NO160034B

NO160034B - PROCEDURE AND APPARATUS FOR SETTLEMENT OF VIBRATIONS.

Info

Publication number: NO160034B
Application number: NO83832251A
Authority: NO
Inventors: Georg Brian Barrie Chaplin; Roderick Alan Smith
Original assignee: Sound Attenuators Ltd
Priority date: 1981-10-21
Filing date: 1983-06-21
Publication date: 1988-11-21
Also published as: NO160034C; NO832251L

Abstract

Fremgangsmåte og anordning til utligning av både tilfeldige og tilbakevendende vibrasjoner i gasser, væsker eller faste stoffer. Oppfinnelsen bygger på frembringelse av utlignende vibrasjoner S for at en primærvibrasjon skal bli bragt ned til null (P) ved innvirkning ved adskilte punkter i frekvensområdet av tidssampler av bølgeformen på primærvibrasjonen. De utlignende vibrasjoner som kreves, frembringes ved transformering (ved 15) av de følte restvibrasjoner til en flerhet av par av komponenter som sammen danner restvibrasjonene i en flerhet av forskjellige punkter i frekvensområdet, med separat modifikasjon (ved 17) av de uavhengige komponenter og deretter transformering (ved 20) av de modifiserte komponenter tilbake til et drivsignal for kilden 12 til. utligning av vibrasjonene.Method and device for compensating for both random and recurring vibrations in gases, liquids or solids. The invention is based on the production of compensating vibrations S for a primary vibration to be brought down to zero (P) by the action at separate points in the frequency range of time samples of the waveform on the primary vibration. The compensatory vibrations required are produced by transforming (at 15) the felt residual vibrations into a plurality of pairs of components which together form the residual vibrations at a plurality of different points in the frequency range, with separate modification (at 17) of the independent components and then transforming (at 20) the modified components back into a drive signal for the source 12 to. equalization of vibrations.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret fremgangsmåte til utligning av vibrasjoner (som kan være båret av gass, væske eller faste stoffer) ved å utligne primærvibrasjoner i det minste delvis ved hjelp av spesielt frembragte utlignende eller sekundære vibrasjoner. Oppfinnelsen omfatter også en anordning til utligning av vibrasjoner basert på den nevnte forbedrede fremgangsmåte. The present invention relates to an improved method for compensating vibrations (which may be carried by gas, liquid or solid substances) by compensating primary vibrations at least partially by means of specially produced compensating or secondary vibrations. The invention also includes a device for equalizing vibrations based on the aforementioned improved method.

Tidligere fremgangsmåte til utligning av vibrasjoner har anvendt direkte tilbakekobling fra en vibrasjonsrestføler som påvirkes både av de primære og de sekundære vibrasjoner og som skulle både føle ikke utlignende vibrasjoner og skape et nullpunkt for et negativt tilbakekoblingssystem. Disse kjente fremgangsmåter var temmelig begrenset i sin anvendelse fordi de bare frembragte lokal utligning i et område der vibrasjonsfeltet kunne forandre seg hurtig ved forandring av stillingen. Restføleren kunne ikke flyttes til et mer ensartet vibrasjonsfelt (f.eks. med lyd) fordi den ytterligere forsinkelse som dermed ble innført i tilbakekoblings-systemet, ville føre til ustabilitet i tilbakekoblingssløyfen eller en ikke godtagbar dårlig utligning. Previous methods for compensating vibrations have used direct feedback from a vibration residual sensor which is affected by both the primary and the secondary vibrations and which should both sense non-compensating vibrations and create a zero point for a negative feedback system. These known methods were rather limited in their application because they only produced local equalization in an area where the vibration field could change rapidly when the position was changed. The residual sensor could not be moved to a more uniform vibration field (e.g. with sound) because the additional delay thus introduced into the feedback system would lead to instability in the feedback loop or unacceptably poor equalization.

Det er også blitt foreslått (se UK ansøkning nr. 1577322) It has also been proposed (see UK application no. 1577322)

at der de primære vibrasjoner er av en tilbakevendende natur, kan bølgeformen for den ønskede utligning eller sekundærvibrasjonene syntetiseres fra bølgeformelementer som er synkronisert med repetisjonssyklusén for de primære vibrasjoner. Det viktigste trekk ved en fremgangsmåte med tilbakevendende utligning er at ved å frembringe en synkronisert bølgeform for utligningen, kan tilbakekoblingen innvirke på den følgende repetisjonssyklus og dermed gi mulighet for å kompensere for den iboende akustiske forsinkelse. Tidligere har en tidsbasert løsning blitt anvendt for justering av bølgeformelementene i de sekundære vibrasjoner for å redusere kraften eller bølgeformen for restvibrasjonene i nullpunktet. that where the primary vibrations are of a recurring nature, the waveform for the desired equalization or secondary vibrations may be synthesized from waveform elements which are synchronized with the repetition cycle of the primary vibrations. The most important feature of a feedback equalization method is that by producing a synchronized waveform for the equalization, the feedback can affect the following repetition cycle and thus provide an opportunity to compensate for the inherent acoustic delay. In the past, a time-based solution has been used to adjust the waveform elements of the secondary vibrations to reduce the force or waveform of the residual vibrations at the zero point.

I eksempler der reaksjonen fra kilden for de sekundære vibrasjoner på restvibrasjonsfølere er spesielt viktig (uttrykt som dens fasereaksjon), kan betydelige fordeler pp^dtnås ved å anvende en frekvensbasert løsning. Tidligere forsøk på å gjøre dette (se fig. 1 på tegningene) innebar deling av den målte utgang fra en restføler 1 i et antall frekvensbånd ved anvendelse av frekvensbaserte analoge filtere 2a, 2b, 2c (etc.) med korreksjon av amplituden for hvert frekvensbånd med justeringsanordninger 3a, 3b, In examples where the response of the source of the secondary vibrations to residual vibration sensors is particularly important (expressed as its phase response), significant advantages can be achieved by using a frequency-based solution. Previous attempts to do this (see Fig. 1 in the drawings) involved dividing the measured output from a residual sensor 1 into a number of frequency bands using frequency-based analog filters 2a, 2b, 2c (etc.) with correction of the amplitude for each frequency band with adjustment devices 3a, 3b,

3c og ny sammensetning i en summeringsanordning 4 for å danne en kompensert utgangsbølgeform som ble matet til kilden 5 for de sekunære vibrasjoner. 3c and new composition in a summing device 4 to form a compensated output waveform which was fed to the source 5 of the secondary vibrations.

Fig. 1 viser et eksempel der primærvibrasjonene (P) er støy som forplanter seg i en gassfylt sjakt D, men prin-sippet kan like godt anvendes for støy som forplanter seg fritt i rommet eller vibrasjoner som forplanter seg gjen- Fig. 1 shows an example where the primary vibrations (P) are noise that propagates in a gas-filled shaft D, but the principle can just as well be applied to noise that propagates freely in the room or vibrations that propagate back

nom faste legemer. nom solid bodies.

I henhold til et trekk ved oppfinnelsen, går en fremgangsmåte til utligning av tilbakevendende vibrasjoner med føling av restvibrasjoner som skyldes interferens mellom primærvibrasjoner fra en kilde for tilbakevendende vibrasjoner og sekundære vibrasjoner fra en drevet aktuator og der fasen og amplituden til de sekundære vibrasjoner styres for å minimalisere de nevnte restvibrasjoner ut på at de følte restvibrasjoner transformeres til en flerhet av uavhengige par av komponenter som sammen danner restvibrasjonene ved en flerhet av forskjellige punkter i frekvensområdet, hver synkronisert til repetisjonsperioden for de tilbakevendende primærvibrasjoner fra kilden, at hver komponent i hvert par komponenter modifiseres separat og de nevnte uavhengige par komponenter transformeres tilbake til et drivsignal for aktuatoren, idet den separate modifikasjon av komponentene i parene av komponenter styres for å redusere energien eller amplituden i restvibrasjonene. According to a feature of the invention, a method for equalizing recurrent vibrations with sensing of residual vibrations due to interference between primary vibrations from a source of recurrent vibrations and secondary vibrations from a driven actuator and where the phase and amplitude of the secondary vibrations is controlled to minimize the said residual vibrations in that the felt residual vibrations are transformed into a plurality of independent pairs of components which together form the residual vibrations at a plurality of different points in the frequency range, each synchronized to the repetition period of the recurring primary vibrations from the source, that each component in each pair of components is modified separately and the said independent pairs of components are transformed back into a drive signal for the actuator, the separate modification of the components in the pairs of components being controlled to reduce the energy or amplitude of the residual vibrations.

De uavhengige par komponenter som fastlegger restvibrasjonene ved hvert av de forskjellige punkter i transform-området, kan være amplitudene for samme eller imaginære sinuskomponenter eller amplituden for den samme sinuskomponent og en fasekomponent. The independent pairs of components that determine the residual vibrations at each of the different points in the transform range can be the amplitudes of the same or imaginary sine components or the amplitude of the same sine component and a phase component.

Der grunnfrekvensen for de tilbakevendende primærvibrasjoner ikke ventes å forandre seg (f.eks. når man utligner støy fra en motor som går med konstant hastighet) er de forskjellige frekvenser fortrinnsvis de første "n" harmoniske (d.v.s. den andre, tredje etc. harmoniske opp til f.eks. Where the fundamental frequency of the recurring primary vibrations is not expected to change (e.g. when equalizing noise from a motor running at constant speed) the various frequencies are preferably the first "n" harmonics (i.e. the second, third etc. harmonics up to e.g.

den femte eller ennu bedre den tiende harmoniske) av grunnfrekvensen. Der grunnfrekvensen kan forandre seg (f.eks. når man utligner støy fra en bilmotor) kan det være bedre å velge et stort antall frekvenser der den laveste ville representere den laveste ventede grunnfrekvens og den høyeste ville representere den "nte" harmoniske svarende til den høyeste ventede grunnfrekvens. the fifth or even better the tenth harmonic) of the fundamental frequency. Where the fundamental frequency may change (e.g. when smoothing out noise from a car engine) it may be better to choose a large number of frequencies where the lowest would represent the lowest expected fundamental frequency and the highest would represent the "nth" harmonic corresponding to the highest expected fundamental frequency.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen skiller seg hovedsaklig fra tidligere ikke vellykkede forsøk på to måter: 1. En eller annen synkroniseringsanordning anvendes for å holde hver av de forskjellige frekvenskomponenter låst til repetisjonshastigheten for kilden (f.eks. rota-sjonshastigheten for en maskindel). 2. En transform-metode benyttes for å kvantifisere hvert par av komponenter ved hvert valgt transform-punkt og verdien av disse komponenter kan deretter reguleres uav-hengig av hverandre på en adaptiv måte. The method according to the invention differs mainly from previous unsuccessful attempts in two ways: 1. Some synchronization device is used to keep each of the different frequency components locked to the repetition rate of the source (e.g. the rotation rate of a machine part). 2. A transform method is used to quantify each pair of components at each selected transform point and the value of these components can then be regulated independently of each other in an adaptive way.

Fouriertransformet er et hensiktsmessig reversibelt transform for anvendelse i oppfinnelsen fordi tids følgeformene og frekvensspektra kan byttes om uten at det innføres noen modifikasjon. På denne måte kan en tidsbølgeform rekonstrueres på grunnlag av de transformerte frekvenskomponenter i motsetning til den tidligere filterløsning som er vist på fig. 1. The Fourier transform is a suitable reversible transform for use in the invention because the time waveforms and frequency spectra can be changed without any modification being introduced. In this way, a time waveform can be reconstructed on the basis of the transformed frequency components, in contrast to the previous filter solution shown in fig. 1.

Da hver frekvenskomponent i restvibrasjonene (feilsignalet) bare kan skape en reaksjon ved samme frekvens (selv om det kan finnes en samvirkning mellom i-fase komponenter og kvadraturkomponenter) har man et enestående forhold mellom en hvilken som helst forandring i en hvilken som helst gitt frekvenskomponent i sekundærvibrasjonene og den resulterende forandring i amplituden på den samme frekvenskomponent i restvibrasjonene. As each frequency component of the residual vibrations (the error signal) can only create a reaction at the same frequency (although there may be an interaction between in-phase components and quadrature components) one has a unique relationship between any change in any given frequency component in the secondary vibrations and the resulting change in the amplitude of the same frequency component in the residual vibrations.

De tilsynelatende ukontrollerbare fasekarakteristikker The apparently uncontrollable phase characteristics

for de tidligere analoge filterfrekvens baserte systemer og også behovet for i tidsbaserte systemer som beskrevet i den tidligere nevnte UK patentbeskrivelse til å anvende en forsinkelse som var et kompromiss mellom de forskjellige faseforskyvninger ved forskjellige frekvenser er fullstendig eliminert med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Dette skyldes fremgangsmåtens evne til å skille ut frekvenskomponentene uttrykt f.eks. som sanne og imaginære komponenter av aplitude for hver frekvens som er av interesse. Hver av disse komponenter kan utlig-nes separat uten forstyrrelse. Videre er den minste tid systemet krever for å tilpasse seg selv til optimal utligning, bare noen få perioder av grunnfrekvensen for de primære tilbakevendende vibrasjoner når det gjelder utligning av slike tilbakevendende vibrasjoner. for the previous analog filter frequency based systems and also the need in time based systems as described in the previously mentioned UK patent description to use a delay which was a compromise between the different phase shifts at different frequencies is completely eliminated with the method according to the invention. This is due to the method's ability to separate out the frequency components expressed e.g. as true and imaginary components of amplitude for each frequency of interest. Each of these components can be balanced separately without interference. Furthermore, the minimum time required by the system to adjust itself to optimal equalization is only a few periods of the fundamental frequency of the primary recurrent vibrations when equalizing such recurrent vibrations.

Det antas nu at en modifikasjon gjøres i bølgeformen for It is now assumed that a modification is made in the waveform for

en utlignende vibrasjon fra aktuatoren ved en bestemt frekvens som omfatter sinus og cosinus komponenter. a compensating vibration from the actuator at a specific frequency that includes sine and cosine components.

Hvis da If so

a er amplituden for sinus komponenten, a is the amplitude of the sine component,

b er amplituden for cosinus komponenten og b is the amplitude of the cosine component and

c er forandringen i utligningskomponenten, c is the change in the compensation component,

har vi do we have

Den resulterende forandring i rest (eller feil-) signalet, kan deretter også uttrykkes som summen av to forskjellige amplitudekomponenter med forholdet The resulting change in the residual (or error) signal can then also be expressed as the sum of two different amplitude components with the ratio

der there

m = amplituden for sinus komponenten og n = amplituden for cosinus komponenten. m = the amplitude of the sine component and n = the amplitude of the cosine component.

Av dette følger at overføringsfunksjonen (F) mellom aktuatoren og den anordning som føler restvibrasjonene (rest-følere) ved denne frekvens er: From this it follows that the transfer function (F) between the actuator and the device that senses the residual vibrations (residual sensors) at this frequency is:

og vil være en konstant for en gitt fysisk oppbygning med en gitt aktuator og en gitt restføler. and will be a constant for a given physical structure with a given actuator and a given residual sensor.

For på denne måte å beregne det signal som er nødvendig for å utligne et annet målt restsignal på (p + jq), kan den samme overførings funksjon anvendes. In order to calculate in this way the signal that is necessary to equalize another measured residual signal of (p + jq), the same transfer function can be used.

(Ligning A) (Equation A)

Det følger derfor at enhver forandring som gjøres i utligningskomponenten kan benyttes til beregning av over-føringskoeffisientene mellom aktuatoren og restføleren. Disse overføringskoeffisienter kan så benyttes i den neste gjentagelse av utligningsalgoritmen for å få til en nær tilnærmelse til den utligning som er nødvendig for å frembringe et null ved restføleren. En rekke algoritmer kan benyttes i fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen It therefore follows that any change made in the compensation component can be used to calculate the transfer coefficients between the actuator and the residual sensor. These transfer coefficients can then be used in the next iteration of the equalization algorithm to achieve a close approximation to the equalization necessary to produce a zero at the residual sensor. A number of algorithms can be used in the method according to the invention

til frembringelse av en meget hurtig tilnærmelse til så to produce a very fast approximation to so

godt som fullstendig utligning. F.eks. kan, når hver modifikasjon utføres, overføringskoeffisientene beregnes på nytt og den neste beregning kan gjøres på den nye beregnede verdi. En annen mulighet er anvendelse av forskjellen mellom den opprinnelige utligningskoeffisient og den øyeblikkelige koeffisient for å beregne den nye overføringskoeffisient. as good as complete compensation. E.g. when each modification is performed, the transfer coefficients can be recalculated and the next calculation can be made on the new calculated value. Another possibility is to use the difference between the original equalization coefficient and the instantaneous coefficient to calculate the new transfer coefficient.

I henhold til et ytterligere trekk ved oppfinnelsen omfatter den en anordning til utligning av vibrasjoner som kommer inn i et gitt område fra en kilde til tilbakevendende vibrasjoner omfattende midler til overvåking av repetisjonshastigheten, hvormed kilden sender ut de nevnte vibrasjoner, en første elektromekanisk transduktor til frembringelse av en sekundærvibrasjon, og til å mate denne til det nevnte området, en andre elektromekanisk transduktor til overvåking av resultantvibrasjonen som hersker i det nevnte området på grunn av samvirkning mellom de primære og sekundære vibrasjoner og en elektronisk behandlingskrets som knytter sammen de første og andre transduktorer, hvilken krets innbefatter synkroniseringsmidler som mottar et elektrisk signaltog fra hastighetsovervåkningsmidlene, der det nye ved oppfinnelsen består i at behandlingskretsen som knytter sammen de første og andre transduktorer, innbefatter en første transformmodul som mottar tidsbølgeform-sampler fra den annen transtuktor og frembringer uavhengige par av komponenter ved hvert av en rekke forskjellige punkter i et frekvensområde, en prosessor for separat modifikasjon av de uavhengige par ved hvert nevnt punkt i frekvensområdet som kommer som utgang fra den første transformmodul ved mating av det modifiserte par av komponenter til en andre transformmodul, hvilken andre transformmodul frembringer ytterligere tidsbølgeformsampler som mates som inngang til den første transduktor. According to a further feature of the invention, it comprises a device for equalizing vibrations entering a given area from a source of recurring vibrations comprising means for monitoring the repetition rate with which the source emits said vibrations, a first electromechanical transducer for producing of a secondary vibration, and to feed this to said area, a second electromechanical transducer for monitoring the resultant vibration prevailing in said area due to interaction between the primary and secondary vibrations and an electronic processing circuit linking the first and second transducers , which circuit includes synchronizing means which receive an electrical signal train from the speed monitoring means, where the novelty of the invention consists in that the processing circuit connecting the first and second transducers includes a first transform module which receives time waveform samples from the second transducer tuctor and produces independent pairs of components at each of a number of different points in a frequency range, a processor for separately modifying the independent pairs at each said point in the frequency range which comes as output from the first transform module by feeding the modified pair of components to a second transform module, which second transform module produces further time waveform samples which are fed as input to the first transducer.

Transformmodulene kan være Fouriertransformer eller en The transform modules can be Fourier transforms or a

annen transformmodul som frembringer innbyrdes uavhengige komponenter på grunnlag av en flerhet av tidsbaserte sampler. another transform module that produces mutually independent components based on a plurality of time-based samples.

Transformmodulene kan være i analog eller digitalform. The transform modules can be in analogue or digital form.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli nærmere beskrevet som eksempel under henvisning til tegningene der: Fig. 1 viser det tidligere kjente system som allerede er omhandlet, In the following, the invention will be described in more detail by way of example with reference to the drawings in which: Fig. 1 shows the previously known system which has already been discussed,

fig. 2 er et skjematisk blokkdiagram for en anordning i henhold til oppfinnelsen til aktiv utligning av tilbakevendende støy fra en maskin, fig. 2 is a schematic block diagram for a device according to the invention for active equalization of recurring noise from a machine,

fig. 3 viser skjematisk endel av tilbakekoblingssløyfen for anordningen på fig. 2, fig. 3 shows schematically part of the feedback loop for the device in fig. 2,

fig. 4 viser hvorledes virkningen av ikke synkronisert støy fra en restføler kan reduseres og fig. 4 shows how the effect of unsynchronized noise from a residual sensor can be reduced and

fig. 5 viser en mulig analog utførelse av en fouriertransformer for anvendelse ved fremgangsmåten og' anordningen i henhold til oppfinnelsen. fig. 5 shows a possible analog design of a Fourier transformer for use in the method and device according to the invention.

På fig. 2 frembringer en maskin 10 (f.eks. en lineært frem-og tilbakegående maskin eller en roterende motor) primærvibrasjoner P i område ved en elektromagnetisk transduktor eller nullføler 11 (f.eks. en mikrofon) en ytterligere elektromekanisk transduktor eller aktuator 12 (f.eks. en høy-taler) frembringer sekundære vibrasjoner S som virker sammen med primærvibrasjonene P i området ved nullføleren 11. In fig. 2, a machine 10 (e.g. a reciprocating linear machine or a rotary motor) produces primary vibrations P in the region of an electromagnetic transducer or null sensor 11 (e.g. a microphone) a further electromechanical transducer or actuator 12 (f .eg a loudspeaker) produces secondary vibrations S which act together with the primary vibrations P in the area of the null sensor 11.

Den elektriske utgang fra nullføleren 11 mates (via ledningen lia) til en samler 13 for å frembringe en analog inngang 1^ til en første fouriertransformer 15- En flerhet av utgangen 16 fra transformeren 15 mater signaler til en prosessor 17, som mottar-synkroniseringspulser fra maskinen 10 via en synkroniseringsinngang 18. I prosessoren 17 blir signalene ved utgangene 16 tilpasset som beskrevet i det følgende, for å danne modifiserte utganger 19 som ut-gjør inngangene til en andre Foiriertransformer 20. Den analoge utgang, 21 fra transformeren 20 mates til en samle/ drivanordning 22 og deretter (via ledningen 12a) til aktuatoren 12. The electrical output from the null sensor 11 is fed (via line 11a) to a collector 13 to produce an analog input 1^ to a first fourier transformer 15- A plurality of the outputs 16 from the transformer 15 feed signals to a processor 17, which receives synchronization pulses from the machine 10 via a synchronization input 18. In the processor 17, the signals at the outputs 16 are adapted as described below, to form modified outputs 19 which form the inputs to a second Fourier transformer 20. The analog output, 21 from the transformer 20 is fed to a collecting/driving device 22 and then (via the line 12a) to the actuator 12.

Fig. 3 viser endel av anordningen på fig. 2 mer i detalj. Tidsbølgeformen på ledningen lia blir samplet i en serie av registere av samleren 13, og disse registere danner inngangen til Fouriertransformeren 15- Utgangene er: Fig. 3 shows part of the device in fig. 2 in more detail. The time waveform on line 1a is sampled in a series of registers by the collector 13, and these registers form the input to the Fourier transformer 15. The outputs are:

der Sn er amplituden for den "nte" harmoniske og W = det totale antall elementer i lagringssystemet. Utgangene 16 og 19 på fig. 3 er vist i par, en i heltrukken linje for å vise den sanne (eller sinus) komponenten av den nevnte frekvens, mens den annen er stiplet for å vise den imaginære (eller cosinus) komponenten av samme frekvens. De inviduelle harmoniske komponenter ved hver av "n" fre-kvensene blir så behandlet i prosessoren 17 i henhold til en adaptiv algoritme (f.eks.- etter det som er vist tidligere i ligning A) og blir ført frem til den annen Fouriertransformer 20 som omdanner de frekvensbaserte sampler tilbake til tidsbølgeformsampler med en på hver del av utgangen 21. Disse sampler av den frembragte tidsbølgeform, er naturligvis ført frem i synkronisme med driften av maskinen 10 og blir satt sammen i samle/drivanordningen 22 for å mate ledningen 12a. where Sn is the amplitude of the "nth" harmonic and W = the total number of elements in the storage system. Outputs 16 and 19 in fig. 3 are shown in pairs, one in solid line to show the true (or sine) component of said frequency, while the other is dashed to show the imaginary (or cosine) component of the same frequency. The individual harmonic components at each of the "n" frequencies are then processed in the processor 17 according to an adaptive algorithm (e.g. - according to what is shown earlier in equation A) and are fed to the second Fourier transform 20 which converts the frequency based samples back to time waveform samples with one on each part of the output 21. These samples of the produced time waveform are of course advanced in synchronism with the operation of the machine 10 and are assembled in the collecting/driving device 22 to feed the line 12a.

Anordningen slik den hittil er beskrivet oppviser ikke de samme fordeler når det gjelder støyimmunitet som noen av de tidsbaserte systemer som tidliger er utviklet. Denne mangel kan imidlertid rettes på ved å beregne middel-verdiene av restsignalene på ledningen lia over et antall gjentatte sykler for maskinen 10 før beregning av over-gangskoeffisientene og dermed før man bestemmer tilpasnings-operasjonene som skal utføres i prosessoren 17- Dette kan foregå med den anordning som er vist på fig. ^ der det anvendes en lagringsenhet 23 for restbølgeformen for hver tidsspalte som benyttes av samleren 13» slik at den på ethvert tidspunkt inneholder samlingen .av et fast antall umiddelbart forutgående restsampler i den nevnte tidsspalte. Som et alternativ kunne lagringsarealet for bølgeformen inneholde en eksponential middelverdiversjon av restbølgeformen. I begge disse tilfeller vil lagringssystemet for restbølgeformen virke som et kamfilter på restbølgeformen. The device as described so far does not show the same advantages in terms of noise immunity as some of the time-based systems that have been developed earlier. However, this shortcoming can be rectified by calculating the average values of the residual signals on the line lia over a number of repeated cycles for the machine 10 before calculating the transition coefficients and thus before determining the adaptation operations to be carried out in the processor 17- This can take place with the device shown in fig. where a storage unit 23 is used for the residual waveform for each time slot used by the collector 13, so that at any time it contains the collection of a fixed number of immediately preceding residual samples in the said time slot. Alternatively, the waveform storage area could contain an exponential mean value version of the residual waveform. In both of these cases, the storage system for the residual waveform will act as a comb filter on the residual waveform.

Foiriertransformeren kan være som programvare f.eks. et dataprogram (se "The Fast Fourier Transform" av E. Oran Brigham - Prentice Hall) eller som digitalmaskinvare som The Fourier transform can be like software e.g. a computer program (see "The Fast Fourier Transform" by E. Oran Brigham - Prentice Hall) or as digital hardware which

kan likestilles med -Ririertransformeren eller "fast Fourier transform" dataprogrammer eller som analog maskin-vare, som det er vist et eksempel på i fig. 5. can be equated with the Ririer transformer or "fast Fourier transform" computer programs or as analog hardware, an example of which is shown in fig. 5.

Fig. 5 viser en skjematisk del av en krysskoblet sats av motstander som kobler sammen vertikale gitterledere (en for hver av tidssamplene tQ, t^, tm) og par av horisontale gitterledere med to par for hver frekvenskomponent som frembringes av transformeren, der utgangene på Fig. 5 shows a schematic part of a cross-connected set of resistors connecting vertical grid conductors (one for each of the time samples tQ, t^, tm) and pairs of horizontal grid conductors with two pairs for each frequency component produced by the transformer, where the outputs of

et par (S^+, S^-) blir satt sammen i en egen strømsummerings-anordning S.^ for å gi sinuskomponenten for den første harmoniske, mens utgangene på det neste par (0-^+, settes sammen i en andre summeringsanordning C-^ for å gi cosinus-(eller kvadratur-)komponenten for den første harmoniske. Ytterligere par av par er nødvendige for hver på-følgende harmoniske, men bare de for sinuskomponenten for den nte harmoniske er vist ført frem til en egen strøm- a pair (S^+, S^-) is combined in a separate current summing device S.^ to give the sine component for the first harmonic, while the outputs of the next pair (0-^+, are combined in a second summing device C-^ to give the cosine (or quadrature) component of the first harmonic. Additional pairs of pairs are required for each subsequent harmonic, but only those for the sine component of the nth harmonic are shown to be carried forward to a separate current-

summeringsanordning S . Utgangene 16 fra transformeren 15 er vist med heltrukket og stiplede linjer på samme måte som på fig. 2. summing device S . The outputs 16 from the transformer 15 are shown with solid and dashed lines in the same way as in fig. 2.

Plasseringen av motstandene som benyttes for hver kryss-kobling, er bare skjematisk vist på fig. 5, men de befinner seg og er dimensjonert slik at de gir en strøm som er proposjonal med sinus (eller cosinus) for den respektive harmoniske. The location of the resistors used for each cross connection is only schematically shown in fig. 5, but they are located and dimensioned so that they provide a current that is proportional to the sine (or cosine) of the respective harmonic.

Den enkleste algoritme for tilpasning er på hverandre følgende forsøk og observasjon av feil, idet man foretar inkremen-tale forandringer i utligningsparameterene for å redusere den relevante energifunksjon ved restmålepunktet. Når omdannede parametere er tilgjengelige, kan tilpasning av hver komponentfrekvens foregå samtidig. The simplest algorithm for adaptation is successive attempts and observation of errors, making incremental changes in the equalization parameters to reduce the relevant energy function at the residual measurement point. When transformed parameters are available, fitting of each component frequency can occur simultaneously.

En hurtigere tilpasningsteknikk gjør bruk av amplituden på restsignalet for å forutsi den modifikasjon som er nød-vendig for fullstendig utligning av den målte restfeil, A faster fitting technique makes use of the amplitude of the residual signal to predict the modification necessary for complete compensation of the measured residual error,

i stedet for å tilnærme seg tilpasset tilstand med inkre-menter som ved den deuristiske tilpasning som er omhandlet ovenfor. Chaplin III forutsetter en enkel forsinkelses-funksjon mellom utligningsutgangssignalet gjennom trans-duktoren og restføleren for inngangsklemmene for utlig-nings resten . instead of approaching the adapted state by increments as in the deuristic adaptation discussed above. Chaplin III assumes a simple delay function between the compensation output signal through the transducer and the residual sensor for the input terminals for the compensation residual.

Hvis det antas at overføringen mellom utligningstransduk-toren og restføleren er kjent eller kan måles, er det en forholdsvis enkel beregning som må gjøres for at man skal kunne forutsi den nødvendige frekvensvaserte parameter som gir utligning, med en målt rest. If it is assumed that the transfer between the equalization transducer and the residual sensor is known or can be measured, there is a relatively simple calculation that must be made in order to be able to predict the necessary frequency-varying parameter that provides equalization, with a measured residual.

Overføringsfunksjonen mellom aktuatoren 12 og restføleren The transfer function between the actuator 12 and the residual sensor

11, kan utledes på en rekke måter. F.eks. kan en rekke toner tilføres aktuatoren og de resulterende i-fase-og kvadratkomponenter måles ved restføleren eller en puls 11, can be derived in a number of ways. E.g. a series of tones can be applied to the actuator and the resulting in-phase and quadrature components measured by the residual sensor or a pulse

kan påtrykkes aktuatoren, Fourier analyseres og forholdet mellom i-fase-og kvadraturkomponentene for kilden som er knyttet til i-fase-og kvadratutkomponentene ved restføleren eller til en sample av tilfeldig støy, kan behandles i prosessoren på tilsvarende måte. En hvilken som helst av disse teknikker vil gi en amplitude-og fasereaksjon mellom aktuatoren og restføleren som kan benyttes til å frembringe det ønskede signal ved aktuatoren for utligning av et hvilket som helst målt restsignal. can be applied to the actuator, Fourier analyzed and the relationship between the in-phase and quadrature components for the source which is linked to the in-phase and quadrature components at the residual sensor or to a sample of random noise, can be processed in the processor in a similar way. Any of these techniques will provide an amplitude and phase response between the actuator and the residual sensor which can be used to produce the desired signal at the actuator for equalization of any measured residual signal.

Overføringen fra tidsområdet til frekvenssampler krever The transfer from the time domain to the frequency sampler requires

at tidsforløpet for bølgeformen undergår en matrise-multiplikasjon ved sampler av de sinusformede og cosinus-formede bølgeformer, eller en matematisk ekvivalent opera-sjon (f.eks. den første Fourier transform). Transforma-sjonen er reversibel, og den opprinnelige tidsfølgeform kan bygges opp igjen av en invers transform, en prosess som bare avviker litt fra Fourier trans formen. that the time course of the waveform undergoes a matrix multiplication by samples of the sinusoidal and cosine waveforms, or a mathematically equivalent operation (eg the first Fourier transform). The transformation is reversible, and the original time sequence form can be rebuilt by an inverse transform, a process that deviates only slightly from the Fourier trans form.

Der fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen anvendes Where the method according to the invention is used

på multiple samvirkende systemer, er to løsninger foretrukket: (a) Karakteriseringen av hver aktuator-restbane foregår i stille eller stabile omgivelser og systemene tillates da å synke ned til deres endelige nivå ved en gjen-tagelsesprosess, idet hver aktuator forsøker å bringe sin egen restføler ned til null. Denne prosess har vist seg å være ganske effektiv selv i situasjoner med be-tydelig samvirkning, under forutsetning av at rest-føleren som er mest følsom overfor den tilhørende aktuator, er koblet inn i tilbakekoblingssløyfen eller (b) ved på forhånd å måle krysskoblings-koeffisientene mellom hver aktuator og restføler og ved å foreta matriseoperasjoner i en enkel prosessor for å utlede det nødvendige utligningssignal ved hver utligningsaktuator. Et slikt system har fordelen av en hurtig tilpasning (fordi det ikke er nødvendig med gjentagelser), men er mindre modular enn (a) ovenfor. on multiple interacting systems, two solutions are preferred: (a) The characterization of each actuator residual path takes place in a quiet or stable environment and the systems are then allowed to sink to their final level by an iterative process, with each actuator attempting to bring its own residual sensor down to zero. This process has been shown to be quite effective even in situations of significant interaction, provided that the residual sensor which is most sensitive to the associated actuator is connected into the feedback loop or (b) by measuring in advance the cross-connection the coefficients between each actuator and residual sensor and by performing matrix operations in a single processor to derive the required compensation signal at each compensation actuator. Such a system has the advantage of a quick adaptation (because no repetitions are necessary), but is less modular than (a) above.

Fremgangsmåten og anordningen i henhold til oppfinnelsen vil være spesielt egnet for, men ikke begrenset til, enhver situasjon der det ikke er mulig å oppnå en "passende" fasereaksjon mellom utligningsaktuator og en restføler. The method and device according to the invention will be particularly suitable for, but not limited to, any situation where it is not possible to achieve a "suitable" phase reaction between the compensation actuator and a residual sensor.

En "passende" fasereaksjon svarer til en ren tidsforsin-kelse for det tidligere nevnte system som har hurtig tilpasning. Imidlertid er oppfinnelsens anvendelse ikke begrenset til denne type aktuatorer/akustikk/føler reaksjon og den kan også anvendes sammen med aktuatorer som oppfører seg bedre. Eksempler på systemer med dårlig fasereaksjon er akustikk i førerhus og i rom, vibrasjoner i konstruksjoner og vibrasjoner i fartøyer og fly og oppfinnelsen viser seg særlig lovende for disse anvendelser. An "appropriate" phase response corresponds to a pure time delay for the previously mentioned system which has rapid adaptation. However, the application of the invention is not limited to this type of actuators/acoustics/sensor reaction and it can also be used together with actuators that behave better. Examples of systems with poor phase response are acoustics in cabs and in rooms, vibrations in structures and vibrations in vessels and aircraft, and the invention shows particular promise for these applications.

Claims

1. Method for equalizing recurrent vibrations, comprising sensing residual vibrations due to interference between primary vibrations from a source of recurrent vibrations and secondary vibrations from a driven actuator, and controlling the phase and amplitude of the secondary vibrations to minimize said residual vibrations, characterized in that the felt residual vibrations are transformed into a plurality of independent pairs of components which together form the residual vibrations at a plurality of different points in the frequency range, each synchronized to the repetition period of the recurring primary vibrations from the source, that each component in each pair is modified separately, and the said independent pairs of components are transformed back into a drive signal for the actuator, the separate modification of the components in the pairs of components being controlled to reduce the energy or amplitude of the residual vibrations.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the independent pairs of components that define the residual vibrations in each of the mentioned points in the frequency range are the amplitudes for true and imaginary sine components or the amplitude for the true sine component and single-phase component.

3. Method as stated in claim 2, characterized in that the points in the frequency range include the fundamental frequency for the recurring vibrations and at least some of its lowest harmonics.

4. Method as stated in claim 3, characterized in that the fundamental frequency and as well as all the five first harmonic is included.

5. Method as stated in any of the preceding claims, characterized in that a sets of time-based samples of the residual vibrations are Fourier-transformed into the independent pairs of components in the frequency domain.

6. Device for equalizing vibrations entering a given area from a source of recurring vibrations comprising means for monitoring the repetition rate with which the source emits said vibrations, a first electromagnetic transducer for producing a secondary vibration and for feeding this to the said area, a second electromechanical transducer for monitoring the resultant vibration prevailing in the said area due to interaction between the primary and secondary vibrations and an electronic processing circuit connecting the first and second transducers, which circuit includes synchronizing means that receives an electrical signal train from the speed monitoring means, characterized in that the processing circuit connecting the first and second transducers includes a first transform module that receives time waveform samples from the second transducer and produces independent pairs of components at each of a number of different points in a frequency range, a processor for separately modifying the independent pairs at each said point in the frequency range, which comes as an output from the first transform module, and feeding it modified pair of components to a second transform module, which second transform module produces additional time waveform samples which are fed as input to the first transducer.

7. Device as stated in claim 6, characterized in that each transform module is a Fourier transform.