JPWO2014128857A1 - 能動振動騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

制御信号フィルタ２は、振動騒音を発する振動騒音源に応じて特定される制御周波数に基づいて定められた音源信号が入力され、制御信号を出力する。フィルタ係数更新部４は、音源信号と誤差信号に基づいて制御信号フィルタ２の係数を更新する。外乱検知部６は、誤差信号と推定二次振動騒音信号に基づいて外乱検知結果を出力する。更新制御部７は、外乱検知結果に基づいてフィルタ係数更新部４の更新ステップ幅を調整する。

Description

本発明は、例えば機械類の発する振動または騒音に対し、相殺する振動または騒音を発生させてこれを低減する、能動振動騒音制御装置に関するものである。

機械類の発する振動や騒音を低減する手段のひとつとして、能動振動制御装置（Ａｃｔｉｖｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｐｐａｒａｔｕｓ）や能動騒音制御装置（Ａｃｔｉｖｅ Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｐｐａｒａｔｕｓ）が知られている。本発明はいずれにも適用が可能なものであるため、本明細書ではこれらをまとめ、「振動あるいは騒音を制御する装置」として、能動振動騒音制御装置（Ａｃｔｉｖｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ／ Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｐｐａｒａｔｕｓ）と称することとする。また同様に、機械類の「振動あるいは騒音」についても、まとめて振動騒音と称することとする。

従来の能動振動騒音制御装置では、振動センサやマイクなどの検出手段を用いて制御対象となる振動または騒音を検出し、相殺する同振幅・逆位相の制御信号を出力することでこれを抑制している。このような能動振動騒音制御装置として、例えば特許文献１には適応ノッチフィルタを用いた能動騒音振動制御装置が開示されている。ここで、制御対象と無関係な外乱が検出手段に与えられると、装置がこれに反応し、制御信号の振幅・位相がずれて抑制効果が減少したり、異常振動や異常音を装置自身が発生させてしまうという問題が生じる。このような外乱の具体例として、例えば振動センサやマイクあるいは装置本体への人・物体等の接触によって生じた衝撃または衝撃音や、マイクに入力される、人の声などの振動騒音と無関係な外来音などが挙げられる。

このような問題に対して、例えば特許文献２においては、検出手段で検出された騒音信号の振幅および振幅変化率が所定の閾値を超えた時にこれを異常入力、つまり外乱と判断し、制御信号の変化を抑制する方法が開示されている。

特開平８−３３９１９２号公報 特開２００９−２４１６７２号公報

しかしながら、上記特許文献２の方法においては、能動振動騒音装置の動作によって抑制された後の振動騒音を検出手段で検出し、検出された信号に基づいて外乱を検知しているので、例えば能動振動騒音装置の誤適応などによって一時的に振動騒音の抑制効果が弱まり、検出される振動騒音が増大した場合も誤って外乱と判断し、適応動作を停止することによって更に騒音抑制効果を減少させてしまうという問題があった。

また、能動振動騒音制御装置によって十分な抑制効果が得られている場合、検出手段によって観測される振動騒音は減衰するので、振動騒音以外の外乱が見かけ上、大きくなる。このような状況においては、振動騒音に対して比較的大きな外乱が発生しているように見えるため、検出手段によって観測された振動騒音を基準として閾値を定め、これを用いて異常入力を検知しようとすると、本来は影響の小さい外乱まで異常入力として検知し、能動振動騒音制御装置の効果を減じてしまうという問題があった。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、能動振動騒音制御装置の抑制効果が一時的に減少し、検出手段によって観測される振動騒音が大きくなるような場合においても、正確にこれを異常入力と区別し、安定した振動騒音抑制効果をもつ能動振動騒音制御装置を提供することを目的としている。また本発明は、能動振動騒音制御装置の動作によって、振動騒音が十分抑制され、見かけ上外乱が振動騒音よりも大きくなるような場合においても、影響の小さい外乱は除外し、装置の動作に影響を与えうる外乱のみを正確に検知することのできる能動騒音制御装置を提供することを目的としている。

この発明に係る能動振動騒音制御装置は、振動騒音を発する振動騒音源に応じて特定される制御周波数に基づいて定められた音源信号が入力され、制御信号を出力する制御信号フィルタと、振動騒音と制御信号を元に生成した二次振動騒音との干渉の結果から得られる誤差信号と音源信号とに基づいて、制御信号フィルタの係数を更新するフィルタ係数更新部と、制御信号に基づいて推定二次振動騒音信号を出力する二次振動騒音推定部と、誤差信号と推定二次振動騒音信号に基づいて外乱検知結果を出力する外乱検知部と、外乱検知結果に基づいてフィルタ係数更新部の更新ステップ幅を調整する更新制御部とを備えたものである。

この発明に係る能動振動騒音制御装置は、誤差信号と推定二次振動騒音信号によって計算される外乱検知結果に基づいてフィルタ係数更新部の更新ステップ幅を調整するようにしたので、適応誤りなどにより一時的に残留振動騒音が増大したような場合でも、これを外乱として誤検知するのを防ぎ、安定した振動騒音低減効果が得られる。

この発明の実施の形態１の能動振動騒音制御装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２の能動振動騒音制御装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３の能動振動騒音制御装置における複数の出力器と複数の検出器と二次経路とを示す説明図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態による能動振動騒音制御装置の構成図である。
図示のように、本発明の実施の形態１の能動振動騒音制御装置１００は、外部に設けられた出力器２００及び検出器３００が接続されている。

能動振動騒音制御装置１００は、制御対象となる振動騒音源４００の振動騒音の周波数に基づく制御周波数が入力され、入力された制御周波数に基づいて生成した制御信号を出力する。ここで、制御周波数は、例えば振動騒音源が自動車のエンジンであればイグニッションパルス周期からエンジンの回転周波数を計測し、これを対象となる振動騒音のエンジン回転次数に合わせて定数倍するなどの方法で得る事ができる。また電動モータで駆動するファンであれば、モータの極数や電源周波数、ファンのブレード枚数などから対象となるＮＺ音の周波数を求める事ができる。このように制御周波数の取得は、対象となる振動騒音源にそれぞれ適した手段を適宜用いてよい。

出力器２００は、能動振動騒音制御装置１００から入力された制御信号を、振動騒音源４００から発生する振動騒音を打ち消すための二次振動騒音に変換して出力するものであり、例えばスピーカ又はアクチュエータ等により実現できる。出力器２００から出力された二次振動騒音は二次経路５００を伝播し、振動騒音源４００から発生する振動騒音と干渉し、その振動騒音を低減する。ここで二次経路５００は、出力器２００から出力された二次振動騒音が検出器３００まで伝播する間に通過する経路と定義づけられる。また外乱源６００は、振動騒音源４００とは無関係な、不特定の外乱を低減された振動騒音にさらに付加するものである。

検出器３００は、二次振動騒音と振動騒音との干渉により生じた残留振動騒音である誤差を検知し、検知した誤差を誤差信号ｅ（ｎ）として能動振動騒音制御装置１００に出力するものであり、例えばマイク、振動センサ、又は加速度センサ等により実現できる。

次に、能動振動騒音制御装置１００の詳細構成について説明する。能動振動騒音制御装置１００は、音源信号生成部１と、制御信号フィルタ２と、参照信号フィルタ３と、フィルタ係数更新部４と、二次振動騒音推定部５と、外乱検知部６と、更新制御部７とを備える。

音源信号生成部１は、能動振動騒音制御装置１００に入力された制御周波数に基づいて音源信号を生成する信号生成部である。音源信号発生部１は、生成した音源信号を制御信号フィルタ２に出力する。

制御信号フィルタ２は、音源信号生成部１からの音源信号に対しフィルタ処理を行って制御信号を出力するフィルタである。詳細は後記するが、制御信号は、振動騒音を低減するための二次振動騒音に変換される信号である。

参照信号フィルタ３は、二次経路５００の伝達特性に基づいて定められた伝達特性パラメータを用い、音源信号生成部１からの音源信号に対しフィルタ処理を行って参照信号を出力するフィルタである。参照信号フィルタ３は、参照信号をフィルタ係数更新部４に出力する。

フィルタ係数更新部４は、参照信号フィルタ３からの参照信号と、検出器３００からの誤差信号、及び後述の更新制御部７から与えられる更新ステップ幅に基づき、例えばＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズム等の適応アルゴリズムを用いて制御信号フィルタ２のフィルタ係数を更新する。

二次振動騒音推定部５は、制御信号フィルタ２からの制御信号をフィルタ処理し、推定二次振動騒音信号を生成して外乱検知部６に出力する。
外乱検知部６は、二次振動騒音推定部５からの推定二次振動騒音信号と、検出器３００からの誤差信号に基づき、外乱を検知して更新制御部７に外乱検出結果を出力する。
更新制御部７は外乱検知部６からの外乱検知結果に基づき、フィルタ係数の更新のための更新ステップ幅を定め、フィルタ係数更新部４に出力する。

次に、実施の形態１の能動振動騒音制御装置の動作を説明する。
まず、能動振動騒音制御装置１００内の音源信号生成部１に振動騒音の周波数を表す制御周波数ｆ（ｎ）が入力される。ここで、ｎは正の整数であり、デジタル信号処理におけるサンプリング時刻を表している。音源信号生成部１は制御周波数ｆ（ｎ）に応じた音源信号ｘ（ｎ）を制御信号フィルタ２および参照信号フィルタ３に出力する。

制御信号フィルタ２は、音源信号ｘ（ｎ）を制御フィルタ係数列Ｗ（ｎ）を用いてフィルタ処理し、制御信号ｄ（ｎ）を出力器２００に出力する。ここで制御フィルタ系数列Ｗ（ｎ）は１次かそれ以上の次数のフィルタ系数列である。

出力器２００は、制御信号フィルタ２から出力された制御信号ｄ（ｎ）を二次振動騒音に変換し出力する。出力器２００から出力された二次振動騒音は、二次経路５００を伝播し、その過程において二次経路５００の伝達特性の影響を受けた後、振動騒音源４００から発生する振動騒音に干渉し、当該振動騒音を低減する。
低減された振動騒音は、さらに外乱源６００からの外乱が加えられる。

検出器３００は、低減され外乱が加えられた振動騒音、つまり振動騒音と二次振動騒音と外乱の加算結果、すなわち残留振動騒音に外乱が加わった外乱つき誤差を検知し、誤差信号ｅ（ｎ）を生成する。ここで誤差信号ｅ（ｎ）は、振動騒音源４００が発して検出器３００に到達した振動騒音ｙ（ｎ）と、制御信号ｄ（ｎ）に基づいて出力器２００から出力され、二次経路５００を経由し検出器３００に到達した、振動騒音を相殺するための二次振動騒音ｚ（ｎ）と、外乱源６００が発した外乱ｖ（ｎ）とが合成されたものであり、
ｅ（ｎ）＝ｙ（ｎ）＋ｚ（ｎ）＋ｖ（ｎ） （１）
である。なお、式（１）において、ｙ（ｎ）＋ｚ（ｎ）は相殺されずに残った残留振動騒音に相当し、これを残留振動騒音ｓ（ｎ）とおくと、
ｓ（ｎ）＝ｙ（ｎ）＋ｚ（ｎ） （２）
となる。

検出器３００で生成された誤差信号ｅ（ｎ）は能動振動騒音制御装置１００内のフィルタ係数更新部４に入力される。

また、参照信号フィルタ３は、音源信号生成部１から出力された音源信号ｘ（ｎ）を、二次経路５００の伝達特性を備えた参照フィルタ係数列Ｃによってフィルタ処理し、参照信号ｒ（ｎ）を出力する。ここで参照フィルタ系数列Ｃは１次か、それ以上の次数のフィルタ系数列である。

フィルタ係数更新部４は、参照信号フィルタ３から出力された参照信号ｒ（ｎ）と、検出器３００から出力された誤差信号ｅ（ｎ）と、更新制御部７からの更新ステップ幅μ（ｎ）に基づいて、誤差信号ｅ（ｎ）に含まれる残留振動騒音が減少するように、制御信号フィルタ２の制御フィルタ係数列Ｗ（ｎ）の値を逐次更新する。

二次振動騒音推定部５は、制御信号ｄ（ｎ）を二次経路５００の伝達特性を備えた参照フィルタ係数列Ｃを用いてフィルタ処理し、推定二次振動騒音信号ｚ′（ｎ）を生成する。前述の通り、制御信号ｄ（ｎ）は出力器２００から二次経路５００を経て検出器３００に到達し二次振動騒音ｚ（ｎ）となるので、制御信号ｄ（ｎ）を二次経路５００の伝達特性を備えた参照フィルタ係数列Ｃでフィルタ処理した推定二次振動騒音信号ｚ′（ｎ）は、二次振動騒音ｚ（ｎ）を推定した信号となる。

外乱検知部６は、誤差信号ｅ（ｎ）と推定二次振動騒音信号ｚ′（ｎ）に基づいて、フィルタ係数更新部４の適応動作の妨げとなるような外乱の有無を検知する。このとき外乱検知部６は、まず誤差信号ｅ（ｎ）から推定二次振動騒音信号ｚ′（ｎ）を減算し、推定元検知信号ｗ（ｎ）を求める。
ｗ（ｎ）＝ｅ（ｎ）−ｚ′（ｎ）≒ｙ（ｎ）＋ｖ（ｎ） （３）

外乱検知部６は、式（３）で得られた推定元検知信号ｗ（ｎ）を分析し、フィルタ係数更新部４の適応動作の妨げとなるような外乱の有無を検知し、外乱検知結果を出力する。外乱の検知方法は公知であり、例えば特許文献２に記載の方法などを用いる事ができる。

ここで、推定元検知信号ｗ（ｎ）は二次振動騒音ｚ（ｎ）が振動騒音ｙ（ｎ）を相殺する前の状態を推定した信号であり、能動振動騒音制御装置１００による振動騒音の抑制動作に関わらず、振動騒音（ｎ）と外乱ｖ（ｎ）のみによって定まる。よってフィルタ係数更新部４の適応誤りなどにより、たとえ一時的に残留振動騒音ｓ（ｎ）が増大したような場合でも、その影響を受けることがない。従って推定元検知信号ｗ（ｎ）に基づいて外乱検知を行えば、フィルタ係数更新部４の適応誤りなどにより、一時的に残留振動騒音ｓ（ｎ）が増大したような場合でも、これを外乱として誤検知するのを防ぐ事ができる。

また、能動振動騒音制御装置１００が良好に動作したことで残留振動騒音ｓ（ｎ）が減少し、誤差信号ｅ（ｎ）の上で外乱ｖ（ｎ）が見かけ上、大きく観測される様な場合であっても、推定元検知信号ｗ（ｎ）は振動騒音ｙ（ｎ）と外乱ｖ（ｎ）とが本来の割合で含まれているので、これに基づいて外乱検知を行えば係数更新部１０４の適応動作の妨げとならないような微少な外乱は排除する事ができる。

更新制御部７は、外乱検知部６の外乱検知結果に基づいて、フィルタ係数更新部４の更新ステップ幅を定める。例えば、外乱検知結果が外乱の存在を示さない場合は所定の更新ステップ幅とし、存在を示す場合には更新ステップ幅をゼロとして誤適応を防ぐようにする事が考えられる。または、検知された外乱の大きさに応じて段階的に更新ステップ幅を減少させても良い。

以上説明したように、実施の形態１の能動振動騒音制御装置によれば、振動騒音を発する振動騒音源に応じて特定される制御周波数に基づいて定められた音源信号が入力され、制御信号を出力する制御信号フィルタと、振動騒音と制御信号を元に生成した二次振動騒音との干渉の結果から得られる誤差信号と音源信号とに基づいて、制御信号フィルタの係数を更新するフィルタ係数更新部と、制御信号に基づいて推定二次振動騒音信号を出力する二次振動騒音推定部と、誤差信号と推定二次振動騒音信号に基づいて外乱検知結果を出力する外乱検知部と、外乱検知結果に基づいてフィルタ係数更新部の更新ステップ幅を調整する更新制御部とを備えたので、適応誤りなどにより一時的に残留振動騒音が増大したような場合でも、これを外乱として誤検知するのを防ぎ、安定した振動騒音低減効果が得られるようになるという効果がある。また、能動振動騒音制御装置の動作で残留振動騒音が減少し、誤差信号の上で外乱が見かけ上、大きく観測される様な場合であっても、適応動作の妨げとならないような微少な外乱を過剰に検出するのを防ぎ、安定した振動騒音低減効果が得られるようになるという効果がある。

また、実施の形態１の能動振動騒音制御装置によれば、二次振動騒音推定部は、前記制御信号を、二次振動騒音が伝搬する二次経路の伝達特性をもつフィルタで処理して前記推定二次振動騒音信号を出力するようにしたので、適応誤りなどにより一時的に残留振動騒音が増大したような場合でも、これを外乱として誤検知するのを防ぎ、安定した振動騒音低減効果が得られるようになるという効果がある。

また、実施の形態１の能動振動騒音制御装置によれば、外乱検知部は、誤差信号から推定二次振動騒音を減算することによって得られる推定元検知信号に基づいて外乱検知結果を出力するようにしたので、適応誤りなどにより一時的に残留振動騒音が増大したような場合でも、これを外乱として誤検知するのを防ぎ、安定した振動騒音低減効果が得られるようになるという効果がある。

実施の形態２．
上記実施の形態１の能動振動騒音制御装置は、制御信号を参照信号フィルタ係数列でフィルタ処理して求めた推定二次振動騒音信号に基づいて外乱を検知する。一方、能動騒音制御装置の二次振動騒音推定部として適応ノッチフィルタを用い、代わりに制御信号フィルタと参照信号フィルタの利得特性と位相特性から二次振動騒音の振幅と位相とを推定し、得られた推定二次振動情報に基づいて外乱を検知するようにすると、信号処理プロセッサにかかる演算量を小さくする事ができる。このような場合の構成例を本発明の実施の形態２として説明する。

図２は、実施の形態２に係る能動振動騒音制御装置の構成図である。
図２に示すように、本発明の実施の形態２の能動振動騒音制御装置１００ａは、音源信号生成部１、制御信号フィルタ２、参照信号フィルタ３、フィルタ係数更新部４、外乱検知部６、更新制御部７、二次振動騒音推定部９によって構成されている。このうち、実施の形態１と同一の構成要素については図１と同一の番号を付し、これらの説明は省略する。ただし、本発明の実施の形態２は振動騒音の適応制御に適応ノッチフィルタを用いるので、これに関わる部分については説明を補足する。

実施の形態２の二次振動騒音推定部９は、能動振動騒音制御装置１００ａに与えられた制御周波数と、音源信号生成部１からの音源信号と、制御信号フィルタ２の制御フィルタ係数列と、参照信号フィルタ３の参照フィルタ係数列から推定二次振動騒音信号を生成し、外乱検知部６に出力する。

次に、実施の形態２の能動振動騒音制御装置の動作を説明する。
音源信号生成部１は、制御周波数ｆ（ｎ）に応じて、音源信号として余弦波信号ｘ_０（ｎ）と正弦波信号ｘ_１（ｎ）との二系統の信号を出力する。

制御信号フィルタ２の制御フィルタ係数列Ｗ（ｎ）は、第一の制御フィルタ係数ｗ_０（ｎ）と第二の制御フィルタ係数ｗ_１（ｎ）から構成され、制御信号フィルタ２は、余弦波信号ｘ_０（ｎ）に第一の制御フィルタ係数ｗ_０（ｎ）、正弦波信号ｘ_１（ｎ）に第二の制御フィルタ係数Ｗ_１（ｎ）を乗じてこれらを加算し、制御信号ｄ（ｎ）を出力する。
ｄ（ｎ）＝ｗ_０（ｎ）ｘ_０（ｎ）＋ｗ_１（ｎ）ｘ_１（ｎ） （４）

参照信号フィルタ３の参照フィルタ係数列Ｃには、二次経路５００の伝達特性を反映した係数が任意の周波数ｆに対して保持されている。すなわち、周波数ｆにおける二次経路５００の利得特性をＡ（ｆ）、位相特性θ（ｆ）とすると、次の式で表される第一の参照フィルタ係数ｃ_０（ｆ）と、第二の参照フィルタ係数ｃ_１（ｆ）とが保持されている。
ｃ_０（ｆ）＝Ａ（ｆ）ｃｏｓ（θ（ｆ））
ｃ_１（ｆ）＝Ａ（ｆ）ｓｉｎ（θ（ｆ）） （５）

参照信号フィルタ３は、制御周波数ｆ（ｎ）が指示され、余弦波信号ｘ_０（ｎ）と正弦波信号ｘ_１（ｎ）が入力されると、余弦波信号ｘ_０（ｎ）に制御周波数ｆ（ｎ）に対応した第一の参照フィルタ係数ｃ_０（ｆ（ｎ））を乗じて第一の参照信号ｒ_０（ｎ）を生成し、また正弦波信号ｘ_１（ｎ）に制御周波数ｆ（ｎ）に対応した第二の参照フィルタ係数ｃ_１（ｆ（ｎ））を乗じて第二の参照信号ｒ_１（ｎ）を生成し、これらを参照信号として出力する。
ｒ_０（ｎ）＝ｃ_０（ｆ（ｎ））ｘ_０（ｎ）
ｒ_１（ｎ）＝ｃ_１（ｆ（ｎ））ｘ_１（ｎ） （６）

フィルタ係数更新部４は、誤差信号ｅ（ｎ）と、第一の参照信号ｒ_０（ｎ）と、第二の参照信号ｒ_１（ｎ）とに基づいて第一の制御フィルタ係数ｗ_０（ｎ）と、第二の制御フィルタ係数ｗ_１（ｎ）とを、例えば以下の式で更新する。

式（７）において、μは更新制御部７から与えられる更新ステップ幅である。

二次振動騒音推定部９は、第一の制御フィルタ係数ｗ_０（ｎ）と、第二の制御フィルタ係数ｗ_１（ｎ）と、制御周波数ｆ（ｎ）に基づく第一の参照フィルタ係数ｃ_０（ｆ（ｎ））と、第二の参照フィルタ係数ｃ_１（ｆ（ｎ））とから、出力器２００から出力され、二次経路５００を経て検知器３００に到達する二次振動騒音ｚ（ｎ）の推定信号である推定二次振動騒音信号ｚ′（ｎ）を次の式に基づいて算出し、出力する。
ｚ′（ｎ）＝ｚ′_ｉ０（ｎ）ｘ_０（ｎ）＋ｚ′_ｉ１（ｎ）ｘ_１（ｎ） （８）
ここで、ｚ′_ｉ０（ｎ）、ｚ′_ｉ１（ｎ）は次の式で算出する。
ｚ′_ｉ０（ｎ）＝ｗ_０（ｎ）ｃ_０（ｆ（ｎ））＋ｗ_１（ｎ）ｃ_１（ｆ（ｎ））
ｚ′_ｉ１（ｎ）＝ｗ_１（ｎ）ｃ_０（ｆ（ｎ））−ｗ_０（ｎ）ｃ_１（ｆ（ｎ）） （９）
以上のように、実施の形態２の二次振動騒音推定部９によれば、式（８）、式（９）で表される簡易な演算で推定二次振動騒音信号ｚ′（ｎ）を算出する事ができる。

実施の形態１の方法を用いて推定二次振動騒音信号ｚ′（ｎ）を算出するには、実施の形態２の参照フィルタ係数ｃ_０（ｆ（ｎ））、ｃ_１（ｆ（ｎ））は制御信号ｄ（ｎ）をフィルタ処理する為のフィルタ係数として使う事ができず、別途、二次経路のインパルス応答などから求めたフィルタ係数列を用意しなければならない。この場合、制御信号ｄ（ｎ）とフィルタ係数列との畳み込みに演算量を要する他、フィルタ係数列を保持するためのメモリも必要となる。この点、実施の形態２の方法は実施の形態１の方法に比べて演算量、メモリ量を低減する事ができる。

以上説明したように、実施の形態２の能動振動騒音制御装置によれば、二次振動騒音推定部は、制御信号の代わりに、制御信号フィルタと、二次振動騒音が伝搬する二次経路の伝達特性をもち、音源信号に対してフィルタ処理を行う参照信号フィルタの特性に基づいて推定二次振動騒音信号を出力するようにしたので、演算量とメモリ量を低減できるという効果がある。

実施の形態３．
広い範囲で振動騒音を抑制するために、能動騒音制御装置に複数の出力器と、複数の検出器を持たせる場合がある。実施の形態３は、このような場合の能動騒音制御装置の例である。
以下図面を用いて本発明の実施の形態３について説明する。図３は実施の形態３に係る能動振動騒音制御装置の出力器と検出器、およびこれらを繋ぐ二次経路の構成例を示した図である。なお、能動振動騒音制御装置自体の図面上の構成は図１または図２と同様であるため、これらの図面中の構成を用いて説明する。

図３において、第一の出力器２０１と、第二の出力器２０２の二つの出力器と、第一の検出器３０１と第二の検出器３０２の二つの検出器とが設けられており、第一の出力器２０１と第一の検出器３０１との間に第一の二次経路５０１が存在し、第一の出力器２０１と第二の検出器３０２との間に第二の二次経路５０２が存在し、第二の出力器２０２と第一の検出器３０１との間に第三の二次経路５０３が存在し、第二の出力器２０２と第二の検出器３０２との間に第四の二次経路５０４が存在している。なお、このような構成では、制御信号フィルタ２は、第一の出力器２０１と第二の出力器２０２とに対応した複数の制御信号を出力し、フィルタ係数更新部４と外乱検知部６には、第一の検出器３０１と第二の検出器３０２で検出された誤差信号が入力される。

この場合、実施の形態３の二次振動騒音推定部５（または９）は、上述の二次経路全てについて推定二次振動騒音信号を算出する。すなわち、第一の二次経路５０１を経由する振動騒音を推定した第一の推定二次振動騒音信号ｚ_１′（ｎ）と、第二の二次経路５０２を経由する振動騒音を推定した第二の推定二次振動騒音信号ｚ_２′（ｎ）と、第三の二次経路５０３を経由する振動騒音を推定した第三の推定二次振動騒音信号ｚ_３′（ｎ）と、第四の二次経路５０４を経由する振動騒音を推定した第四の推定二次振動騒音信号ｚ_４′（ｎ）とを、それぞれの二次経路に対応した参照フィルタ係数列を用いて算出し、出力する。ただし、上述の二次経路のうち、利得がゼロとなるものがある場合は、当該二次経路の推定二次振動騒音の算出は省いても良い。

外乱検知部６は、検出器の個数毎に入力される誤差信号について、それぞれの誤差信号に対応する推定二次振動騒音信号を加算して得られた信号と、当該誤差信号に基づいて外乱を検知する。図３の例では、第一の検出器３０１の第一の誤差信号ｅ_１（ｎ）には第一の二次経路５０１と第三の二次経路５０３を経由した二次振動騒音が入力されるので、第一の推定二次振動騒音信号ｚ_１′（ｎ）と第三の推定二次振動騒音信号ｚ_３′（ｎ）とを加算して得られた信号に基づいて第一の誤差信号ｅ_１（ｎ）の外乱を検知する。

また、第二の検出器３０２の第一の誤差信号ｅ_２（ｎ）には第二の二次経路５０２と第四の二次経路５０４を経由した二次振動騒音が入力されるので、第二の推定二次振動騒音信号ｚ_２’（ｎ）と第四の推定二次振動騒音信号ｚ_４’（ｎ）とを加算して得られた信号に基づいて第二の誤差信号ｅ_２（ｎ）の外乱を検知する。

更新制御部７は、第一の誤差信号ｅ_１（ｎ）と第二の誤差信号ｅ_２（ｎ）のそれぞれに対する外乱検知結果に基づき、影響を及ぼしうる外乱が検知された誤差信号に対応するフィルタ係数更新部４の更新ステップ幅を減少させる。

以上説明したように、実施の形態３の能動振動騒音制御装置によれば、制御信号フィルタは複数の制御信号を出力し、フィルタ係数更新部は複数の誤差信号に基づいて制御信号フィルタの係数を更新し、外乱検知部は複数の誤差信号それぞれに対して外乱検知結果を出力する能動騒音制御装置であって、二次振動騒音推定部は、因果関係のある複数の制御信号と複数の誤差信号の全ての組み合わせに対して、それぞれの組み合わせで関係する二次経路に基づいて推定二次振動騒音信号を出力し、外乱検知部は、複数の誤差信号に対して、それぞれの誤差信号に対応する推定二次振動騒音信号を加算した信号に基づき、誤差信号に関する外乱検知結果を出力するようにしたので、複数の出力器と検出器を持つ能動騒音制御装置においても、適応誤りなどにより一時的に残留振動騒音が増大したような場合でも、これを外乱として誤検知するのを防ぎ、安定した振動騒音低減効果が得られるようになるという効果がある。

また、実施の形態３の能動振動騒音制御装置によれば、更新制御部は、外乱が検知された誤差信号に対応するフィルタ係数更新部の更新ステップ幅を減少するように調整したので、外乱が検知されていない誤差信号に対しては適応動作を継続できるようになり、振動騒音の抑制効果が安定するという効果がある。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

以上のように、この発明に係る能動振動騒音制御装置は、例えば機械類の発する振動または騒音に対し、相殺する振動または騒音を発生させてこれを低減させるものであり、例えば自動車のエンジンの振動や騒音を低減させるのに適している。

１ 音源信号生成部、２ 制御信号フィルタ、３ 参照信号フィルタ、４ フィルタ係数更新部、５，９ 二次振動騒音推定部、６ 外乱検知部、７ 更新制御部、１００，１００ａ 能動振動騒音制御装置、２００ 出力器、２０１ 第一の出力器、２０２ 第二の出力器、３００ 検出器、３０１ 第一の検出器、３０２ 第二の検出器、４００ 振動騒音源、５００ 二次経路、５０１ 第一の二次経路、５０２ 第二の二次経路、５０３ 第三の二次経路、５０４ 第四の二次経路、６００ 外乱源。

この発明に係る能動振動騒音制御装置は、振動騒音を発する振動騒音源に応じて特定される制御周波数に基づいて定められた音源信号が入力され、制御信号を出力する制御信号フィルタと、振動騒音と制御信号を元に生成され、二次経路の伝達特性の影響を受けた二次振動騒音との干渉の結果から得られる誤差信号と音源信号とに基づいて、制御信号フィルタの係数を更新するフィルタ係数更新部と、制御信号に基づいて二次振動騒音を推定した推定二次振動騒音信号を出力する二次振動騒音推定部と、誤差信号と推定二次振動騒音信号に基づいて外乱検知結果を出力する外乱検知部と、外乱検知結果に基づいてフィルタ係数更新部の更新ステップ幅を調整する更新制御部とを備えたものである。

Claims (6)

1. 振動騒音を発する振動騒音源に応じて特定される制御周波数に基づいて定められた音源信号が入力され、制御信号を出力する制御信号フィルタと、
   前記振動騒音と前記制御信号を元に生成した二次振動騒音との干渉の結果から得られる誤差信号と前記音源信号とに基づいて、前記制御信号フィルタの係数を更新するフィルタ係数更新部と、
   前記制御信号に基づいて推定二次振動騒音信号を出力する二次振動騒音推定部と、
   前記誤差信号と前記推定二次振動騒音信号に基づいて外乱検知結果を出力する外乱検知部と、
   前記外乱検知結果に基づいて前記フィルタ係数更新部の更新ステップ幅を調整する更新制御部とを備えた能動振動騒音制御装置。
2. 前記二次振動騒音推定部は、前記制御信号を、前記二次振動騒音が伝搬する二次経路の伝達特性をもつフィルタで処理して前記推定二次振動騒音信号を出力することを特徴とする請求項１記載の能動振動騒音制御装置。
3. 前記外乱検知部は、前記誤差信号から前記推定二次振動騒音を減算することによって得られる推定元検知信号に基づいて外乱検知結果を出力することを特徴とする請求項１記載の能動振動騒音制御装置。
4. 前記二次振動騒音推定部は、前記制御信号の代わりに、前記制御信号フィルタと、前記二次振動騒音が伝搬する二次経路の伝達特性をもち、前記音源信号に対してフィルタ処理を行う参照信号フィルタの特性に基づいて前記推定二次振動騒音信号を出力することを特徴とする請求項１記載の能動振動騒音制御装置。
5. 前記制御信号フィルタは複数の制御信号を出力し、
   前記フィルタ係数更新部は複数の誤差信号に基づいて前記制御信号フィルタの係数を更新し、
   前記外乱検知部は前記複数の誤差信号それぞれに対して外乱検知結果を出力する能動振動騒音制御装置であって、
   前記二次振動騒音推定部は、因果関係のある前記複数の制御信号と前記複数の誤差信号の全ての組み合わせに対して、それぞれの組み合わせで関係する前記二次振動騒音が伝搬する二次経路に基づいて前記推定二次振動騒音信号を出力し、
   前記外乱検知部は、前記複数の誤差信号に対して、それぞれの誤差信号に対応する前記推定二次振動騒音信号を加算した信号に基づき、当該誤差信号に関する外乱検知結果を出力することを特徴とする請求項１記載の能動振動騒音制御装置。
6. 前記更新制御部は、外乱が検知された誤差信号に対応する前記フィルタ係数更新部の更新ステップ幅を減少するように調整することを特徴とする請求項５記載の能動振動騒音制御装置。

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