have invented the following means. Note that symbols in formulas that are commonly used as hats or roofs cannot be expressed as they are in the text of the specification due to restrictions in electronic filing, and therefore have been replaced with the suffix “hat”. Keep it.
【0013】(第1手段)本発明の第1手段は、請求項
1記載の周期性信号の適応制御方法である。本手段は、
少なくとも一つの角振動数ωk (1≦k≦K’、K’は
自然数)の信号成分を含み観測点に影響を及ぼす周期性
信号f(n)に対する適応制御方法である。すなわち本
手段では、周期性信号f(n)の角振動数ωk のうちK
個(1≦k≦K≦K’、Kも自然数)の計測値である測
定角振動数ωk'(1≦k≦K)の正弦波信号からなる適
応信号y(n)が、直接または間接的に逆位相で観測点
に加えるられる。その結果、周期性信号f(n)の特定
成分の観測点への影響は能動的に除去され、観測点で検
知される誤差信号e(n)は抑制される。(First Means) A first means of the present invention is a method for adaptively controlling a periodic signal according to the first aspect. This means
This is an adaptive control method for a periodic signal f (n) that includes a signal component of at least one angular frequency ω k (1 ≦ k ≦ K ′, K ′ is a natural number) and affects an observation point. That is, in the present means, K of the angular frequency ω k of the periodic signal f (n)
The adaptive signal y (n) consisting of a sine wave signal having a measured angular frequency ω k ′ (1 ≦ k ≦ K), which is a measured value (1 ≦ k ≦ K ≦ K ′, K is also a natural number), is directly or Indirectly added to the observation point in antiphase. As a result, the influence of the specific component of the periodic signal f (n) on the observation point is actively removed, and the error signal e (n) detected at the observation point is suppressed.
【0014】本手段では、各アルゴリズムが以下のよう
に作用する。基準入力信号生成アルゴリズムは、周期性
信号f(n)と相関がある基準信号により、角振動数ω
k を計測して計測角振動数ωk'を供給する。それととも
に、同アルゴリズムは、基準信号および計測角振動数ω
k'に基づいて、周期性信号f(n)の特定成分と同期し
ている基準入力信号xk (n)を生成する。ここで、基
準入力信号x(n)は、正弦波信号(90度位相を変え
て余弦波信号にもなる)でもよいし、矩形波信号でも良
いし、あるいは基準信号そのままのパルス信号であって
も良い。要するに基準入力信号x(n)は、周期性信号
f(n)の特定信号と適応信号y(n)とが同期を取れ
るように作用する信号であれば、どのようなものでも良
い。In the present means, each algorithm works as follows. The reference input signal generation algorithm uses the reference signal correlated with the periodic signal f (n) to calculate the angular frequency ω
k is measured and the measured angular frequency ω k ′ is supplied. At the same time, the algorithm uses the reference signal and the measured angular frequency ω
Based on k ′, a reference input signal x k (n) synchronized with a specific component of the periodic signal f (n) is generated. Here, the reference input signal x (n) may be a sine wave signal (which can also be a cosine wave signal by changing the phase by 90 degrees), a rectangular wave signal, or a pulse signal as it is. Is also good. In short, the reference input signal x (n) may be any signal as long as the signal acts so that the specific signal of the periodic signal f (n) and the adaptive signal y (n) are synchronized.
【0015】適応信号発生アルゴリズムは、離散時間に
おける時刻nにおいて、計測角振動数ωk'を角振動数と
する振幅ak および位相φk の正弦波信号の少なくとも
一つが合成されてなる適応信号y(n)を発生させる。
適応信号y(n)は、前述の基準入力信号xk (n)に
同期しているので、周期性信号f(n)とも適正な位相
差で同期しており、通常は伝達特性Gを経て観測点に印
加されて周期性信号f(n)の特定成分を相殺する。適
応信号y(n)の振幅a(n)および位相φ(n)は、
下記の適応係数ベクトル更新アルゴリズムで適応的に調
整され、アップデートされる。The adaptive signal generation algorithm is an adaptive signal generated by synthesizing at least one of a sine wave signal having an amplitude a k and a phase φ k having an angular frequency of a measured angular frequency ω k ′ at a time n in a discrete time. Generate y (n).
Since the adaptive signal y (n) is synchronized with the above-described reference input signal x k (n), the adaptive signal y (n) is also synchronized with an appropriate phase difference with the periodic signal f (n). It is applied to the observation point to cancel out a specific component of the periodic signal f (n). The amplitude a (n) and the phase φ (n) of the adaptive signal y (n) are
It is adaptively adjusted and updated by the following adaptive coefficient vector updating algorithm.
【0016】適応係数ベクトル更新アルゴリズムは、上
記適応信号y(n)の振幅ak (n)および位相φ
k (n)を成分とする適応係数ベクトルW(n)=[・
・・ak(n)・・・,・・・φk (n)・・・]を適
応的に更新するアルゴリズムである。この更新は、観測
点で計測される誤差信号e(n)と計測角振動数ωk'と
に基づいて離散時間の時刻nの経過(更新周期T)毎に
行われる。そして、周期性信号f(n)の特定成分の角
振動数ωk ならびに振幅および位相の変動と、周期性信
号f(n)から観測点までの伝達特性Gの変動とに対し
て、適応係数ベクトルW(n)の上記各成分が適応的に
調整される。前述のように、更新された該適応係数ベク
トルW(n)の上記各成分をもって、適応信号y(n)
の各正弦波信号の振幅ak (n)および位相φk (n)
が更新される。The adaptive coefficient vector updating algorithm determines the amplitude a k (n) and the phase φ of the adaptive signal y (n).
Adaptive coefficient vector W (n) = k · (n) = [·
·· a k (n) ···, is an algorithm to adaptively update the ··· φ k (n) ···] . This update is performed every time a discrete time point n elapses (update cycle T) based on the error signal e (n) measured at the observation point and the measured angular frequency ω k ′. Then, the adaptive coefficient is applied to the variation of the angular frequency ω k and the amplitude and the phase of the specific component of the periodic signal f (n) and the variation of the transfer characteristic G from the periodic signal f (n) to the observation point. The above components of the vector W (n) are adaptively adjusted. As described above, the adaptive signal y (n) is obtained by using the respective components of the updated adaptive coefficient vector W (n).
Amplitude a k (n) and phase φ k (n) of each sine wave signal
Is updated.
【0017】本手段の特徴的な点は、前述の適応係数ベ
クトル更新アルゴリズムにおいて、適応の度合いを評価
する評価関数Jw として誤差信号e(n)の2N乗(2
≦N)が用いられている点である。すなわち、本手段は
勾配法ではあるが、最小二乗法ではなく、最小四乗法、
最小六乗法、最小八乗法、・・・に則って、適応係数ベ
クトル更新アルゴリズムが構成されている。The characteristic feature of this unit is the adaptive coefficient vector updating algorithm described above, multiplication 2N of the error signal e (n) as an evaluation function J w to assess the degree of adaptation (2
≦ N). That is, although this means is a gradient method, it is not a least square method but a least square method,
An adaptive coefficient vector updating algorithm is configured according to the least-square method, the least-eighth method,....
【0018】このようなアルゴリズムでは、誤差信号e
(n)の絶対値が1を越えると(または所定の単位誤差
を越えると)、誤差信号e(n)の2N乗値は勾配が急
速に増大するので、収束速度が飛躍的に向上する。それ
ゆえ、ごく短時間に誤差信号e(n)の絶対値は1(な
いし単位誤差)未満に収束する。したがって本手段によ
れば、前述の従来技術1に比べても、適応制御の収束速
度がいっそう向上している周期性信号の適応制御方法を
提供することができるという効果がある。In such an algorithm, the error signal e
When the absolute value of (n) exceeds 1 (or exceeds a predetermined unit error), the gradient of the 2Nth power of the error signal e (n) increases rapidly, so that the convergence speed is dramatically improved. Therefore, the absolute value of the error signal e (n) converges to less than 1 (or unit error) in a very short time. Therefore, according to the present means, it is possible to provide an adaptive control method for a periodic signal in which the convergence speed of the adaptive control is further improved as compared with the above-described related art 1.
【0019】なお、誤差信号e(n)を適正な単位誤差
でノーマライズして本手段の適応係数ベクトル更新アル
ゴリズムに供することにより、誤差信号e(n)がこの
範囲を越えたら急速にその範囲内に収束させる閾値を設
定することが可能である。同閾値は、本手段を適用する
システムの特性や要求仕様に基づいて、上記単位誤差に
より任意に設定することができる。By normalizing the error signal e (n) with an appropriate unit error and applying it to the adaptive coefficient vector updating algorithm of the present invention, when the error signal e (n) exceeds this range, the error signal e (n) quickly falls within the range. Can be set. The threshold can be arbitrarily set based on the unit error based on the characteristics and required specifications of the system to which the present means is applied.
【0020】(第2手段)本発明の第2手段は、請求項
2記載の周期性信号の適応制御方法である。本手段は、
大半部分が前述の第1手段と同一であるが、伝達位相特
性同定アルゴリズムを有する点と、同アルゴリズムおよ
び適応係数ベクトル更新アルゴリズムにおけるそれぞれ
の評価関数とが、第1手段と異なっている。(Second Means) The second means of the present invention is an adaptive control method of a periodic signal according to the second aspect. This means
Although most parts are the same as the above-mentioned first means, the point of having the transfer phase characteristic identification algorithm and the respective evaluation functions in the same algorithm and the adaptive coefficient vector updating algorithm are different from the first means.
【0021】伝達位相特性同定アルゴリズムは、伝達特
性Gの各位相特性Φk の各推定値Φ k ハット(n)を、
誤差信号e(n)および計測角振動数ωk'に基づいて時
刻nの経過毎に更新する。この更新の結果、各位相特性
各推定値Φk ハット(n)は、伝達特性Gの位相特性Φ
の変動に対して適応的に調整され、伝達特性Gの位相特
性Φの大幅な変動にも対処して誤差信号e(n)を収束
させることができるようになる。The transmission phase characteristic identification algorithm is based on a transmission characteristic.
Each phase characteristic Φ of sex GkΦ kThe hat (n)
Error signal e (n) and measured angular frequency ωkBased on '
It is updated every time the time n elapses. As a result of this update, each phase characteristic
Each estimated value ΦkHat (n) is the phase characteristic Φ of the transfer characteristic G.
Is adaptively adjusted to the variation of the
Converges the error signal e (n) in response to the large fluctuation of the characteristic Φ
Will be able to do that.
【0022】一方、適応係数ベクトル更新アルゴリズム
は、おおむね前述の第1手段のそれと同一であるが、評
価関数が二乗誤差である場合も含まれてる点で第1手段
とは異なっている。すなわち、適応係数ベクトル更新ア
ルゴリズムにおいては、適応の度合いを評価する評価関
数としてJw =e2N(n)が用いられており、Nは1以
上の自然数である。On the other hand, the adaptive coefficient vector updating algorithm is almost the same as that of the first means described above, but differs from the first means in that the evaluation function includes a square error. That is, in the adaptive coefficient vector updating algorithm, J w = e 2N (n) is used as an evaluation function for evaluating the degree of adaptation, and N is a natural number of 1 or more.
【0023】また、伝達位相特性同定アルゴリズムにお
いても、各位相特性推定値Φk ハット(n)の同定の度
合いを評価する評価関数としてJw =e2Q(n)が用い
られており、Qもまた1以上の自然数である。ただし、
NおよびQのうち少なくとも一方は2以上であり、この
ことが本手段の特徴となっている。Also in the transmission phase characteristic identification algorithm, J w = e 2Q (n) is used as an evaluation function for evaluating the degree of identification of each phase characteristic estimation value Φ k hat (n). It is a natural number of 1 or more. However,
At least one of N and Q is 2 or more, which is a feature of the present means.
【0024】すなわち、適応係数ベクトル更新アルゴリ
ズムおよび伝達位相特性同定アルゴリズムのうち少なく
とも一方は、最小四乗法等の誤差信号e(n)の高次乗
数による評価関数を用いて、勾配法が実施される。それ
ゆえ、上記両アルゴリズムのうち、高次数の評価関数を
用いてアルゴリズムが展開されているものは、誤差信号
e(n)の絶対値が大きい適応制御の初期において、急
速な収束速度を発揮する。That is, at least one of the adaptive coefficient vector updating algorithm and the transfer phase characteristic identification algorithm performs the gradient method using an evaluation function based on a higher-order multiplier of the error signal e (n) such as the least square method. . Therefore, of the two algorithms, the one developed by using a higher-order evaluation function exhibits a rapid convergence speed at the beginning of adaptive control in which the absolute value of the error signal e (n) is large. .
【0025】したがって本手段によれば、伝達特性Gの
位相特性Φの大幅な変動にも対処できるばかりではな
く、誤差の大きい範囲において急速な収束速度を発揮す
ることができる周期性信号の適応制御方法を提供可能で
あるという効果がある。なお、本手段においても前述の
第1手段と同様に、誤差信号e(n)を適正な単位誤差
でノーマライズすることにより、誤差信号e(n)がこ
の範囲を越えたら急速にその範囲内に収束させる閾値を
設定することが可能である。Therefore, according to the present means, not only can a large change in the phase characteristic Φ of the transfer characteristic G be dealt with, but also adaptive control of a periodic signal capable of exhibiting a rapid convergence speed in a large error range. There is an effect that a method can be provided. In this means, similarly to the above-described first means, by normalizing the error signal e (n) with an appropriate unit error, when the error signal e (n) exceeds this range, the error signal e (n) quickly falls within the range. It is possible to set a threshold for convergence.
【0026】また、適応係数ベクトル更新アルゴリズム
の更新周期Tと伝達位相特性同定アルゴリズムの同定周
期Tとは、必ずしも一致していなくとも良い。 (第3手段)本発明の第3手段は、請求項3記載の周期
性信号の適応制御方法である。本手段は、前述の第1手
段を多入力多出力制御系に拡張したものである。すなわ
ち、周期性信号f(n)は少なくとも一つの観測点に影
響を及ぼし、各観測点では、L個の誤差信号el (n)
(1≦l≦L、Lは自然数)が検知される。一方、各観
測点への周期性信号f(n)の影響のうち特定成分を相
殺して抑制する適応信号もM個ある。つまり、M個の適
応信号ym (n)(1≦m≦M、Mは自然数)を逆位相
で直接または間接的に各観測点に加えることによって、
周期性信号f(n)の特定成分の各観測点への影響が能
動的に除去される。Further, the update cycle T of the adaptive coefficient vector updating algorithm and the identification cycle T of the transfer phase characteristic identification algorithm do not necessarily have to coincide with each other. (Third Means) A third means of the present invention is an adaptive control method for a periodic signal according to the third aspect. This means is obtained by expanding the first means described above to a multi-input multi-output control system. That is, the periodic signal f (n) affects at least one observation point, and at each observation point, L error signals e l (n)
(1 ≦ l ≦ L, L is a natural number) is detected. On the other hand, there are M adaptive signals that cancel out and suppress specific components among the effects of the periodic signal f (n) on each observation point. That is, by adding M adaptive signals y m (n) (1 ≦ m ≦ M, M is a natural number) directly or indirectly to each observation point in opposite phase,
The influence of the specific component of the periodic signal f (n) on each observation point is actively removed.
【0027】その各々の誤差信号el (n)からM個の
適応信号ym (n)を生成し、同誤差信号を抑制するた
めの各アルゴリズムは、基本的に前述の第1手段をL入
力M出力制御系に拡張しただけある。それゆえ、本手段
の基本的な技術思想は、第1手段のものを踏襲してい
る。したがって本手段によれば、多入力多出力制御系を
形成しながら、各誤差信号el (n)をそれぞれ急速に
所定範囲に収束可能な周期性信号の適応制御方法を提供
することができるという効果がある。Each of the algorithms for generating M adaptive signals y m (n) from the respective error signals e l (n) and for suppressing the error signals basically employs the first means described above. Only expanded to an input M output control system. Therefore, the basic technical idea of this means follows that of the first means. Therefore, according to this means, it is possible to provide an adaptive control method of a periodic signal capable of rapidly converging each error signal e l (n) to a predetermined range while forming a multi-input multi-output control system. effective.
【0028】なお、本手段においても前述の第1手段と
同様に、誤差信号el (n)を適正な単位誤差でノーマ
ライズすることにより、各誤差信号el (n)が各単位
誤差を越えたら急速にその範囲内に収束させる閾値を設
定することが可能である。 (第4手段)本発明の第4手段は、請求項4記載の周期
性信号の適応制御方法である。In this means, similarly to the first means, the error signal e l (n) is normalized by an appropriate unit error so that each error signal e l (n) exceeds each unit error. Then, it is possible to set a threshold value that quickly converges within the range. (Fourth Means) A fourth means of the present invention is an adaptive control method for a periodic signal according to the fourth aspect.
【0029】本手段は、前述の第2手段を多入力多出力
制御系に拡張したものである。すなわち、周期性信号f
(n)は少なくとも一つの観測点に影響を及ぼし、各観
測点では、L個の誤差信号el (n)(1≦l≦L、L
は自然数)が検知される。一方、各観測点への周期性信
号f(n)の影響のうち特定成分を相殺して抑制する適
応信号もM個ある。つまり、M個の適応信号ym (n)
(1≦m≦M、Mは自然数)を逆位相で直接または間接
的に各観測点に加えることによって、周期性信号f
(n)の特定成分の各観測点への影響が能動的に除去さ
れる。This means is an extension of the above-mentioned second means to a multi-input multi-output control system. That is, the periodic signal f
(N) affects at least one observation point, and at each observation point, L error signals e l (n) (1 ≦ l ≦ L, L
Is a natural number). On the other hand, there are M adaptive signals that cancel out and suppress specific components among the effects of the periodic signal f (n) on each observation point. That is, M adaptive signals y m (n)
(1 ≦ m ≦ M, M is a natural number) in opposite phase directly or indirectly to each observation point to obtain a periodic signal f
The influence of the specific component (n) on each observation point is actively removed.
【0030】その各々の誤差信号el (n)からM個の
適応信号ym (n)を生成し、同誤差信号を抑制するた
めの各アルゴリズムは、基本的に前述の第2手段をL入
力M出力制御系に拡張しただけある。それゆえ、本手段
の基本的な技術思想は、第2手段のものを踏襲してい
る。したがって本手段によれば、多入力多出力制御系を
形成しながら、伝達特性Gの位相特性Φの大幅な変動に
も対処できるばかりではなく、各誤差信号el (n)を
それぞれ急速に所定範囲に収束可能な周期性信号の適応
制御方法を提供することができるという効果がある。Each of the algorithms for generating M adaptive signals y m (n) from the respective error signals e l (n) and suppressing the error signals basically employs the second means described above. Only expanded to an input M output control system. Therefore, the basic technical idea of this means follows that of the second means. Therefore, according to the present means, it is possible not only to cope with a large variation in the phase characteristic Φ of the transfer characteristic G while forming a multi-input multi-output control system, but also to quickly set each error signal e l (n) to a predetermined value. There is an effect that an adaptive control method of a periodic signal that can converge to a range can be provided.
【0031】なお、本手段においても前述の第2手段と
同様に、誤差信号el (n)を適正な単位誤差でそれぞ
れノーマライズすることにより、各誤差信号el (n)
が各単に誤差を越えたら急速にその範囲内に収束させる
閾値を設定することが可能である。また、適応係数ベク
トル更新アルゴリズムの更新周期Tと伝達位相特性同定
アルゴリズムの同定周期Tとは、必ずしも一致していな
くとも良い。In this means, similarly to the above-described second means, each error signal e l (n) is normalized by appropriately normalizing the error signal e l (n) with an appropriate unit error.
It is possible to set a threshold value that quickly converges within that range if each exceeds an error. Also, the update cycle T of the adaptive coefficient vector update algorithm and the identification cycle T of the transfer phase characteristic identification algorithm do not necessarily have to match.
【0032】[0032]
【発明の実施の形態】本発明の周期性信号の適応制御方
法および制御方法の実施の形態については、当業者に実
施可能な理解が得られるように、以下の実施例で明確か
つ十分に説明する。 [実施例1] (実施例1のアルゴリズムの導出)本発明の実施例1と
しての周期性信号の適応制御方法は、理解が容易である
ように、前述の第1手段においてK=1、すなわち周期
性信号f(n)のうち単一の角振動数ωの周期性振動成
分を抑制すべき特定成分とする適応制御方法である。本
実施例の適応制御方法は、図1を参照しながら、以下の
ようにして導き出すことができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The adaptive control method for periodic signals and the embodiments of the control method according to the present invention will be clearly and fully described in the following embodiments so that those skilled in the art can understand the present invention. I do. [Embodiment 1] (Derivation of algorithm of Embodiment 1) The adaptive control method of a periodic signal according to Embodiment 1 of the present invention is such that K = 1, that is, This is an adaptive control method in which a periodic vibration component having a single angular frequency ω in the periodic signal f (n) is a specific component to be suppressed. The adaptive control method according to the present embodiment can be derived as follows with reference to FIG.
【0033】まず、角振動数ωの抑制すべき特定成分を
含む周期性信号f(n)が、観測点24に加わっている
ものとする。周期性信号f(n)の上記特定成分と同期
が取れており振幅は一定値Xの余弦波である基準入力信
号x(n)が、次の数13に示すように適応制御系の入
力として得られるものとする。First, it is assumed that a periodic signal f (n) including a specific component whose angular frequency ω is to be suppressed is applied to the observation point 24. A reference input signal x (n), which is synchronized with the above-described specific component of the periodic signal f (n) and has a constant value X as a cosine wave, is used as an input to the adaptive control system as shown in the following Expression 13. Shall be obtained.
【0034】[0034]
【数13】 x(n) = Xcos[ω’Tn] ここで、ω’は測定角振動数であって、周期性信号f
(n)の特定成分の角振動数ωの測定値である。また、
Tは適応係数ベクトルW(n)の更新周期であり、サン
プリング周期と考えても良い。さらに、nは離散時間に
おける時刻を表す整数である。X (n) = Xcos [ω′Tn] where ω ′ is the measured angular frequency and the periodic signal f
It is a measured value of the angular frequency ω of the specific component of (n). Also,
T is an update cycle of the adaptive coefficient vector W (n), and may be considered as a sampling cycle. Further, n is an integer representing time in discrete time.
【0035】この基準入力信号x(n)をブロックGハ
ット13’で観測することにより、計測角振動数ωk'
と、所定の推定伝達特性Gハットの推定位相特性Φハッ
ト(一定値)とが提供されるものとする。ただし、図1
中のブロックGハット13’は、適応係数ベクトル更新
アルゴリズム12に計測角振動数ω’と、推定位相特性
Φハットとを与えるものとして便宜的に描かれているも
のである。それゆえ、ω’およびΦハットが適応係数ベ
クトル更新アルゴリズム12に提供されるための手段で
あれば、その他の表現で図示されていても構わない。By observing the reference input signal x (n) with the block G hat 13 ', the measured angular frequency ω k '
And the estimated phase characteristic Φ hat (constant value) of the predetermined estimated transfer characteristic G hat is provided. However, FIG.
The middle block G hat 13 ′ is drawn for the sake of convenience as giving the measured angular frequency ω ′ and the estimated phase characteristic Φ hat to the adaptive coefficient vector updating algorithm 12. Therefore, any means for providing ω ′ and Φ hat to the adaptive coefficient vector updating algorithm 12 may be illustrated in other expressions.
【0036】前述のように、周期性信号f(n)のうち
抑制すべき特定成分は、単一の角振動数ωをもつ抑制す
べき周期性振動成分であるから、適応係数ベクトルW
(n)は次の数14で表記される。As described above, the specific component of the periodic signal f (n) to be suppressed is a periodic vibration component having a single angular frequency ω to be suppressed.
(N) is represented by the following Expression 14.
【0037】[0037]
【数14】 W(n) = [ a(n), φ
(n) ]T また、適応信号y(n)が観測点24に至るまでの伝達
特性G(23)は、角振動数ωの関数ベクトルとして、
次の数15で表記される。なおこれからは、伝達特性G
(ω)を単に伝達特性Gと略記するものとする。W (n) = [a (n), φ
(N)] T Further , the transfer characteristic G (23) until the adaptive signal y (n) reaches the observation point 24 is represented as a function vector of the angular frequency ω.
It is represented by the following equation 15. From now on, the transfer characteristic G
(Ω) is simply abbreviated as transfer characteristic G.
【0038】[0038]
【数15】 G(ω) = [ A(ω), Φ
(ω) ]T 適応信号発生アルゴリズム11は適応フィルタとして機
能し、上記基準入力信号x(n)を元に次の数16に従
って適応信号y(n)を生成し、上記伝達特性G(2
3)に供給する。G (ω) = [A (ω), Φ
(Ω)] T The adaptive signal generation algorithm 11 functions as an adaptive filter, generates an adaptive signal y (n) based on the reference input signal x (n) according to the following equation 16, and generates the transfer characteristic G (2).
Supply to 3).
【0039】[0039]
【数16】 y(n) = a(n)Xcos[ω’T
n+φ(n)] この適応信号y(n)が伝達特性G(23)を介して観
測点24に伝達されるときには、適応信号y(n)は次
の数17に示す相殺信号z(n)に変換されている。Y (n) = a (n) Xcos [ω′T
n + φ (n)] When this adaptive signal y (n) is transmitted to the observation point 24 via the transfer characteristic G (23), the adaptive signal y (n) is canceled out by the cancellation signal z (n) shown in the following Expression 17. Has been converted to.
【0040】[0040]
【数17】 z(n) = a(n)A(ω’)X・
cos[ω’Tn+φ(n)+Φ(ω’)] この相殺信号z(n)が観測点24で周期性信号f
(n)に加えられると、周期性信号f(n)は相殺信号
z(n)によって相殺され、結果として観測点24で観
測される誤差信号e(n)のレベルは低く抑制される。Z (n) = a (n) A (ω ′) X ·
cos [ω′Tn + φ (n) + φ (ω ′)] This cancellation signal z (n) is a periodic signal f at the observation point 24.
When added to (n), the periodic signal f (n) is canceled by the cancellation signal z (n), and as a result, the level of the error signal e (n) observed at the observation point 24 is suppressed low.
【0041】ここで、上記数13で示した基準入力信号
x(n)の振幅Xは任意の一定値であるから、X=1と
置くものとする。このことによって、以下の適応係数ベ
クトル更新アルゴリズム12等の導出には影響がないの
で、X=1と置いて特に不都合は生じない。また、計測
角振動数ω’は周期性信号f(n)の真の角振動数ωと
工学的に等価であると仮定すれば、ω’=ωである。す
ると、前述の数13、数16および数17は、それぞれ
次の数18〜数20に簡素に書き換えられる。Here, since the amplitude X of the reference input signal x (n) shown in Expression 13 is an arbitrary constant value, it is assumed that X = 1. Since this does not affect the derivation of the following adaptive coefficient vector updating algorithm 12 and the like, no particular inconvenience occurs when X = 1. Assuming that the measured angular frequency ω ′ is engineeringly equivalent to the true angular frequency ω of the periodic signal f (n), ω ′ = ω. Then, the above-mentioned equations 13, 16 and 17 are simply rewritten into the following equations 18 to 20, respectively.
【0042】[0042]
【数18】 x(n) = cos[ωTn]X (n) = cos [ωTn]
【0043】[0043]
【数19】 y(n) = a(n)cos[ωTn+
φ(n)]Y (n) = a (n) cos [ωTn +
φ (n)]
【0044】[0044]
【数20】 z(n) = a(n)A(ω)・cos
[ωTn+φ(n)+Φ(ω)] 相殺信号z(n)の振幅成分a(n)A(ω)は、伝達
関数のゲインA(ω)が角振動数ωによって一意に定ま
っているので、適応信号y(n)の振幅a(n)で定ま
る。同様に、相殺信号z(n)の位相成分[φ(n)+
Φ(ω)]は、伝達関数の位相特性(位相遅れの符号を
逆転させたもの)Φ(ω)が角振動数ωによって一意に
定まっているので、適応信号y(n)の位相φ(n)で
定まる。それゆえ、観測点24における誤差信号e
(n)を適正に低いレベルに抑制できるか否かは、一に
適応信号y(n)の振幅a(n)および位相φ(n)の
調整如何にかかっている。(20) z (n) = a (n) A (ω) · cos
[ΩTn + φ (n) + φ (ω)] Since the amplitude component a (n) A (ω) of the canceling signal z (n) is uniquely determined by the angular frequency ω of the transfer function, It is determined by the amplitude a (n) of the adaptive signal y (n). Similarly, the phase component of the cancellation signal z (n) [φ (n) +
Φ (ω)], the phase characteristic of the transfer function (the inverse of the sign of the phase lag) Φ (ω) is uniquely determined by the angular frequency ω. n). Therefore, the error signal e at the observation point 24
Whether (n) can be appropriately suppressed to a low level depends on the adjustment of the amplitude a (n) and the phase φ (n) of the adaptive signal y (n).
【0045】適応信号y(n)の振幅a(n)および位
相φ(n)は、両者を要素とする適応係数ベクトルW
(n) = [ a(n), φ(n) ]T の各要素
によって更新される。それゆえ、適応係数ベクトルW
(n)の調整を行う適応係数ベクトル更新アルゴリズム
12が、本実施例の周期性信号の適応制御方法にとっ
て、最も重要な部分である。本実施例の適応係数ベクト
ル更新アルゴリズム12は、次のようにして導き出すこ
とができる。The amplitude a (n) and the phase φ (n) of the adaptive signal y (n) are determined by an adaptive coefficient vector W
(N) = [a (n), φ (n)] Updated by each element of T. Therefore, the adaptive coefficient vector W
The adaptive coefficient vector updating algorithm 12 for adjusting (n) is the most important part in the adaptive control method for periodic signals of the present embodiment. The adaptive coefficient vector updating algorithm 12 of the present embodiment can be derived as follows.
【0046】まず、次の数21に示すように、評価関数
Jw を誤差信号e(n)の2N乗と定義する。First, as shown in the following equation 21, the evaluation function J w is defined as the 2N power of the error signal e (n).
【0047】[0047]
【数21】 Jw =e2N(n)=[f(n)+z
(n)]2N ここで、前述の本発明の第1手段によれば、Nは2以上
の自然数であるから、本実施例ではN=2と定め、誤差
信号e(n)の4乗を評価関数として使用する。それゆ
え、本実施例の適応係数ベクトル更新アルゴリズム12
の構成は、勾配法ではあるが、最小二乗法ではなく最小
四乗法になる。ただし、以後の数式の展開としては任意
のN(すなわちN=2,4,6,・・・)に対応できる
ように、一般的に2N乗として表記しておくものとす
る。J w = e 2N (n) = [f (n) + z
(N)] 2N Here, according to the first means of the present invention, since N is a natural number of 2 or more, N is set to 2 in this embodiment, and the fourth power of the error signal e (n) is Used as an evaluation function. Therefore, the adaptive coefficient vector updating algorithm 12 of the present embodiment
Is a gradient method, but is a least square method instead of a least square method. However, in the subsequent development of the mathematical expression, it is generally expressed as 2N power so that it can correspond to an arbitrary N (that is, N = 2, 4, 6,...).
【0048】勾配法よれば、適応係数ベクトル更新アル
ゴリズム12すなわち適応係数ベクトルW(n)の更新
式は、勾配法に則って上記評価関数Jw を適応係数ベク
トルW(n)の各要素で偏微分することによって得ら
れ、次の数22によって定義される。According to the gradient method, the adaptive coefficient vector updating algorithm 12, that is, the updating equation of the adaptive coefficient vector W (n), is obtained by dividing the evaluation function Jw by each element of the adaptive coefficient vector W (n) according to the gradient method. It is obtained by differentiating and is defined by the following equation (22).
【0049】[0049]
【数22】 (Equation 22)
【0050】ここで、誤差信号e(n)は次の数23の
ように展開されるので、上記数22の各偏微分要素はそ
の次の数24のように展開できる。Since the error signal e (n) is developed as shown in the following equation (23), each partial differential element of the above equation (22) can be developed as shown in the following equation (24).
【0051】[0051]
【数23】e(n)=[f(n)+z(n)] =f(n)+a(n)A(ω)cos[ωTn+φ(n)
+Φ(ω)]E (n) = [f (n) + z (n)] = f (n) + a (n) A (ω) cos [ωTn + φ (n)
+ Φ (ω)]
【0052】[0052]
【数24】∂e(n)/∂a(n)=A(ω)cos[ω
Tn+φ(n)+Φ(ω)] ∂e(n)/∂φ(n)=−a(n)A(ω)・sin
[ωTn+φ(n)+Φ(ω)] ここで、伝達特性GのゲインA(ω)および位相特性Φ
(ω)を測定する機能を本実施例の周期性信号の適応制
御方法では持ち合わせていないので、両者は推定値(所
定値)としてのゲインAハットおよび位相特性Φハット
で代替される。すると、上記数22で表記されていた適
応係数ベクトル更新アルゴリズム12は、次の数25に
書き換えられる。24e (n) / ∂a (n) = A (ω) cos [ω
Tn + φ (n) + φ (ω)] ∂e (n) / ∂φ (n) = − a (n) A (ω) · sin
[ΩTn + φ (n) + Φ (ω)] Here, the gain A (ω) and the phase characteristic Φ of the transfer characteristic G
Since the function of measuring (ω) is not provided in the periodic signal adaptive control method of the present embodiment, both are replaced by a gain A hat and a phase characteristic Φ hat as estimated values (predetermined values). Then, the adaptive coefficient vector update algorithm 12 expressed by the above equation 22 is rewritten into the following equation 25.
【0053】[0053]
【数25】 (Equation 25)
【0054】ここでさらに、μa =μa'A2N,μφ=
μφ'A2Nと置くと、上記数25は簡素化されて次の
数26のように表記される。Here, μ a = μ a 'A2N, μφ =
When μφ′A2N is set, the above equation (25) is simplified and expressed as the following equation (26).
【0055】[0055]
【数26】 (Equation 26)
【0056】本実施例に合わせてより具体的にN=2を
代入すると、上記数26で表記されていた適応係数ベク
トル更新アルゴリズム12は、次の数27で表記され
る。By substituting N = 2 more specifically in accordance with this embodiment, the adaptive coefficient vector updating algorithm 12 expressed by the above equation (26) is expressed by the following equation (27).
【0057】[0057]
【数27】 [Equation 27]
【0058】以上で本実施例の周期性信号の適応制御方
法の各アルゴリズムの導出および定義を終えるが、本方
法は最小4乗勾配法であるので、上記数27において誤
差信号e(n)の乗数が1ではなく3になっている。そ
れゆえ、誤差信号e(n)のレベルが1(または単位誤
差)を越えると、適応係数ベクトルW(n)の更新ピッ
チ(ステップサイズ)が飛躍的に増大する。The above is the end of the derivation and definition of each algorithm of the adaptive control method of the periodic signal according to the present embodiment. Since the present method is the least-square gradient method, the error signal e (n) in the above equation (27) is obtained. The multiplier is 3 instead of 1. Therefore, when the level of the error signal e (n) exceeds 1 (or unit error), the update pitch (step size) of the adaptive coefficient vector W (n) increases dramatically.
【0059】(実施例1のシステム構成および作用効
果)本発明の実施例1としての周期性信号の適応制御方
法を実施する系は、再び図1に示すように、基準入力信
号生成アルゴリズム(図略)、適応信号発生アルゴリズ
ム11および適応係数ベクトル更新アルゴリズム12を
中心に構成されている。前節で各アルゴリズムの導出が
なされたので、次に本実施例の周期性信号の適応制御方
法の構成を、以下にまとめて説明する。(System Configuration and Operation and Effect of First Embodiment) A system for implementing the adaptive control method of periodic signals according to the first embodiment of the present invention employs a reference input signal generation algorithm (see FIG. 1) again as shown in FIG. , The adaptive signal generation algorithm 11 and the adaptive coefficient vector updating algorithm 12. Since the respective algorithms have been derived in the previous section, the configuration of the adaptive control method of the periodic signal according to the present embodiment will be summarized below.
【0060】本実施例の周期性信号の適応制御方法は、
少なくとも一つの角振動数ωの信号成分を含み観測点2
4に影響を及ぼす周期性信号f(n)に対する適応制御
方法である。すなわち本実施例では、周期性信号f
(n)の角振動数ωの正弦波信号(余弦波信号でも同
じ)からなる適応信号y(n)が、直接または間接的に
逆位相で観測点に加えるられる。その結果、周期性信号
f(n)の特定成分の観測点24への影響は能動的に相
殺されて除去され、観測点24で検知される誤差信号e
(n)は抑制される。The adaptive control method of the periodic signal of the present embodiment is as follows.
Observation point 2 including at least one signal component of angular frequency ω
4 is an adaptive control method for the periodic signal f (n) that affects No.4. That is, in this embodiment, the periodic signal f
An adaptive signal y (n) composed of a sine wave signal (same for a cosine wave signal) having an angular frequency ω of (n) is directly or indirectly applied to the observation point in opposite phase. As a result, the influence of the specific component of the periodic signal f (n) on the observation point 24 is actively canceled and removed, and the error signal e detected at the observation point 24 is removed.
(N) is suppressed.
【0061】本実施例の周期性信号の適応制御方法で
は、各アルゴリズムが以下のように作用する。基準入力
信号生成アルゴリズム(図略)は、周期性信号f(n)
と相関がある基準信号により、角振動数ωk を計測して
計測角振動数ωk'を供給する。それとともに、同アルゴ
リズムは、基準信号および計測角振動数ωk'に基づい
て、周期性信号f(n)の特定成分と同期している基準
入力信号xk (n)を、次の数28に示すように生成す
る。In the adaptive control method for periodic signals according to the present embodiment, each algorithm operates as follows. The reference input signal generation algorithm (not shown) generates a periodic signal f (n).
The angular frequency ω k is measured based on the reference signal having a correlation with the measured angular frequency ω k ′. At the same time, the algorithm converts the reference input signal x k (n) synchronized with the specific component of the periodic signal f (n) based on the reference signal and the measured angular frequency ω k ′ into the following equation (28). Generated as shown in
【0062】[0062]
【数28】 x(n) = cos[ωTn] ここで、基準入力信号x(n)は、正弦波信号ないし余
弦波信号でもよいし、矩形波信号でも良いし、あるいは
基準信号そのままのパルス信号であっても良い。要する
に基準入力信号x(n)は、周期性信号f(n)の角振
動数ωの特定成分と適応信号y(n)とが同期を取れる
ように作用する信号であれば、どのようなものでも良
い。X (n) = cos [ωTn] Here, the reference input signal x (n) may be a sine wave signal or a cosine wave signal, a rectangular wave signal, or a pulse signal as it is. It may be. In short, the reference input signal x (n) is any signal that acts so that the specific component of the angular frequency ω of the periodic signal f (n) and the adaptive signal y (n) are synchronized. But it is good.
【0063】適応信号発生アルゴリズム11は、離散時
間における時刻nにおいて、周期性信号f(n)の角振
動数ωを角振動数とする振幅aおよび位相φの余弦波信
号として、次の数29に従い適応信号y(n)を発生さ
せる。The adaptive signal generation algorithm 11 calculates the cosine wave signal having the amplitude a and the phase φ at the time n in the discrete time as the angular frequency ω of the periodic signal f (n) and the following equation 29. Generates an adaptive signal y (n) in accordance with
【0064】[0064]
【数29】 y(n) = a(n)cos[ωTn+
φ(n)] 適応信号y(n)は、前述の基準入力信号x(n)に同
期しているので、周期性信号f(n)とも適正な位相差
で同期しており、伝達特性Gを経て相殺信号z(n)と
なって観測点24に印加される。相殺信号z(n)は、
次の数30で表記される。## EQU29 ## y (n) = a (n) cos [ωTn +
φ (n)] Since the adaptive signal y (n) is synchronized with the above-mentioned reference input signal x (n), the adaptive signal y (n) is also synchronized with the periodic signal f (n) with an appropriate phase difference, and the transfer characteristic G , And is applied to the observation point 24 as a cancellation signal z (n). The cancellation signal z (n) is
It is represented by the following Equation 30.
【0065】[0065]
【数30】 z(n) = a(n)A(ω)・cos
[ωTn+φ(n)+Φ(ω)] 相殺信号z(n)は、観測点24に印加され、周期性信
号f(n)の角振動数ωの特定成分を相殺する。適応信
号y(n)の振幅a(n)および位相φ(n)は、次の
数31で表記される適応係数ベクトル更新アルゴリズム
12により適応的に調整され、アップデートされる。な
お、ステップサイズパラメータμa ,μφは、適正な値
に設定されるものとする。(30) z (n) = a (n) A (ω) · cos
[ΩTn + φ (n) + φ (ω)] The canceling signal z (n) is applied to the observation point 24 and cancels a specific component of the angular frequency ω of the periodic signal f (n). The amplitude a (n) and the phase φ (n) of the adaptive signal y (n) are adaptively adjusted and updated by the adaptive coefficient vector updating algorithm 12 expressed by the following equation (31). Note that the step size parameters μ a and μφ are set to appropriate values.
【0066】[0066]
【数31】 (Equation 31)
【0067】適応係数ベクトル更新アルゴリズム12
は、適応信号y(n)の振幅a(n)および位相φ
(n)を成分とする適応係数ベクトルW(n)=[a
(n),φ(n)]T を適応的に更新するアルゴリズム
である。この更新は、観測点24で計測される誤差信号
e(n)と角振動数ωとに基づいて、離散時間の時刻n
の経過(更新周期T)毎に行われる。そして、周期性信
号f(n)の特定成分の角振動数ωならびに振幅および
位相の変動と、周期性信号f(n)から観測点24まで
の伝達特性Gの変動とに対して、適応係数ベクトルW
(n)の各成分が適応的に調整される。前述のように、
更新された該適応係数ベクトルW(n)の上記各成分を
もって、適応信号y(n)の各正弦波信号の振幅a
(n)および位相φ(n)が更新される。Adaptive coefficient vector update algorithm 12
Is the amplitude a (n) and the phase φ of the adaptive signal y (n).
Adaptive coefficient vector W (n) = [a
(N), φ (n)] is an algorithm for adaptively updating T. This update is performed based on the error signal e (n) measured at the observation point 24 and the angular frequency ω, at a discrete time n
Is performed every time (update cycle T). Then, the adaptive coefficient is applied to the variation of the angular frequency ω, the amplitude and the phase of the specific component of the periodic signal f (n), and the variation of the transfer characteristic G from the periodic signal f (n) to the observation point 24. Vector W
Each component of (n) is adjusted adaptively. As aforementioned,
With the updated components of the adaptive coefficient vector W (n), the amplitude a of each sine wave signal of the adaptive signal y (n) is obtained.
(N) and the phase φ (n) are updated.
【0068】前述のように本実施例の特徴的な点は、適
応係数ベクトル更新アルゴリズム12において、適応の
度合いを評価する評価関数Jw として誤差信号e(n)
の四乗が用いられている点である。すなわち、本手段は
勾配法ではあるが、最小二乗法ではなく、最小四乗法に
則って、適応係数ベクトル更新アルゴリズム12が構成
されている。[0068] The characteristic feature of this embodiment as described above, in the adaptive coefficient vector update algorithm 12, Evaluate the degree of adaptation function J w as an error signal e (n)
The point is that the fourth power of is used. That is, although the present means is a gradient method, the adaptive coefficient vector updating algorithm 12 is configured not by the least square method but by the least square method.
【0069】このような適応係数ベクトル更新アルゴリ
ズム12では、誤差信号e(n)の絶対値が1を越える
と(または所定の単位誤差を越えると)、誤差信号e
(n)の四乗値は勾配が誤差信号e(n)の三乗に比例
して急激に増大するので、収束速度が飛躍的に向上す
る。それゆえ、ごく短時間に誤差信号e(n)の絶対値
は1(ないし単位誤差)未満に収束する。In the adaptive coefficient vector updating algorithm 12, when the absolute value of the error signal e (n) exceeds 1 (or exceeds a predetermined unit error), the error signal e (n)
Since the gradient of the fourth power of (n) sharply increases in proportion to the third power of the error signal e (n), the convergence speed is dramatically improved. Therefore, the absolute value of the error signal e (n) converges to less than 1 (or unit error) in a very short time.
【0070】したがって本実施例によれば、前述の従来
技術1に比べても、適応制御の収束速度がいっそう向上
している周期性信号の適応制御方法を提供することがで
きるという効果がある。 (実施例1の実証試験)前述の実施例1としての周期性
信号の適応制御方法の効果を実証するために、試験回路
をもって実証試験を行った。同試験回路は、図2に示す
ように、周期性信号f(n)の信号源21としてのファ
ンクションジェネレータと、適応制御系1としてのDS
P(デジタル信号処理)コントローラ1と、伝達特性G
(23)としてのLPF(ローパスフィルタ)23と、
三個の10kΩの抵抗器とを回路要素として構成されて
いる。Therefore, according to the present embodiment, there is an effect that it is possible to provide an adaptive control method for a periodic signal in which the convergence speed of the adaptive control is further improved as compared with the above-mentioned prior art 1. (Verification test of the first embodiment) In order to verify the effect of the adaptive control method for a periodic signal as the first embodiment, a verification test was performed using a test circuit. As shown in FIG. 2, the test circuit includes a function generator as a signal source 21 of the periodic signal f (n) and a DS as the adaptive control system 1.
P (digital signal processing) controller 1 and transfer characteristics G
LPF (low-pass filter) 23 as (23),
Three 10 kΩ resistors are configured as circuit elements.
【0071】ファンクションジェネレータは、第1の抵
抗器を介して観測点24に周期性信号f(n)を加える
と共に、周期性信号f(n)に同期している矩形波信号
(電圧信号)を基準信号としてDSPコントローラ1に
入力する。DSPコントローラ1には、適応制御アルゴ
リズム1として、前述の基準入力信号生成アルゴリズム
13、適応信号発生アルゴリズム11および適応係数ベ
クトル更新アルゴリズム12がプログラムとして内蔵さ
れ作動する。The function generator adds a periodic signal f (n) to the observation point 24 via the first resistor, and outputs a rectangular wave signal (voltage signal) synchronized with the periodic signal f (n). It is input to the DSP controller 1 as a reference signal. The DSP controller 1 incorporates and operates the above-described reference input signal generation algorithm 13, adaptive signal generation algorithm 11, and adaptive coefficient vector update algorithm 12 as the adaptive control algorithm 1.
【0072】基準入力信号生成アルゴリズム13は、上
記同期信号をもとに周期性信号f(n)の特定成分の角
振動数ωを割り出して適応信号発生アルゴリズム11お
よび適応係数ベクトル更新アルゴリズム12に提供す
る。それとともに基準入力信号生成アルゴリズム13
は、周期性信号f(n)の上記特定成分の所定の位相に
て生成されている上記同期信号を基準に、周期性信号f
(n)の上記特定成分に対して適応信号発生アルゴリズ
ム11の同期を取る。The reference input signal generation algorithm 13 calculates an angular frequency ω of a specific component of the periodic signal f (n) based on the synchronization signal, and provides it to the adaptive signal generation algorithm 11 and the adaptive coefficient vector update algorithm 12. I do. At the same time, the reference input signal generation algorithm 13
Is based on the synchronization signal generated at a predetermined phase of the specific component of the periodic signal f (n).
The adaptive signal generation algorithm 11 is synchronized with the specific component (n).
【0073】こうして適応信号発生アルゴリズム11で
発生した適応信号y(n)は、DSPコントローラ1か
らLFP(23)および第2の抵抗器を経て観測点24
に加えられる。ここでLFP(23)は、200Hz以
上の周波数でゲインが落ちていくローパスフィルタであ
り、試験時の周波数では位相遅れが十分に小さく、比較
的高周波のノイズ成分しかカットしない。観測点24は
第3の抵抗器を介して接地されており、DSPコントロ
ーラ1は観測点24での電圧をもって誤差信号e(n)
として観測する。The adaptive signal y (n) generated by the adaptive signal generation algorithm 11 is sent from the DSP controller 1 to the observation point 24 via the LFP (23) and the second resistor.
Is added to Here, the LFP (23) is a low-pass filter whose gain decreases at a frequency of 200 Hz or more, and has a sufficiently small phase lag at the test frequency, and cuts only relatively high frequency noise components. The observation point 24 is grounded via a third resistor, and the DSP controller 1 uses the voltage at the observation point 24 to generate an error signal e (n).
Observe as
【0074】以上の構成をもつ試験回路を使用して、本
実施例の周期性信号の適応制御方法によりDSPコント
ローラ1を駆動した場合の周期性信号f(n)の適応制
御試験の結果を、図3に示す。また、比較例として、最
小二乗法に基づき次の数32に従って演算される従来技
術の適応係数ベクトル更新アルゴリズムを使用した場合
の時間応答を図4に示す。The result of the adaptive control test of the periodic signal f (n) when the DSP controller 1 is driven by the adaptive control method of the periodic signal of the present embodiment using the test circuit having the above configuration is as follows. As shown in FIG. Further, as a comparative example, FIG. 4 shows a time response when a conventional adaptive coefficient vector updating algorithm calculated according to the following equation 32 based on the least square method is used.
【0075】[0075]
【数32】 (Equation 32)
【0076】本実施例の応答結果である図3と、比較例
としての従来技術の応答結果である図4とを比較する
と、適応制御開始の時点から誤差信号e(n)がグラフ
上で収束したと認められるまでの時間に、大幅な違いが
ある。すなわち、本実施例の図3の方が比較例の図4よ
りも、誤差信号e(n)の収束時間が半分ないし三分の
一に激減している。When comparing FIG. 3 which is the response result of the present embodiment with FIG. 4 which is the response result of the prior art as a comparative example, the error signal e (n) converges on the graph from the start of the adaptive control. There is a significant difference in the time it takes to be admitted. That is, the convergence time of the error signal e (n) in FIG. 3 of the present embodiment is sharply reduced by half to one third as compared with FIG. 4 of the comparative example.
【0077】したがって本実施例の周期性信号の適応制
御方法によれば、誤差信号e(n)の収束速度を大幅に
向上させることができることが、以上の試験結果から確
認された。 (実施例1の変形態様)以上の実施例1では、周期性信
号f(n)のうち観測点24への影響を抑制すべき特定
成分は、一つの角振動数成分であった。しかし、複数の
角振動数ωk (1≦k≦K、Kは2以上の自然数)を抑
制すべき特定成分に含む変形態様の実施が可能である。
また、最小四乗法だけではなく、最小六乗法、最小八乗
法・・・(N=3,4,・・・)に基づく勾配法で適応
係数ベクトル更新アルゴリズム12を変形態様させるこ
ともできる。Therefore, it has been confirmed from the above test results that the convergence speed of the error signal e (n) can be greatly improved according to the adaptive control method of the periodic signal of the present embodiment. (Modification of First Embodiment) In the first embodiment, the specific component of the periodic signal f (n) whose influence on the observation point 24 is to be suppressed is one angular frequency component. However, it is possible to implement a modification in which a plurality of angular frequencies ω k (1 ≦ k ≦ K, K is a natural number of 2 or more) are included in the specific component to be suppressed.
Further, the adaptive coefficient vector updating algorithm 12 can be modified not only by the least square method but also by a gradient method based on the least six method, the least eight method (N = 3, 4,...).
【0078】本変形態様では、適応信号発生アルゴリズ
ム11および適応係数ベクトル更新アルゴリズム12
は、それぞれ次の数33および数34でより一般的に表
記される。In this modification, the adaptive signal generation algorithm 11 and the adaptive coefficient vector update algorithm 12
Is more generally expressed by the following equations 33 and 34, respectively.
【0079】[0079]
【数33】 [Equation 33]
【0080】[0080]
【数34】 (Equation 34)
【0081】本変形態様によっても、k=1,・・・,
Kの各振動成分に対して、実施例1とほぼ同様に従来技
術よりも向上した収束速度を持つ制御応答が得られる。
なお、上記各振動成分は、一次から高次に至るまでの調
和振動でも良いし、互いに独立な振動モードの角振動数
を持っていても良いし、両者の混成であっても構わな
い。According to this modification, k = 1,.
For each vibration component of K, a control response having a convergence speed improved compared to the prior art can be obtained in substantially the same manner as in the first embodiment.
Each of the above-mentioned vibration components may be a harmonic vibration from the first order to a higher order, may have an angular frequency of a vibration mode independent of each other, or may be a hybrid of both.
【0082】[実施例2] (実施例2の伝達位相特性同定アルゴリズムの導出)本
発明の実施例2としての周期性信号の適応制御方法は、
図5に示すように、大半部分が前述の実施例1と同一で
あるが、伝達位相特性同定アルゴリズム13を有する点
が実施例1と異なっている。伝達位相特性同定アルゴリ
ズム13は、伝達特性G(23)の位相特性Φをオンラ
インで逐次同定し、同定位相特性Φハット(n)を適応
係数ベクトル更新アルゴリズム12に提供するアルゴリ
ズムである。そこで、以下に伝達位相特性同定アルゴリ
ズム13を導出する。なお、ここでいう同定とは、推定
と同義である。[Second Embodiment] (Derivation of Transmission Phase Characteristic Identification Algorithm of Second Embodiment) An adaptive control method of a periodic signal according to a second embodiment of the present invention is as follows.
As shown in FIG. 5, most of the components are the same as those of the first embodiment, but differ from the first embodiment in that a transmission phase characteristic identification algorithm 13 is provided. The transfer phase characteristic identification algorithm 13 is an algorithm for sequentially identifying the phase characteristic Φ of the transfer characteristic G (23) online and providing the identified phase characteristic Φ hat (n) to the adaptive coefficient vector updating algorithm 12. Therefore, a transmission phase characteristic identification algorithm 13 is derived below. Note that the identification here is synonymous with estimation.
【0083】先ず、同定位相特性Φハットに関する評価
関数を、同定位相特性Φハットに影響を受ける相殺信号
z(n)の推定値z(n)ハットが混じっている形式
で、数35のように定義する。First, an evaluation function relating to the identification phase characteristic Φ hat is expressed by the following equation 35 in a form in which the estimated value z (n) of the cancellation signal z (n) affected by the identification phase characteristic Φ hat is mixed. Define.
【0084】[0084]
【数35】 (Equation 35)
【0085】上記評価関数JΦに勾配法を適用すること
により、同定位相特性Φハットの更新式は次の数36の
ように定められる。By applying the gradient method to the evaluation function JΦ, the update formula of the identification phase characteristic Φhat is determined as in the following equation 36.
【0086】[0086]
【数36】 [Equation 36]
【0087】上記数36は、次の数37のように展開さ
れる。The above equation (36) is developed as in the following equation (37).
【0088】[0088]
【数37】 (37)
【0089】ここで、同定位相特性Φハット(n)≒Φ
(真値)である場合、zハット(n)≒z(n)と見な
すことができると仮定すると、上記数37において次の
数38が成立する。実際に数値シミュレーションや電気
回路試験をしてみると、同定位相特性Φハット(n)と
真値Φとの差が100°程度ないしそれ以上あっても、
適応制御アルゴリズムは収束して誤差信号e(n)を抑
制することができることが確認されている。それゆえ、
上記仮定はかなり広範囲で成り立つ。Here, the identification phase characteristic Φ hat (n) ≒ Φ
In the case of (true value), assuming that z hat (n) ≒ z (n) can be considered, the following equation 38 holds in the above equation 37. Actual numerical simulations and electric circuit tests show that even if the difference between the identification phase characteristic Φ hat (n) and the true value Φ is about 100 ° or more,
It has been confirmed that the adaptive control algorithm can converge and suppress the error signal e (n). therefore,
The above assumptions hold quite broadly.
【0090】[0090]
【数38】 (38)
【0091】その結果、上記数37の更新式は次の数3
9にまとめ上げることができ、数39をもって本実施例
の伝達位相特性同定アルゴリズム13とすることができ
る。As a result, the update equation of the above equation (37) is obtained by
9, and can be used as the transmission phase characteristic identification algorithm 13 of the present embodiment by using Expression 39.
【0092】[0092]
【数39】 [Equation 39]
【0093】(実施例2のシステム構成および作用効
果)本発明の実施例2としての周期性信号の適応制御方
法は、前述のように大半部分が実施例1と同一である。
しかし、本実施例は、伝達位相特性同定アルゴリズム1
3を有する点と、同アルゴリズム13および適応係数ベ
クトル更新アルゴリズムにおけるそれぞれの評価関数と
が、実施例1と異なっている。(System Configuration and Operation and Effect of Second Embodiment) The adaptive control method for periodic signals according to the second embodiment of the present invention is almost the same as that of the first embodiment as described above.
However, in this embodiment, the transmission phase characteristic identification algorithm 1
3 and the respective evaluation functions in the algorithm 13 and the adaptive coefficient vector updating algorithm are different from those in the first embodiment.
【0094】すなわち、伝達位相特性同定アルゴリズム
13は、伝達特性Gの各位相特性Φの各推定値Φハット
(n)を、誤差信号e(n)および計測角振動数ω’
(工学的に真値ωと等価とする)に基づいて時刻nの経
過毎に更新する。この更新の結果、各位相特性各推定値
Φハット(n)は、伝達特性Gの位相特性Φの変動に対
して適応的に調整され、伝達特性Gの位相特性Φの大幅
な変動にも対処して誤差信号e(n)を収束させること
ができるようになる。That is, the transfer phase characteristic identification algorithm 13 converts the estimated value Φ hat (n) of each phase characteristic Φ of the transfer characteristic G into the error signal e (n) and the measured angular frequency ω ′.
It is updated every time n elapses based on (equivalent to the engineering true value ω). As a result of this updating, each estimated value Φ hat (n) of each phase characteristic is adaptively adjusted with respect to the variation of the phase characteristic Φ of the transfer characteristic G, and copes with a large variation of the phase characteristic Φ of the transfer characteristic G. Thus, the error signal e (n) can be converged.
【0095】一方、適応係数ベクトル更新アルゴリズム
は、おおむね前述の第1手段のそれと同一であるが、評
価関数が二乗誤差である場合も含まれてる点で第1手段
とは異なっている。すなわち、適応係数ベクトル更新ア
ルゴリズムにおいては、適応の度合いを評価する評価関
数としてJw =e2N(n)が用いられており、Nは1以
上の自然数である。On the other hand, the adaptive coefficient vector updating algorithm is almost the same as that of the first means described above, but differs from the first means in that the case where the evaluation function is a square error is included. That is, in the adaptive coefficient vector updating algorithm, J w = e 2N (n) is used as an evaluation function for evaluating the degree of adaptation, and N is a natural number of 1 or more.
【0096】また、伝達位相特性同定アルゴリズムにお
いても、同定の度合いを評価する評価関数としてJw =
e2Q(n)が用いられており、Qもまた1以上の自然数
である。ただし、NおよびQのうち少なくとも一方は2
以上であり、このことが本実施例としての周期性信号の
適応制御方法の特徴となっている。より具体的には、本
実施例ではN=1,Q=2を適用している。In the transmission phase characteristic identification algorithm, J w =
e 2Q (n) is used, and Q is also a natural number of 1 or more. However, at least one of N and Q is 2
This is a feature of the adaptive control method for periodic signals according to the present embodiment. More specifically, in this embodiment, N = 1 and Q = 2 are applied.
【0097】すなわち、適応係数ベクトル更新アルゴリ
ズム12は通常の最小二乗法に基づく勾配法で導出され
ており、伝達位相特性同定アルゴリズム13は最小四乗
法に基づく勾配法で導出されている。具体的には、適応
係数ベクトル更新アルゴリズム12および伝達位相特性
同定アルゴリズム13は、それぞれ数40および数41
で定義される。That is, the adaptive coefficient vector updating algorithm 12 is derived by the gradient method based on the ordinary least square method, and the transfer phase characteristic identification algorithm 13 is derived by the gradient method based on the least square method. Specifically, the adaptive coefficient vector updating algorithm 12 and the transmission phase characteristic identification algorithm 13 are represented by Equations 40 and 41, respectively.
Is defined by
【0098】[0098]
【数40】 (Equation 40)
【0099】[0099]
【数41】 [Equation 41]
【0100】ちなみに適応信号発生アルゴリズム11
は、前述の実施例1と同様であって、次の数式により表
記される。 y(n) = a(n)cos[ωTn+φ(n)] それゆえ、伝達位相特性同定アルゴリズム13は、高次
数(四乗)の評価関数を用いてアルゴリズムが導出され
ているので、誤差信号e(n)の絶対値が大きい適応制
御の初期において急速な収束速度を発揮する。Incidentally, the adaptive signal generation algorithm 11
Is similar to that of the first embodiment, and is represented by the following mathematical formula. y (n) = a (n) cos [ωTn + φ (n)] Therefore, since the transfer phase characteristic identification algorithm 13 is derived using an evaluation function of a higher order (the fourth power), the error signal e A rapid convergence speed is exhibited at the beginning of the adaptive control in which the absolute value of (n) is large.
【0101】したがって本実施例によれば、伝達特性G
の位相特性Φの大幅な変動にも対処できるばかりではな
く、誤差の大きい範囲において急速な収束速度を発揮す
ることができる周期性信号の適応制御方法を提供可能で
あるという効果がある。 (実施例2の実証試験)以上に説明した本実施例の周期
性信号の適応制御方法についても、実施例1とほぼ同様
の実験回路(図2参照)を用いて、実証試験を行った。
その結果得られた時間応答のグラフを二例取り上げ、図
6および図7に示す。Therefore, according to the present embodiment, the transfer characteristic G
Not only can cope with a large fluctuation of the phase characteristic Φ of the above, but also can provide an adaptive control method of a periodic signal capable of exhibiting a rapid convergence speed in a range with a large error. (Demonstration Test of Second Embodiment) The above-described adaptive control method of the periodic signal according to the present embodiment was also subjected to a verification test using an experimental circuit substantially similar to that of the first embodiment (see FIG. 2).
Two examples of graphs of the resulting time response are shown in FIGS. 6 and 7.
【0102】図6での実証試験では、周期性信号f
(n)を振幅0.7Vの正弦波とした。その際の伝達特
性G(23)の位相特性の真値Φは− °(
°の位相遅れ)であるのに対し、同定位相特性Φハ
ット(n)の初期値はゼロで制御を開始している。その
結果、制御開始から4秒ほどで同定位相特性Φハット
(n)の値はほぼ定常値に落ち着いており、制御開始か
ら8秒ほどで誤差信号e(n)はほぼゼロ付近に収束し
ている。In the verification test shown in FIG. 6, the periodic signal f
(N) is a sine wave with an amplitude of 0.7V. At this time, the true value Φ of the phase characteristic of the transfer characteristic G (23) is − ° (
(Phase delay of °), whereas the initial value of the identification phase characteristic Φ hat (n) is zero and the control is started. As a result, the value of the identification phase characteristic Φ hat (n) has settled to a substantially steady value in about 4 seconds from the start of control, and the error signal e (n) converges to almost zero in about 8 seconds from the start of control. I have.
【0103】一方、図7での実証試験では、周期性信号
f(n)を振幅1.25Vの正弦波とした。その際の伝
達特性G(23)の位相特性の真値Φは−96°(96
°の位相遅れ)であるのに対し、同定位相特性Φハット
(n)の初期値はゼロで制御を開始している。その結
果、制御開始から1秒ほどで同定位相特性Φハット
(n)の値はほぼ定常値に落ち着いており、制御開始か
ら2秒ほどで誤差信号e(n)は幾分残っているものの
ほぼゼロ付近に収束している。On the other hand, in the verification test in FIG. 7, the periodic signal f (n) was a sine wave having an amplitude of 1.25 V. At this time, the true value Φ of the phase characteristic of the transfer characteristic G (23) is −96 ° (96
(Phase delay of °), whereas the initial value of the identification phase characteristic Φ hat (n) is zero and the control is started. As a result, the value of the identification phase characteristic Φ hat (n) has settled to a substantially steady value in about 1 second from the start of the control, and the error signal e (n) has almost remained in about 2 seconds from the start of the control, but the error signal e (n) has Converges near zero.
【0104】なお、適応信号y(n)の位相φ(n)に
も吸収されるので、同定位相特性Φハット(n)は必ず
しも真値に収束する必要はない。以上の二例をもって、
本実施例の有効性は確認されたものと発明者らは考えて
いる。なお、本実施例ではN=1と置いたが、N=2と
置くことによってより速やかな収束特性が得られること
が期待できる。Since the phase φ (n) of the adaptive signal y (n) is absorbed, the identification phase characteristic φhat (n) does not always need to converge to a true value. With the above two examples,
The inventors believe that the effectiveness of this embodiment has been confirmed. Although N = 1 is set in the present embodiment, it is expected that quicker convergence characteristics can be obtained by setting N = 2.
【0105】また、本実施例の周期性信号の適応制御方
法による伝達位相特性同定アルゴリズム13の周波数特
性を調べるために、前述の試験回路(図2参照)を用い
て周波数掃引試験を行った。その際、本実施例の適応制
御方法は、周期性信号f(n)の正弦波の振幅を0.7
Vおよび1.25Vに設定した2ケースについて、89
〜111Hz程度の周波数範囲で実施された。Further, in order to examine the frequency characteristics of the transmission phase characteristic identification algorithm 13 by the adaptive control method of the periodic signal of the present embodiment, a frequency sweep test was performed using the above-described test circuit (see FIG. 2). At this time, the adaptive control method of the present embodiment sets the amplitude of the sine wave of the periodic signal f (n) to 0.7.
V and 1.25 V for two cases, 89
The test was performed in a frequency range of about 111 Hz.
【0106】その結果をそれぞれ図8(b)および図8
(c)に示す。ちなみに図8(a)は、別途実施された
周波数掃引試験により測定された伝達特性Gの位相特性
Φ(ω)であり、真値に近いものと見ることができる。
図8(b)および図8(c)から、同定位相特性Φハッ
ト(n)はおおむね真値の付近に収束するものと見るこ
とができる。また、周期性信号f(n)の振幅が大きい
方がやや真値への収束精度が高く、安定した同定結果が
得られるようである。The results are shown in FIG. 8B and FIG.
It is shown in (c). FIG. 8A shows the phase characteristic Φ (ω) of the transfer characteristic G measured by a separately performed frequency sweep test, which can be regarded as close to the true value.
From FIG. 8B and FIG. 8C, it can be seen that the identification phase characteristic Φ hat (n) converges substantially near the true value. Also, it seems that the larger the amplitude of the periodic signal f (n), the higher the convergence accuracy to the true value is, and a stable identification result is obtained.
【0107】なお、周波数が90Hz付近で実線の折れ
線グラフが破線になっているが、これは実験装置の一部
に特異点に相当する不具合があり、90Hzでのみ測定
ができなかったためである。 (実施例2の変形態様)以上の実施例2でも実施例1と
同様に、周期性信号f(n)のうち観測点24への影響
を抑制すべき特定成分は、一つの角振動数成分であっ
た。しかし、実施例1の変形態様と同様に、複数の角振
動数ωk (1≦k≦K、Kは2以上の自然数)を抑制す
べき特定成分に含む変形態様の実施が可能である。ま
た、最小四乗法だけではなく、最小六乗法、最小八乗法
・・・(Q=3,4,・・・)に基づく勾配法で伝達位
相特性同定アルゴリズム13を変形態様させることもで
きる。Note that the solid line graph becomes a broken line near the frequency of 90 Hz because a part of the experimental apparatus had a defect corresponding to a singular point, and measurement was not possible only at 90 Hz. (Modification of the Second Embodiment) In the second embodiment, as in the first embodiment, the specific component of the periodic signal f (n) whose influence on the observation point 24 is to be suppressed is one angular frequency component. Met. However, similarly to the modification of the first embodiment, it is possible to implement a modification including a plurality of angular frequencies ω k (1 ≦ k ≦ K, where K is a natural number of 2 or more) in the specific component to be suppressed. Further, the transfer phase characteristic identification algorithm 13 can be modified by a gradient method based on the least-square method, least-square method,... (Q = 3, 4,...) As well as the least-square method.
【0108】本変形態様では、各周波数成分に対して、
次の数42によってより一般的な伝達位相特性同定アル
ゴリズム13を定義することができる。In this modification, for each frequency component,
The following Expression 42 can define a more general transmission phase characteristic identification algorithm 13.
【0109】[0109]
【数42】 (Equation 42)
【0110】なお、適応信号発生アルゴリズム11およ
び適応係数ベクトル更新アルゴリズム12については、
前述の実施例1の変形態様で述べたとおりである。本変
形態様によっても、前述の実施例1の変形態様と同様
に、k=1,・・・,Kの各振動成分に対して、実施例
2とほぼ同様に従来技術よりも向上した収束速度を持つ
制御応答が得られる。同様に、抑制すべき上記各振動成
分は、一次から高次に至るまでの調和振動でも良いし、
互いに独立な振動モードの角振動数を持っていても良い
し、両者の混成であっても構わない。The adaptive signal generation algorithm 11 and the adaptive coefficient vector updating algorithm 12 are as follows.
This is as described in the modification of the first embodiment. According to this modification, as in the modification of the first embodiment, the convergence speed improved for the respective vibration components of k = 1,... Is obtained. Similarly, each of the vibration components to be suppressed may be a harmonic vibration from the first order to a higher order,
The vibration modes may have angular frequencies independent of each other, or may be a mixture of both.
【0111】[実施例3] (実施例3の構成およびアルゴリズム導出)本発明の実
施例3としての周期性信号の適応制御方法は、図9に示
すように、実施例1を多入力多出力系に拡張したもので
あり、周期性信号f(n)も複数の周波数成分(角振動
数ωk,1≦k≦K、Kは自然数)をもつものに一般化さ
れている。Third Embodiment (Configuration and Algorithm Derivation of Third Embodiment) The adaptive control method of a periodic signal according to the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. The periodic signal f (n) is also generalized to have a plurality of frequency components (angular frequency ω k , 1 ≦ k ≦ K, K is a natural number).
【0112】すなわち本実施例は、周期性信号f(n)
の影響が及ぶ少なくとも一つの観測点からL個の誤差信
号el (n)(1≦l≦L、Lは自然数)が入力として
得られ、M個の適応信号ym (n)(1≦m≦M、Mは
自然数)を出力する多入力多出力型の周期性信号の適応
制御方法である。ただし、その特殊な場合として、一入
力系である場合(L=1)や、同様に一出力系である場
合(M=1)、ならびに周期性信号f(n)の単一の角
振動数ω成分のみを抑制する場合(K=1)も、本実施
例の範疇に含まれる。That is, in this embodiment, the periodic signal f (n)
, L error signals e l (n) (1 ≦ l ≦ L, L is a natural number) are obtained as inputs from at least one observation point affected by the above equation, and M adaptive signals y m (n) (1 ≦ This is an adaptive control method for a multi-input multi-output type periodic signal that outputs m ≦ M, where M is a natural number. However, as special cases, there are a single input system (L = 1), a single output system (M = 1), and a single angular frequency of the periodic signal f (n). The case where only the ω component is suppressed (K = 1) is also included in the category of the present embodiment.
【0113】なお、図9では、K=2,L=2,M=2
のケースが例示されている。以下に、本実施例での適応
係数ベクトル更新アルゴリズム12’を評価関数の定義
から導き出す。先ず、評価関数JW を次の数43のよう
に定義する。In FIG. 9, K = 2, L = 2, M = 2
Is exemplified. In the following, the adaptive coefficient vector updating algorithm 12 ′ in the present embodiment is derived from the definition of the evaluation function. First, the evaluation function J W is defined as in the following Expression 43.
【0114】[0114]
【数43】 [Equation 43]
【0115】上記数43の評価関数JW に勾配法を適用
することにより、次の数44に示すように、K×M個の
適応係数ベクトルWkm(n)の更新式が得られる。By applying the gradient method to the evaluation function J W in the above equation (43), an update equation of K × M adaptive coefficient vectors W km (n) is obtained as shown in the following equation (44).
【0116】[0116]
【数44】 [Equation 44]
【0117】したがって、直接観測することができない
伝達特性Gの位相特性Φ(ω)を適正な所定の推定値Φ
ハットで代替することにより、上記数44の適応係数ベ
クトル更新アルゴリズム12’は、次の数45で記述さ
れる。Therefore, the phase characteristic Φ (ω) of the transfer characteristic G, which cannot be directly observed, is changed to an appropriate predetermined estimated value Φ
By replacing with a hat, the adaptive coefficient vector updating algorithm 12 ′ of the above equation (44) is described by the following equation (45).
【0118】[0118]
【数45】 [Equation 45]
【0119】一方、適応信号発生アルゴリズム11’
は、M個の適応信号ym (n)について次の数46で記
述される。On the other hand, the adaptive signal generation algorithm 11 '
Is described by the following equation 46 for the M adaptive signals y m (n).
【0120】[0120]
【数46】 [Equation 46]
【0121】(実施例3の作用効果)本実施例では、適
応制御系が多入力多出力(入力である誤差信号e
l (n)はL個、出力である適応信号ym (n)はM
個)の制御系であり、かつ、抑制すべき周波数成分が複
数(K個)の場合にも適用できる。その結果、複数の周
波数成分を抑制する他入力多出力系でありながら、複数
の誤差信号el (n)を極めて速やかに収束させ、周期
性信号f(n)の特定成分の影響を抑制することができ
るという効果がある。(Effects of Embodiment 3) In this embodiment, the adaptive control system has a multi-input multi-output (error signal e which is an input).
l (n) is L, and the output adaptive signal y m (n) is M
) Control system and the number of frequency components to be suppressed is plural (K). As a result, the error signals e l (n) are converged very quickly, and the influence of the specific component of the periodic signal f (n) is suppressed, even though the system is a multi-input system that suppresses a plurality of frequency components. There is an effect that can be.
【0122】[実施例4] (実施例4の構成およびアルゴリズム導出)本実施例
は、図10に示すように、前述の実施例2を多入力多出
力制御系に拡張したものである。すなわち、周期性信号
f(n)は少なくとも一つの観測点に影響を及ぼし、各
観測点では、L個の誤差信号el (n)(1≦l≦L、
Lは自然数)が検知される。一方、各観測点への周期性
信号f(n)の影響のうち特定成分を相殺して抑制する
適応信号もM個ある。つまり、M個の適応信号y
m (n)(1≦m≦M、Mは自然数)を逆位相で直接ま
たは間接的に各観測点に加えることによって、周期性信
号f(n)の特定成分の各観測点への影響が能動的に除
去される。Embodiment 4 (Configuration and Algorithm Derivation of Embodiment 4) In this embodiment, as shown in FIG. 10, the above-described Embodiment 2 is extended to a multiple-input multiple-output control system. That is, the periodic signal f (n) affects at least one observation point, and at each observation point, L error signals e l (n) (1 ≦ l ≦ L,
L is a natural number). On the other hand, there are M adaptive signals that cancel out and suppress specific components among the effects of the periodic signal f (n) on each observation point. That is, M adaptive signals y
By adding m (n) (1 ≦ m ≦ M, M is a natural number) directly or indirectly to each observation point in opposite phase, the influence of a specific component of the periodic signal f (n) on each observation point is reduced. Actively removed.
【0123】なお、図10では、K=1,L=2,M=
2のケースが例示されている。さて、その各々の誤差信
号el (n)からM個の適応信号ym (n)を生成し同
誤差信号を抑制するための各アルゴリズムは、基本的に
前述の実施例2をL入力M出力制御系に拡張しただけあ
る。それゆえ、本手段の技術思想は実施例2のものを踏
襲しており、適応信号発生アルゴリズム11’および適
応係数ベクトル更新アルゴリズム12’は、それぞれ前
述の実施例3の数46および数45と同一である。In FIG. 10, K = 1, L = 2, M =
Two cases are illustrated. Now, each algorithm for generating M adaptive signals y m (n) from each of the error signals e l (n) and suppressing the error signals is basically the same as that of the second embodiment described above with the L input M Only expanded to an output control system. Therefore, the technical idea of the present means follows that of the second embodiment, and the adaptive signal generation algorithm 11 'and the adaptive coefficient vector updating algorithm 12' are the same as the above-described equations 46 and 45 of the third embodiment, respectively. It is.
【0124】ただし本実施例では、実施例3の上記各ア
ルゴリズム11’,12’に加え、L入力M出力に対応
した伝達位相特性同定アルゴリズム13”を備えてい
る。同アルゴリズム13”は、以下のようにして導き出
される。先ず、評価関数JΦを次の数47のように定義
する。In this embodiment, however, a transmission phase characteristic identification algorithm 13 ″ corresponding to L input and M output is provided in addition to the above algorithms 11 ′ and 12 ′ of the third embodiment. Is derived as follows. First, the evaluation function JΦ is defined as in the following Expression 47.
【0125】[0125]
【数47】 [Equation 47]
【0126】相殺信号zlm(n)を推定値zlmハット
(n)で代替し、勾配法を適用すると伝達位相特性同定
アルゴリズム13”は次の数48のように求められる。When the cancellation signal z lm (n) is replaced with the estimated value z lm hat (n) and the gradient method is applied, the transfer phase characteristic identification algorithm 13 ″ is obtained as in the following Expression 48.
【0127】[0127]
【数48】 [Equation 48]
【0128】したがって、(K×L×M)個の同定位相
特性Φklm ハット(n)は、次の数49で定式化される
伝達位相特性同定アルゴリズム13”により、オンライ
ンで逐次同定される。Therefore, the (K × L × M) identification phase characteristics Φ klm hat (n) are sequentially identified on-line by the transmission phase characteristic identification algorithm 13 ″ formulated by the following equation (49).
【0129】[0129]
【数49】 [Equation 49]
【0130】以上の各アルゴリズム11’,12’,1
3”によって、再び図10に示すように、本実施例の周
期性信号の適応制御方法は構成されている。ただし、前
述の各評価関数Jw ,JΦの誤差信号e(n)の乗数を
定めるNおよびQは、いずれも1以上の自然数である
が、NおよびQのうち一方が1である場合には、他方は
2以上の自然数である。Each of the above algorithms 11 ', 12', 1
10, the adaptive control method of the periodic signal according to the present embodiment is configured as shown in Fig. 10. However, the multiplier of the error signal e (n) of each of the evaluation functions Jw and JΦ is determined. Each of N and Q is a natural number of 1 or more, but when one of N and Q is 1, the other is a natural number of 2 or more.
【0131】(実施例4の作用効果)したがって本実施
例によれば、多入力多出力制御系を形成しながら、伝達
特性Gの位相特性Φの大幅な変動にも対処できるばかり
ではなく、各誤差信号el (n)をそれぞれ急速に所定
範囲に収束可能な周期性信号の適応制御方法を提供する
ことができるという効果がある。(Effects of Embodiment 4) According to the present embodiment, therefore, not only can a large change in the phase characteristic Φ of the transfer characteristic G be dealt with while forming a multi-input multi-output control system, but also in each case. There is an effect that it is possible to provide an adaptive control method of a periodic signal capable of rapidly converging the error signal e l (n) to a predetermined range.
【図1】 実施例1としての適応制御方法を示すブロッ
ク線図FIG. 1 is a block diagram illustrating an adaptive control method according to a first embodiment;
【図2】 実施例1の試験装置の構成を示す回路図FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a test apparatus according to the first embodiment.
【図3】 実施例1の試験結果の時間応答を示すグラフFIG. 3 is a graph showing the time response of the test result of Example 1.
【図4】 従来技術の試験結果の時間応答を比較のため
に示すグラフFIG. 4 is a graph showing a time response of a test result of the related art for comparison.
【図5】 実施例2としての適応制御方法を示すブロッ
ク線図FIG. 5 is a block diagram showing an adaptive control method according to a second embodiment;
【図6】 実施例2の試験結果1の時間応答を示すグラ
フFIG. 6 is a graph showing the time response of Test Result 1 of Example 2.
【図7】 実施例2の試験結果2の時間応答を示すグラ
フFIG. 7 is a graph showing the time response of Test Result 2 of Example 2.
【図8】 実施例2の伝達位相特性の同定作用を示す組
図(a)掃引試験による伝達特性Gの位相特性測定結果
を示すグラフ(b)試験結果1での伝達特性Gの位相特
性同定結果を示すグラフ(b)試験結果2での伝達特性
Gの位相特性同定結果を示すグラフ8A and 8B are a set of diagrams showing an identification operation of a transfer phase characteristic according to the second embodiment. FIG. 8A is a graph showing a result of measurement of a phase characteristic of the transfer characteristic G by a sweep test. FIG. Graph showing results (b) Graph showing phase characteristic identification results of transfer characteristics G in test result 2
【図9】 実施例3としての適応制御方法を示すブロッ
ク線図FIG. 9 is a block diagram illustrating an adaptive control method according to a third embodiment;
【図10】実施例4としての適応制御方法を示すブロッ
ク線図FIG. 10 is a block diagram showing an adaptive control method according to a fourth embodiment;
1:適応制御アルゴリズム(DSPコントローラ) 11,11’:適応信号発生アルゴリズム 12,12’:適応係数ベクトル更新アルゴリズム 13,13”:伝達位相特性同定アルゴリズム 13’:推定伝達特性Gハット 21:周期性信号源(ファンクション・ジェネレータ) 23,23’:伝達特性G[A,Φ](ローパスフィル
タ) 24,24’:観測点 f(n):周期性信号 e(n),el(n):誤差信号(1≦l≦L) y(n),ym(n):適応信号(1≦m≦M) z(n),zm(n):相殺信号 W(n):適応係数ベクトル a(n),akm(n):適応信号の振幅 φ(n),φkm(n):適応信号の位相 A,Aklm:伝達特性のゲイン Φ,Φklm:伝達特性
の位相特性 n:離散時間の時刻 T:更新周期、同定周期 ω,ωk:角振動数(1≦k≦K) ω’,ωk':計測角振動数(周期性信号f(n)の角振
動数ωの計測値)1: Adaptive control algorithm (DSP controller) 11, 11 ': Adaptive signal generation algorithm 12, 12': Adaptive coefficient vector update algorithm 13, 13 ": Transfer phase characteristic identification algorithm 13 ': Estimated transfer characteristic G hat 21: Periodicity Signal source (function generator) 23, 23 ': transfer characteristic G [A, Φ] (low-pass filter) 24, 24': observation point f (n): periodic signal e (n), e l (n): error signal (1 ≦ l ≦ L) y (n), y m (n): the adaptation signal (1 ≦ m ≦ M) z (n), z m (n): canceling signal W (n): adaptive coefficient vector a (n), a km (n): amplitude of adaptive signal φ (n), φ km (n): phase of adaptive signal A, A klm : gain of transfer characteristic Φ, Φ klm : phase characteristic of transfer characteristic n : Discrete time T: Update period, identification period ω, ω k : Angular frequency (1 ≦ k ≦ K) ω ′, ω k ′: measured angular frequency (measured value of angular frequency ω of periodic signal f (n))
Claims (4)
K’、K’は自然数)の信号成分を含み観測点に影響を
及ぼす周期性信号f(n)に対し、該角振動数ωk のう
ちK個の計測値である測定角振動数ωk'(1≦k≦K≦
K’、Kも自然数)の正弦波信号からなる適応信号y
(n)を逆位相で直接または間接的に加えることによっ
て、該周期性信号f(n)の特定成分の該観測点への影
響を能動的に除去し、該観測点で検知される誤差信号e
(n)を抑制する周期性信号の適応制御方法において、 前記周期性信号f(n)と相関がある基準信号により、
前記角振動数ωk を計測して前記計測角振動数ωk'を供
給するとともに、該基準信号および該計測角振動数ωk'
に基づいて、該周期性信号f(n)の前記特定成分と同
期している基準入力信号xk (n)を生成する基準入力
信号生成アルゴリズムと、 離散時間における時刻nにおいて、前記計測角振動数ω
k'を角振動数とする振幅ak および位相φk の正弦波信
号の少なくとも一つが合成されてなり、該基準入力信号
xk (n)に同期して前記適応信号y(n)を発生させ
る適応信号発生アルゴリズムと、 該適応信号y(n)の振幅ak (n)および位相φ
k (n)を成分とする適応係数ベクトルW(n)を、前
記誤差信号e(n)および該計測角振動数ωk'に基づい
て該時刻nの経過毎に更新することにより、該周期性信
号f(n)の該特定成分の角振動数ωk ならびに振幅お
よび位相の変動と、該周期性信号f(n)から前記観測
点までの伝達特性Gの変動とに対して、該適応係数ベク
トルW(n)の上記各成分を適応的に調整する適応係数
ベクトル更新アルゴリズムとを有し、 更新された該適応係数ベクトルW(n)の上記各成分を
もって、該適応信号y(n)の各正弦波信号の該振幅a
k (n)および該位相φk (n)が更新されると共に、 前記適応係数ベクトル更新アルゴリズムにおいて、 適応の度合いを評価する評価関数Jw として数1に示す
ように前記誤差信号e(n)の2N乗が用いられ、 該評価関数Jw =e2N(n)が勾配法によって極小化さ
れるように、前記適応係数ベクトルW(n)が数2の更
新式に従って更新されるにあたり、 前記Nは、2以上の自然数であることを特徴とする、 周期性信号の適応制御方法。 【数1】 Jw = e2N(n) 【数2】 At least one angular frequency ω k (1 ≦ k ≦
K ', K' whereas affect periodic signals f (n) at the observation point includes a signal component of a natural number), angular K number measurements angular frequency is a measure omega k of the frequency [omega k '(1 ≦ k ≦ K ≦
An adaptive signal y composed of a sine wave signal (K 'and K are also natural numbers)
By directly or indirectly adding (n) in opposite phase, the influence of a specific component of the periodic signal f (n) on the observation point is actively removed, and an error signal detected at the observation point is obtained. e
In the adaptive control method of a periodic signal for suppressing (n), a reference signal correlated with the periodic signal f (n)
The measuring angular frequency omega k by measuring the angular frequency omega k 'supplies, said reference signal and said measurement angular frequency omega k'
A reference input signal generation algorithm for generating a reference input signal x k (n) synchronized with the specific component of the periodic signal f (n) based on the measured angular vibration Number ω
At least one of a sine wave signal having an amplitude a k and a phase φ k having k ′ as an angular frequency is synthesized, and the adaptive signal y (n) is generated in synchronization with the reference input signal x k (n). An adaptive signal generation algorithm to be performed, and an amplitude a k (n) and a phase φ of the adaptive signal y (n).
By updating the adaptive coefficient vector W (n) having k (n) as a component each time the time n elapses based on the error signal e (n) and the measured angular frequency ω k ′, The adaptation is performed with respect to the variation of the angular frequency ω k and the amplitude and phase of the specific component of the characteristic signal f (n) and the variation of the transfer characteristic G from the periodic signal f (n) to the observation point. An adaptive coefficient vector updating algorithm for adaptively adjusting each of the components of the coefficient vector W (n). The adaptive signal y (n) is obtained by using the updated components of the adaptive coefficient vector W (n). The amplitude a of each sine wave signal
k with (n) and the phase phi k (n) is updated, the adaptive coefficient vector in the update algorithm, Evaluate the degree of adaptation function J w wherein as shown in Equation 1 as an error signal e (n) When the adaptive coefficient vector W (n) is updated according to the update formula of Equation 2, the 2N power of is used so that the evaluation function J w = e 2N (n) is minimized by the gradient method. N is a natural number of 2 or more, wherein the periodic signal adaptive control method. J w = e 2N (n)
K’、K’は自然数)の信号成分を含み観測点に影響を
及ぼす周期性信号f(n)に対し、該角振動数ωk のう
ちK個の計測値である測定角振動数ωk'(1≦k≦K≦
K’、Kも自然数)の正弦波信号からなる適応信号y
(n)を逆位相で直接または間接的に加えることによっ
て、該周期性信号f(n)の特定成分の該観測点への影
響を能動的に除去し、該観測点で検知される誤差信号e
(n)を抑制する周期性信号の適応制御方法において、 前記周期性信号f(n)と相関がある基準信号により、
前記角振動数ωk を計測して前記計測角振動数ωk'を供
給するとともに、該基準信号および該計測角振動数ωk'
に基づいて、該周期性信号f(n)の前記特定成分と同
期している基準入力信号xk (n)を生成する基準入力
信号生成アルゴリズムと、 離散時間における時刻nにおいて、前記計測角振動数ω
k'を角振動数とする振幅ak および位相φk の正弦波信
号の少なくとも一つが合成されてなり、該基準入力信号
xk (n)に同期して前記適応信号y(n)を発生させ
る適応信号発生アルゴリズムと、 該適応信号y(n)の振幅ak (n)および位相φ
k (n)を成分とする適応係数ベクトルW(n)を、前
記誤差信号e(n)および該計測角振動数ωk'に基づい
て該時刻nの経過毎に更新することにより、該周期性信
号f(n)の該特定成分の角振動数ωk ならびに振幅お
よび位相の変動と、該周期性信号f(n)から前記観測
点までの伝達特性Gの変動とに対して、該適応係数ベク
トルW(n)の上記各成分を適応的に調整する適応係数
ベクトル更新アルゴリズムと、 該伝達特性Gの各位相特性Φk の各推定値Φk ハット
(n)を、該誤差信号e(n)および該計測角振動数ω
k'に基づいて該時刻nの経過毎に更新し、該伝達特性G
の位相特性Φの変動に対して適応的に調整する伝達位相
特性同定アルゴリズムとを有し、 更新された該適応係数ベクトルW(n)の上記各成分を
もって、該適応信号y(n)の各正弦波信号の該振幅a
k (n)および該位相φk (n)が更新されると共に、 前記適応係数ベクトル更新アルゴリズムにおいて、適応
の度合いを評価する評価関数Jwとして数3に示すよう
に前記誤差信号e(n)の2N乗が用いられ、該評価関
数Jw =e2N(n)が勾配法によって極小化されるよう
に、前記適応係数ベクトルW(n)が数4の更新式に従
って更新され、 前記伝達位相特性同定アルゴリズムにおいて、前記各位
相特性推定値Φk ハット(n)の同定の度合いを評価す
る評価関数JΦとして数5に示すように前記誤差信号e
(n)の2Q乗が用いられ、該評価関数Jw =e
2Q(n)が勾配法によって極小化されるように、各前記
位相特性推定値Φk ハット(n)が数6の更新式に従っ
て更新されるにあたり、 前記Nは1以上の自然数であり、 前記Qも1以上の自然数であって、 該Nおよび該Qのうち少なくとも一方は2以上であるこ
とを特徴とする、 周期性信号の適応制御方法。 【数3】 Jw = e2N(n) 【数4】 【数5】 JΦ = e2Q(n) 【数6】 2. At least one angular frequency ω k (1 ≦ k ≦
K ', K' whereas affect periodic signals f (n) at the observation point includes a signal component of a natural number), angular K number measurements angular frequency is a measure omega k of the frequency [omega k '(1 ≦ k ≦ K ≦
An adaptive signal y composed of a sine wave signal (K 'and K are also natural numbers)
By directly or indirectly adding (n) in opposite phase, the influence of a specific component of the periodic signal f (n) on the observation point is actively removed, and an error signal detected at the observation point is obtained. e
In the adaptive control method of a periodic signal for suppressing (n), a reference signal correlated with the periodic signal f (n)
The measuring angular frequency omega k by measuring the angular frequency omega k 'supplies, said reference signal and said measurement angular frequency omega k'
A reference input signal generation algorithm for generating a reference input signal x k (n) synchronized with the specific component of the periodic signal f (n) based on the measured angular vibration Number ω
At least one of a sine wave signal having an amplitude a k and a phase φ k having k ′ as an angular frequency is synthesized, and the adaptive signal y (n) is generated in synchronization with the reference input signal x k (n). An adaptive signal generation algorithm to be performed, and an amplitude a k (n) and a phase φ of the adaptive signal y (n).
By updating the adaptive coefficient vector W (n) having k (n) as a component each time the time n elapses based on the error signal e (n) and the measured angular frequency ω k ′, The adaptation is performed with respect to the variation of the angular frequency ω k and the amplitude and phase of the specific component of the characteristic signal f (n) and the variation of the transfer characteristic G from the periodic signal f (n) to the observation point. An adaptive coefficient vector updating algorithm that adaptively adjusts each of the above components of the coefficient vector W (n), and each estimated value Φ k hat (n) of each phase characteristic Φ k of the transfer characteristic G is converted to the error signal e ( n) and the measured angular frequency ω
k ′, the transfer characteristic G is updated every time the time n elapses.
And a transfer phase characteristic identification algorithm that adaptively adjusts to the variation of the phase characteristic Φ of the adaptive signal y (n) with the updated components of the adaptive coefficient vector W (n). The amplitude a of the sine wave signal
k (n) and the phase φ k (n) are updated, and in the adaptive coefficient vector updating algorithm, the error signal e (n) is expressed as 2N power is used, the adaptive coefficient vector W (n) is updated according to the update formula of Equation 4 so that the evaluation function J w = e 2N (n) is minimized by the gradient method, In the identification algorithm, as shown in Expression 5, the error signal e is used as an evaluation function JΦ for evaluating the degree of identification of each of the phase characteristic estimation values Φ k hat (n).
(N) raised to the 2Q power and the evaluation function J w = e
When each of the phase characteristic estimation values Φ k hat (n) is updated according to the update formula of Equation 6, so that 2Q (n) is minimized by the gradient method, N is a natural number of 1 or more; Q is also a natural number of 1 or more, and at least one of the N and the Q is 2 or more. J w = e 2N (n) JΦ = e 2Q (n)
K’、K’は自然数)の信号成分を含み、少なくとも一
つの観測点に影響を及ぼす周期性信号f(n)に対し、 該角振動数ωk のうちK個の計測値である測定角振動数
ωk'(1≦k≦K≦K’、Kも自然数)の正弦波信号か
らなるM個の適応信号ym (n)(1≦m≦M、Mは自
然数)を逆位相で直接または間接的に加えることによっ
て、該周期性信号f(n)の特定成分の各該観測点への
影響を能動的に除去し、 各該観測点で検知されるL個の誤差信号el (n)(1
≦l≦L、Lは自然数)を抑制する周期性信号の適応制
御方法において、 前記周期性信号f(n)と相関がある基準信号により、
前記角振動数ωk を計測して前記計測角振動数ωk'を供
給するとともに、該基準信号および該計測角振動数ωk'
に基づいて、該周期性信号f(n)の前記特定成分と同
期している基準入力信号xk (n)を生成する基準入力
信号生成アルゴリズムと、 離散時間における時刻nにおいて、前記計測角振動数ω
k'を角振動数とする振幅ak および位相φk の正弦波信
号の少なくとも一つが合成されてなり、該基準入力信号
xk (n)に同期して各前記適応信号ym (n)を発生
させる適応信号発生アルゴリズムと、 各該適応信号ym (n)の振幅akm(n)および位相φ
km(n)を成分とする各適応係数ベクトルWkm(n)=
[akm(n),φkm(n)]T を、各前記誤差信号el
(n)および各該計測角振動数ωk'に基づいて該時刻n
の経過毎に更新することにより、該周期性信号f(n)
の該特定成分の角振動数ωk ならびに振幅および位相の
変動と、該周期性信号f(n)から各前記観測点までの
伝達特性Gの変動とに対して、各該適応係数ベクトルW
km(n)の上記各成分を適応的に調整する適応係数ベク
トル更新アルゴリズムとを有し、 更新された各該適応係数ベクトルWkm(n)の上記各成
分をもって、各該適応信号ym (n)の各正弦波信号の
該振幅akm(n)および該位相φkm(n)が更新される
と共に、 前記適応係数ベクトル更新アルゴリズムにおいて、 適応の度合いを評価する評価関数Jw として数7に示す
ように前記誤差信号e l (n)の2N乗の総和が用いら
れ、 該評価関数Jw =Σel 2N(n)が勾配法によって極小
化されるように、前記適応係数ベクトルWkm(n)が数
8の更新式に従って更新されるにあたり、 前記Nは、2以上の自然数であることを特徴とする、 周期性信号の適応制御方法。 【数7】 【数8】 3. At least one angular frequency ωk(1 ≦ k ≦
K 'and K' are natural numbers), and at least one
For a periodic signal f (n) affecting two observation points, the angular frequency ωkMeasurement angular frequency which is K measurement values of
ωk'(1 ≦ k ≦ K ≦ K', K is also a natural number)
M adaptive signals ym(N) (1 ≦ m ≦ M, where M is
Is added directly or indirectly in antiphase.
Thus, a specific component of the periodic signal f (n) is transmitted to each observation point.
The influence is actively removed, and L error signals e detected at each observation point are used.l(N) (1
≤l≤L, where L is a natural number) Adaptive control of periodic signals
In the control method, a reference signal correlated with the periodic signal f (n)
The angular frequency ωkAnd the measured angular frequency ωk'
And the reference signal and the measured angular frequency ωk'
And the same as the specific component of the periodic signal f (n).
Expected reference input signal xkReference input to generate (n)
A signal generation algorithm, and at time n in discrete time, the measured angular frequency ω
kAmplitude a where 'is the angular frequencykAnd phase φkSinusoidal signal
At least one of the reference input signals
xk(N) in synchronization with each of the adaptive signals ymGenerate (n)
Adaptive signal generation algorithm to be applied, and each of the adaptive signals ym(N) amplitude akm(N) and phase φ
kmEach adaptive coefficient vector W having (n) as a componentkm(N) =
[Akm(N), φkm(N)]TTo each of the error signals el
(N) and each of the measured angular frequencies ωk'Based on the time n
The periodic signal f (n)
Angular frequency ω of the specific component ofkAnd amplitude and phase
Fluctuation and the period from the periodic signal f (n) to each of the observation points.
With respect to the variation of the transfer characteristic G, each of the adaptive coefficient vectors W
kmAn adaptive coefficient vector for adaptively adjusting the above components of (n)
And an updated adaptive coefficient vector WkmEach of the above components of (n)
In minutes, each of the adaptive signals ym(N) of each sine wave signal
The amplitude akm(N) and the phase φkm(N) is updated
And an evaluation function J for evaluating the degree of adaptation in the adaptive coefficient vector updating algorithm.wShown in Equation 7 as
The error signal e lThe sum of (n) 2N raised is used
The evaluation function Jw= Σel 2N(N) is minimized by the gradient method
The adaptive coefficient vector Wkm(N) is a number
8. The method according to claim 8, wherein the N is a natural number of 2 or more. (Equation 7)(Equation 8)
K’、K’は自然数)の信号成分を含み、少なくとも一
つの観測点に影響を及ぼす周期性信号f(n)に対し、 該角振動数ωk のうちK個の計測値である測定角振動数
ωk'(1≦k≦K≦K’、Kも自然数)の正弦波信号か
らなるM個の適応信号ym (n)(1≦m≦M、Mは自
然数)を逆位相で直接または間接的に加えることによっ
て、該周期性信号f(n)の特定成分の各該観測点への
影響を能動的に除去し、 各該観測点で検知されるL個の誤差信号el (n)(1
≦l≦L、Lは自然数)を抑制する周期性信号の適応制
御方法において、 前記周期性信号f(n)と相関がある基準信号により、
前記角振動数ωk を計測して前記計測角振動数ωk'を供
給するとともに、該基準信号および該計測角振動数ωk'
に基づいて、該周期性信号f(n)の前記特定成分と同
期している基準入力信号xk (n)を生成する基準入力
信号生成アルゴリズムと、 離散時間における時刻nにおいて、前記計測角振動数ω
k'を角振動数とする振幅ak および位相φk の正弦波信
号の少なくとも一つが合成されてなり、該基準入力信号
xk (n)に同期して各前記適応信号ym (n)を発生
させる適応信号発生アルゴリズムと、 各該適応信号ym (n)の振幅amk(n)および位相φ
mk(n)を成分とする各適応係数ベクトルWkm(n)=
[akm(n),φkm(n)]T を、前記誤差信号e
l (n)および該計測角振動数ωk'に基づいて該時刻n
の経過毎に更新することにより、該周期性信号f(n)
の該特定成分の角振動数ωk ならびに振幅および位相の
変動と、該周期性信号f(n)から各前記観測点までの
各伝達特性Gの変動とに対して、各該適応係数ベクトル
Wkm(n)の上記各成分を適応的に調整する適応係数ベ
クトル更新アルゴリズムと、 該伝達特性Gの位相特性Φの各推定値Φklm ハット
(n)を、該誤差信号el(n)および該計測角振動数
ωk'に基づいて該時刻nの経過毎に更新し、該伝達特性
Gの位相特性Φの変動に対して適応的に調整する伝達位
相特性同定アルゴリズムとを有し、 更新された各該適応係数ベクトルWkm(n)の上記各成
分をもって、各該適応信号ym (n)の各正弦波信号の
該振幅akm(n)および該位相φkm(n)が更新される
と共に、 前記適応係数ベクトル更新アルゴリズムにおいて、適応
の度合いを評価する評価関数Jw として数9に示すよう
に前記誤差信号el (n)の2N乗が用いられ、該評価
関数Jw =Σel 2N(n)が勾配法によって極小化され
るように、前記適応係数ベクトルWkm(n)が数10の
更新式に従って更新され、 前記伝達位相特性同定アルゴリズムにおいて、前記各位
相特性推定値Φklm ハット(n)の同定の度合いを評価
する評価関数JΦとして数11に示すように前記誤差信
号el (n)の2Q乗が用いられ、該評価関数JΦ=e
l 2Q(n)が勾配法によって極小化されるように、各前
記位相特性推定値Φklm ハット(n)が数12の更新式
に従って更新されるにあたり、 前記Nは1以上の自然数であり、 前記Qも1以上の自然数であって、 該Nおよび該Qのうち少なくとも一方は2以上であるこ
とを特徴とする、 周期性信号の適応制御方法。 【数9】 【数10】 【数11】 【数12】 4. At least one angular frequency ω k (1 ≦ k ≦
K ′ and K ′ include signal components of natural numbers), and for a periodic signal f (n) affecting at least one observation point, a measurement angle, which is K measurement values of the angular frequency ω k , M adaptive signals y m (n) (1 ≦ m ≦ M, M is a natural number) composed of sinusoidal signals having a frequency ω k ′ (1 ≦ k ≦ K ≦ K ′, K is also a natural number) in opposite phases By directly or indirectly adding, the influence of a specific component of the periodic signal f (n) on each observation point is actively removed, and the L error signals e l detected at each observation point are removed. (N) (1
.Ltoreq.l.ltoreq.L, where L is a natural number) In the adaptive control method for periodic signals, the reference signal correlated with the periodic signal f (n)
The measuring angular frequency omega k by measuring the angular frequency omega k 'supplies, said reference signal and said measurement angular frequency omega k'
A reference input signal generation algorithm for generating a reference input signal x k (n) synchronized with the specific component of the periodic signal f (n) based on the measured angular vibration Number ω
At least one of a sine wave signal having an amplitude a k and a phase φ k having k ′ as an angular frequency is synthesized, and each of the adaptive signals y m (n) is synchronized with the reference input signal x k (n). And an amplitude a mk (n) and a phase φ of each of the adaptive signals y m (n).
Each adaptive coefficient vector W km (n) = mk (n) =
[A km (n), φ km (n)] T is expressed by the error signal e
l (n) and the time n based on the measured angular frequency ω k ′.
The periodic signal f (n)
For each of the adaptive coefficient vectors W with respect to the variation of the angular frequency ω k and the amplitude and the phase of the specific component and the variation of the transfer characteristic G from the periodic signal f (n) to each of the observation points. an adaptive coefficient vector updating algorithm for adaptively adjusting each of the above components of km (n); and an estimated value Φ klm hat (n) of the phase characteristic Φ of the transfer characteristic G is obtained by using the error signal e l (n) and A transmission phase characteristic identification algorithm that is updated each time the time n elapses based on the measured angular frequency ω k ′, and that adaptively adjusts to a change in the phase characteristic Φ of the transmission characteristic G. The amplitude a km (n) and the phase φ km (n) of each sine wave signal of each of the adaptive signals y m (n) are updated with the respective components of the obtained adaptive coefficient vector W km (n). And the degree of adaptation in the adaptive coefficient vector updating algorithm. 2N-th power is used for the error signal as shown in Equation 9 as an evaluation function J w to evaluate have e l (n), the evaluation function J w = Σe l 2N (n ) is minimized by the gradient method As described above, the adaptive coefficient vector W km (n) is updated according to the update formula of Expression 10, and the transmission phase characteristic identification algorithm evaluates the degree of identification of each of the phase characteristic estimation values Φ klm hat (n). As the function JΦ, the 2Q power of the error signal e l (n) is used as shown in Expression 11, and the evaluation function JΦ = e
When each of the phase characteristic estimation values Φ klm hat (n) is updated according to the update formula of Equation 12, so that l 2Q (n) is minimized by the gradient method, N is a natural number of 1 or more; The adaptive control method for a periodic signal, wherein Q is also a natural number of 1 or more, and at least one of the N and the Q is 2 or more. (Equation 9) (Equation 10) [Equation 11] (Equation 12)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010088660A (en) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Toshiba Corp | Apparatus and program for processing medical image and medical imaging apparatus |
JP2019036112A (en) * | 2017-08-15 | 2019-03-07 | 日本電信電話株式会社 | Abnormal sound detector, abnormality detector, and program |
Citations (3)
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JPH07133842A (en) * | 1993-11-08 | 1995-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Active vibration control device |
JPH07334165A (en) * | 1994-06-06 | 1995-12-22 | Mazda Motor Corp | Unit and method for vibration control over vehicle |
JPH0844377A (en) * | 1994-08-02 | 1996-02-16 | Tokai Rubber Ind Ltd | Adaptive control method for periodic signal |
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1997
- 1997-03-24 JP JP07020997A patent/JP3389981B2/en not_active Expired - Fee Related
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