WO2014002933A1 - 能動型振動騒音抑制装置 - Google Patents

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WO2014002933A1
WO2014002933A1 PCT/JP2013/067203 JP2013067203W WO2014002933A1 WO 2014002933 A1 WO2014002933 A1 WO 2014002933A1 JP 2013067203 W JP2013067203 W JP 2013067203W WO 2014002933 A1 WO2014002933 A1 WO 2014002933A1
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control
control unit
vibration
transfer function
adaptive
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PCT/JP2013/067203
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English (en)
French (fr)
Inventor
岩本　寛
長谷川　浩一
Original Assignee
東海ゴム工業株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/002—Damping circuit arrangements for transducers, e.g. motional feedback circuits
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D19/00—Control of mechanical oscillations, e.g. of amplitude, of frequency, of phase
    • G05D19/02—Control of mechanical oscillations, e.g. of amplitude, of frequency, of phase characterised by the use of electric means
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    • G10K11/002—Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
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    • G10K2210/10—Applications
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    • G—PHYSICS
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    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/321—Physical
    • G10K2210/3211—Active mounts for vibrating structures with means to actively suppress the vibration, e.g. for vehicles

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for actively suppressing vibration or noise.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-330572 (Patent Document 1) and Japanese Patent No. 3572486 (Patent Document 2), a transfer function (secondary transfer function) in a secondary path is identified, and the identified function is It is described that an adaptive filter coefficient is updated by using a feedforward coefficient, and a control signal is generated by the adaptive filter coefficient.
  • An example of this type of algorithm is the Filtered-X Least Mean Square (LMS) algorithm.
  • Patent No. 4742226 Patent Document 3 describes a direct method adaptation algorithm that can update an adaptive filter coefficient of a control signal without identifying a secondary transfer function.
  • Patent Document 1 describes that when the road noise in the vehicle interior is silenced, the adaptive filter coefficient of the control signal is updated during idling, and the adaptive filter coefficient is not updated during traveling.
  • Patent Document 4 describes a case where a control signal is generated while updating filter coefficients of a control signal by the simultaneous equation method and a case where a control signal is generated using stored filter coefficients. And switching.
  • JP 2000-330572 A Japanese Patent No. 3572486 Japanese Patent No. 4742226 JP 2011-43636 A
  • the Filtered-X LMS adaptive algorithm needs to identify the secondary transfer function in advance, but the effect of reducing vibration or noise at the evaluation point is high.
  • the direct algorithm does not need to identify a secondary transfer function, but the reduction effect is inferior to that of the Filtered-X-LMS adaptive algorithm. This is probably because the direct method has a large number of adaptive filters.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides an active vibration noise suppression device having excellent robustness without performing identification of a secondary transfer function when adaptive control is not performed. With the goal.
  • the inventors have found that the adaptive algorithm based on the direct method and the adaptive algorithm using the feedforward coefficient are properly used, and have invented the present invention. That is, the apparatus according to this means obtains an equivalent value of the secondary transfer function when controlling by an adaptive algorithm based on the direct method, and after obtaining the equivalent value, the equivalent value is used as a feedforward coefficient. It was decided to control by the adaptive algorithm.
  • the active vibration noise suppression device is a device that drives the drive device based on the actively updated control signal and actively suppresses vibration or noise at the evaluation point, and at least Using the first adaptive algorithm of the direct method using the filter coefficient of the control signal and the equivalent value of the secondary transfer function from the output of the control signal to the evaluation point as the adaptive filter, respectively, Stored in the storage unit, a storage unit that stores an equivalent value of the secondary transfer function that is adaptively updated as an adaptive filter by the first control unit, A second adaptive algorithm that updates the filter coefficient of the control signal as an adaptive filter based on the corresponding value of the secondary transfer function as a feedforward coefficient. With rhythm, and a second controller for generating the control signal by the second adaptive algorithm when not generating the control signal by the first control unit.
  • the adaptive filter in the first adaptive algorithm of the direct method includes an equivalent value of the secondary transfer function. That is, the feedforward coefficient used in the second control unit is identified by executing the first adaptive algorithm of the direct method. Therefore, when the control signal is generated by the first control unit, that is, when controlling to actively suppress vibration or noise, identification of the equivalent value (feedforward coefficient) of the secondary transfer function It is carried out. Thus, it is not necessary to obtain the identification of the feedforward coefficient in advance. Since control is executed even at the time of identification, vibration or noise is not generated for identification, and furthermore, vibration or noise can be reduced even at the time of identification.
  • the control effect is low if it is controlled only by the first adaptive algorithm of the direct method. Therefore, after the feedforward coefficient is identified by the first adaptive algorithm, the second adaptive algorithm is used that updates the filter coefficient of the control signal as the adaptive filter using the feedforward coefficient.
  • This second adaptive algorithm is, for example, a Filtered-X LMS adaptive algorithm. That is, a high control effect can be obtained by using the second adaptive algorithm. That is, it is excellent in robustness.
  • the active vibration noise suppression device is applied to a vehicle, and the drive device is a vibration exciter that applies vibration to a vibration member in a primary transmission path from a reference point to an evaluation point.
  • the vibration between the vibrator and the evaluation point is a damped vibration having one degree of freedom or multiple degrees of freedom.
  • the mass, the spring constant, and the damping coefficient are very likely to change. That is, the secondary transfer function is likely to change.
  • the active vibration noise suppression device is applied to a vehicle, and based on any of the number of occupants, the outside air temperature, the magnitude of an error signal, and the tire air pressure during the control by the second control unit. Switching from the control by the second control unit to the control by the first control unit, the first control unit updates the equivalent value of the secondary transfer function stored in the storage unit.
  • the change in the secondary transfer function is caused by the change in the number of passengers, the outside air temperature, the magnitude of the error signal, and the tire air pressure. Therefore, based on one of these, switching from the control by the second control unit to the control by the first control unit, and updating the equivalent value of the secondary transfer function, the secondary transfer function according to the current state An equivalent value (feed forward coefficient) can be acquired. As a result, vibration or noise can be reliably suppressed in the control by the second control unit.
  • the second control unit starts control based on the updated equivalent value of the secondary transfer function.
  • the adaptive filter as the equivalent value of the secondary transfer function in the first control unit becomes stable. That is, the identification accuracy of the equivalent value (feed forward coefficient) of the secondary transfer function can be improved. As a result, vibration or noise can be reliably suppressed in the control by the second control unit.
  • the active vibration noise suppression device is applied to a vehicle, and the equivalent value of the secondary transfer function stored in the storage unit is controlled by the first control unit while the vehicle is running.
  • the adaptive filter generated at this time is used.
  • identification of the feedforward coefficient that is, acquisition of the equivalent value of the secondary transfer function can be performed during the control by the first control unit. Therefore, even when the vehicle is running, even if the feedforward coefficient is identified, the control effect by the first control unit can be exhibited.
  • the control by the first control unit can be executed not only when the vehicle is stopped but also when the vehicle is running, the equivalent value of the stored secondary transfer function has deviated from the actual value.
  • feedforward coefficient identification can be performed immediately. Therefore, the feed forward coefficient identification accuracy can be improved. As a result, vibration or noise can be reliably suppressed in the control by the second control unit.
  • FIG. 1 is a diagram showing a structure of an active vibration noise suppression device applied to a vehicle.
  • FIG. 1 it is a figure which shows the structure in the vibration transmission path
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the controller of FIG. 1 and a control block diagram of a vibration or sound transmission system.
  • FIG. 4 is a control block diagram for controlling a vibration exciter by a first control unit in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a control block diagram for controlling a vibration exciter by a second control unit in FIG. 3. It is a flowchart which shows the switching process by the switching part of FIG.
  • the said apparatus can also be applied as an apparatus which suppresses a vibration actively, and can also be applied as an apparatus which suppresses a noise actively.
  • the present invention can be applied to mute noise generated outside a building at a human ear inside the building.
  • the device in the automobile or the like, can be applied to mute noise generated from the engine and road noise (noise caused by vibration transmitted from the road surface) in the passenger's ears in the passenger compartment.
  • the present invention can be applied to reducing road noise and vibration in the passenger compartment by reducing the vibration of the constituent members of the transmission path instead of muting at the passenger's ear.
  • the active vibration noise suppression apparatus is an apparatus for reducing road noise applied to a vehicle such as an automobile.
  • the apparatus does not reduce road noise by generating control sound from a speaker in a vehicle interior.
  • road noise is generated in the vehicle interior 70 when the floor panel 21 vibrates as a result of propagation of road surface vibration caused by traveling of the automobile from the wheel 10 to the floor panel 21 via the suspension device 80. To do.
  • the apparatus of the present embodiment does not directly reduce the vibration of the floor panel 21, but reduces the vibration of a particularly rigid portion in the middle of the path through which the vibration is transmitted from the wheel 10 to the floor panel 21. As a result, the vibration of the floor panel 21 is reduced.
  • the road noise is generated by vibration of the plate-like interior product 23 such as a windshield, a rear glass, and a door panel in addition to the vibration of the floor panel 21.
  • the case using the floor panel 21 will be described in detail below.
  • the apparatus detects vehicle vertical vibration as a reference signal by a reference signal detector 62 attached to the knuckle 41, and detects vehicle vertical vibration as an error signal by an error signal detector 63 attached to the tire house 22.
  • the vibrator 61 attached to the tire house 22 is adaptively controlled so as to reduce the error signal.
  • the reference signal detector 62 uses an acceleration sensor
  • the error signal detector 63 also uses an acceleration sensor.
  • the position of the reference signal detector 62 is referred to as a reference point 62
  • the position of the error signal detector 63 is referred to as an evaluation point 63.
  • FIGS. 1 and 2 A connection mechanism from the wheel 10 to the floor panel 21 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the wheel 10 and the floor panel 21 are connected by a suspension device 80.
  • an axle 30 is connected to the wheel 12 holding the tire 11 of the wheel 10.
  • the wheel 10 is rotated by transmitting a rotational driving force from a driving source to the axle 30 via a differential (not shown).
  • the knuckle 41 is rotatably supported by the axle 30. That is, the knuckle 41 moves along with the radial movement of the wheel 12 when the wheel 12 moves in the radial direction. That is, the knuckle 41 vibrates due to the vibration transmitted to the wheel 12 via the tire 11.
  • the knuckle 41 is connected to a lower arm 44 and an upper arm 45 as suspension arms via bushes 42 and 43 made of a viscoelastic body.
  • the lower arm 44 and the upper arm 45 are connected to a suspension member 48 via bushes 46 and 47 made of a viscoelastic body.
  • a member mount 49 made of a viscoelastic body is attached between the suspension member 48 and the lower surface of the floor panel 21.
  • the lower end of the shock absorber 51 is fixed to the lower arm 44.
  • An upper support 52 made of a viscoelastic body is attached to the upper end of the shock absorber 51.
  • the upper support 52 is connected to a tire house 22 (a member that accommodates the tire 11) of the vehicle body.
  • the tire house 22 is connected to the floor panel 21.
  • the suspension device 80 is a device including a knuckle 41, a lower arm 44, an upper arm 45, a suspension member 48, a member mount 49, a shock absorber 51, an upper support 52, and respective bushes 42, 43, 46, and 47.
  • a vibration exciter 61 is provided in the tire house 22.
  • the vibration exciter 61 is provided in the tire house 22 at a position closer to the upper support 52 than the floor panel 21, specifically, in the vicinity of the attachment portion of the upper support 52 (high rigidity portion).
  • the vibrator 61 includes an electromagnetic actuator such as a solenoid or a boil coil, for example, and actively generates a vibration force when supplied with a current. That is, the vibrator 61 applies vibration to the tire house 22 in which the vibrator 61 is installed.
  • This excitation force is mainly a force in the vehicle vertical direction.
  • a control signal for driving the vibration exciter 61 is generated by the controller 100.
  • the structure of the electromagnetic actuator used for the vibrator 61 is well-known, detailed description is abbreviate
  • an acceleration sensor as a reference signal detector 62 is provided on the knuckle 41.
  • the reference signal detector 62 detects the vibration of the knuckle 41 in the vehicle vertical direction.
  • the tire house 22 is provided with an acceleration sensor as the error signal detector 63.
  • the error signal detector 63 is provided in a portion of the tire house 22 that supports the suspension device 80, specifically, a portion of the tire house 22 to which the vibration exciter 61 is attached.
  • the error signal detector 63 detects the vibration in the vehicle vertical direction of the mounting portion of the vibration exciter 61 in the tire house 22. That is, the error signal detector 63 detects a vibration obtained by combining the vibration transmitted from the wheel 10 and the vibration force generated by the vibration exciter 61.
  • the controller 100 that controls the exciter 61 applies adaptive control and reduces the error signal using the reference signal detected by the reference signal detector 62 and the error signal detected by the error signal detector 63. Control to cancel.
  • the controller 100 includes a first control unit 110 that uses an adaptation algorithm of a direct method (hereinafter referred to as “first adaptation algorithm”) and an adaptation algorithm that uses a feedforward coefficient (hereinafter referred to as “second adaptation algorithm”).
  • first adaptation algorithm an adaptation algorithm of a direct method
  • second adaptation algorithm an adaptation algorithm that uses a feedforward coefficient
  • a second control unit 130 to be used a storage unit 140 that stores a feedforward coefficient
  • switching unit 150 that switches an application target of the first control unit 110 and the second control unit 130 based on vehicle information. That is, adaptive control by the first control unit 110 and adaptive control by the second control unit 130 are selectively applied.
  • First and second controller 110 and 130 both to obtain a reference signal r k from the reference signal detector 62, and obtains the error signal e k from the error signal detector 63, using the two signals generating a control signal u k in order to control the vibrator 61. Then, at the evaluation point 63 (the position of the error signal detector 63), the reference signal r k is transmitted through the primary transfer path (the transfer function of the path is W), the vibration or noise d k, and the control signal The control vibration or control sound y k transmitted through u k through the secondary transfer path (G is the transfer function of the path) is synthesized. Control vibration or control sound y k is relative vibration or noise d k, when the reverse phase of the same amplitude can be canceled completely vibration or noise d k at the evaluation point 63.
  • G is a transfer function of the secondary transfer path
  • G2 is a transfer function from the vibrator 61 to the evaluation point 63. That is, G is a transfer function when the input is the control signal u k and the output is y k .
  • the first controller 110 uses the error signal e k which is detected by the reference signal r k and the error signal detector 63 that applies the first adaptive algorithm based on direct method, it is detected by the reference signal detector 62 It is controlled to the error signal e k to reduce (cancel).
  • control signal adaptive filter The first adaptive algorithm based on the direct method is used to update the adaptive filter C1 (hereinafter referred to as “control signal adaptive filter”).
  • control signal adaptive filter a case where the direct LMS algorithm is used is taken as an example.
  • a direct method RLS algorithm and a direct method FDA algorithm can be applied.
  • the adaptive algorithm is not a direct method, it is necessary to identify the secondary transfer function G. However, since the first adaptive algorithm based on the direct method is used, it is not necessary to identify the secondary transfer function G. Specifically, by using the first adaptive algorithm based on the direct method, an adaptive filter K corresponding to the secondary transfer function G is installed, and the adaptive filter K is updated by the adaptive algorithm. Filter K can be adapted to the current secondary transfer function G.
  • the equivalent of the function obtained by reversing the sign of the primary transfer function W is equivalent.
  • D be an adaptive filter.
  • K is referred to as a second path adaptive filter
  • D is referred to as a first path adaptive filter.
  • ⁇ on the symbol is called a hat and means a virtual value.
  • ⁇ is used in the mathematical formula, but “ ⁇ ” is described as “h” in the text.
  • the vibration x k input to the wheel 10 is transmitted to the evaluation point 63 via the primary transfer path (transfer function W).
  • the transmission vibration at this time is d k .
  • This relationship is expressed by equation (1).
  • * is a convolution operator, and the subscript k represents the number of samplings (time step).
  • the control signal generation unit 111 the control signal detector 62 a control signal for the adaptive filter with respect to the reference signal r k detected by (shown as "W ref" in FIG. 4) C1 by signal processing by, represented by the formula (2), generates a control signal u k is an electrical signal.
  • a control signal for the adaptive filter C1 is a filter coefficient of the control signal u k.
  • the vibrator 61 outputs a control vibration corresponding to the control signal u k.
  • the control vibration generated by the vibrator 61 is transmitted to the evaluation point 63 via the transfer function G2.
  • the transmission control vibration at this time is y k .
  • Said relationship is represented by Formula (3).
  • the first virtual error calculation unit 121 and the second virtual error calculator 122 calculate the first virtual error eh 1k and the second virtual error eh 2k , respectively.
  • the control signal adaptive filter C1, the first path adaptive filter D, and the second path adaptive filter K are updated by the LMS algorithm based on the calculated first virtual error eh 1k and second virtual error eh 2k .
  • the first virtual error eh 1k and the second virtual error eh 2k are expressed by equations (5) and (6).
  • the first virtual signal yh 1k , the second virtual signal ( ⁇ dh k ), and the fourth virtual signal yh 2k are as follows.
  • the first virtual signal yh 1k is in the first virtual signal generator 112 is generated by the signal processing control signal u k by the second path for the adaptive filter K.
  • Second Virtual signal (-dh k), in the second virtual signal generator 113 is generated by the signal processing a reference signal r k by a first path for the adaptive filter D.
  • a fourth virtual signal yh 2k in the third virtual signal generator 114, a reference signal r k by a second path for the adaptive filter K the third virtual signal s k which is generated by the signal processing, the fourth virtual The signal generation unit 115 generates the signal by the control signal adaptive filter C1.
  • the first filter updating unit 116 applies the LMS algorithm to update the second path adaptive filter K so that the first virtual error eh 1k becomes zero. More specifically, the first filter updating unit 116, by applying the LMS algorithm based on a control signal u k and first virtual error eh 1k, and updates the second path adaptive filter K. That is, the first filter updating unit 116 obtains the second path adaptive filter K such that the evaluation function J1 that is the square of the first virtual error eh 1k is minimized. Then, the update equation of the second path adaptive filter K is expressed by Equation (7). In equation (7), the subscripts (k + 1) and (k) are shown in parentheses to clarify the updated value. Further, ⁇ 1 is a step size parameter.
  • the second filter updating unit 117 updates the first path adaptive filter D so that the first virtual error eh 1k becomes zero by applying the LMS algorithm.
  • the second filter update unit 117 by applying the LMS algorithm based on the reference signal r k and the first virtual error eh 1k, and updates the first path adaptive filter D. That is, the second filter updating unit 117 obtains the first path adaptive filter D that minimizes the evaluation function J2 that is the square of the first virtual error eh 1k .
  • the update equation of the first path adaptive filter D is expressed by equation (8).
  • equation (8) the subscripts (k + 1) and (k) are written in parentheses to clarify the updated value.
  • ⁇ 2 is a step size parameter.
  • the third filter update unit 118 updates the control signal adaptive filter C1 by applying the LMS algorithm so that the second virtual error eh 2k becomes zero. Specifically, the third filter updating unit 118, by applying the LMS algorithm based on the reference signal r k and the second virtual error eh 2k, and updates the control signal adaptive filter C1. That is, the third filter update unit 118 obtains the control signal adaptive filter C1 that minimizes the evaluation function J3 that is the square of the second virtual error eh 2k . Then, the update equation of the control signal adaptive filter C1 is expressed by Equation (9). In equation (9), the subscripts (k + 1) and (k) are in parentheses to clarify the updated value. Further, ⁇ 2 is a step size parameter.
  • the control signal generating unit 111 using the third filter updating unit 118 control signal for the adaptive filter C1 updated by, for generating a control signal u k.
  • the first filter updating unit 116 stores the updated second path adaptive filter K in the storage unit 140. That is, the coefficient stored in the storage unit 140 is the update value of the adaptive filter K for the second path generated by the first filter update unit 116, that is, the update of the adaptive filter as the equivalent value Gh of the secondary transfer function G. Value.
  • the coefficient K stored in the storage unit 140 is used in adaptive control by the second control unit 130.
  • Second control unit 130 applies the second adaptive algorithm using a feedforward coefficient Gh (equivalent value of the secondary transfer function G Gh), the reference signal detector 62 the reference signal r k and the error signal detection detected by using the error signal e k which is detected by the vessel 63 is controlled to an error signal e k to reduce (cancel).
  • Gh equivalent value of the secondary transfer function G Gh
  • the Filtered-X LMS algorithm is applied as an example of the application control algorithm.
  • an LMS algorithm, an RLS algorithm, and an FDA algorithm can be applied.
  • the second control unit 130 includes a control signal generation unit 131, a feedforward coefficient acquisition unit 132, and a filter update unit 133.
  • Control signal generator 131, the reference signal r k detected by the reference signal detector 62, using the control signal for the adaptive filter C2 is updated by the filter update unit 133 generates a control signal u k.
  • the control signal u k is expressed by Equation (10).
  • a control signal for the adaptive filter C2 is a filter coefficient of the control signal u k.
  • the feedforward coefficient acquisition unit 132 acquires the second path adaptive filter K stored in the storage unit 140.
  • the second path adaptive filter K is an adaptive filter as an equivalent value of the secondary transfer function G. Then, the acquisition unit 132 sets the acquired second path adaptive filter K as the feedforward coefficient Gh.
  • the filter update unit 133 updates the control signal adaptive filter C2 based on the reference signal r k , the error signal e k , and the feedforward coefficient Gh.
  • the filter update unit 133 uses the Filtered-X LMS algorithm as an example. That is, the filter update unit 133 updates the control signal adaptive filter C2 so that the error signal ek is zero by applying the LMS algorithm. Specifically, the filter update unit 133 obtains an error signal e k of the square in which the evaluation function J4 adaptive filter C2 control signal such that the minimum. Then, the update formula of the control signal adaptive filter C2 is formula (11). In equation (11), the subscripts (k + 1) and (k) are in parentheses to clarify the updated value. ⁇ 4 is a step size parameter.
  • the first condition is a condition for determining based on vehicle information. For example, the first condition is that the elapsed time from the start of the control by the first control unit 110 reaches the set value, and the magnitude of the error signal e k in the control by the first control unit 110 is a set value or less Either
  • the switching unit 150 causes the first filter update unit 116 to store the feedforward coefficient (referred to as “FW coefficient”) in the storage unit 140 (S4).
  • FW coefficient is stored when the first condition is satisfied, but the FW coefficient is sequentially updated and stored in the storage unit 140 while the first filter update unit 116 is operating. May be.
  • the switching unit 150 stops the control by the first control unit 110 and switches to the control by the second control unit 130 (S5). In other words, to generate a control signal u k by a second adaptive algorithm using the FW coefficient, it drives the vibrator 61. The process is then returned.
  • step S6 if the FW coefficient is stored in the storage unit 140 (S6: Y), it is determined whether the control by the second control unit 130 is being performed (S8). If control by the second control unit 130 is not in progress (S8: N), the process proceeds to step S5, and control by the second control unit 130 is executed.
  • the second condition is a condition for determining based on vehicle information.
  • the second condition is that the number of passengers exceeds the set value, the outside air temperature exceeds the set value, the magnitude of the error signal e k exceeds the set value, that the air pressure of the tire 11 exceeds the set value Either.
  • filling the 2nd condition S9: Y
  • the switch part 150 stops the control by the 2nd control part 130, and switches to the control by the 1st control part 110.
  • the second condition is not satisfied (S9: N)
  • the process is returned.
  • the following operation is performed.
  • a first operation consider an initial state, that is, a case where no FW coefficient is stored in the storage unit 140.
  • S1 ⁇ S2: N ⁇ S6: N ⁇ S7 the control by the first controller 110, that is, the adaptive control by the first adaptive algorithm based on the direct method is executed.
  • control by the 1st control part 110 is continued until it will be in the state which satisfy
  • the FW coefficient is stored in the storage unit 140 and then the first control unit 110.
  • the control by the second control unit 130 is switched from the control by the first control. That is, after a certain amount of time for the control by the first control unit 110, the second path adaptive filter K becomes a value sufficiently close to the actual secondary transfer function G. Therefore, if the filter K that is the equivalent value Gh of the secondary transfer function G can be acquired, the control by the first control unit 110 ends. On the other hand, if the FW coefficient sufficiently close to the actual secondary transfer function G can be acquired, the control by the second control unit 130 can sufficiently reduce vibration or noise.
  • the processing by the controller 100 in the present embodiment uses that the equivalent value of the secondary transfer function G is included in the adaptive filter in the first adaptive algorithm of the direct method. That is, identification of the FW coefficient used in the second control unit 130 is performed by executing the first adaptive algorithm of the direct method. Therefore, when the control signal u k by the first control unit 110 is generated, i.e., when being controlled so as to actively suppress vibration or noise, equivalent value of the secondary transfer function G (FW coefficient ) Is being identified. Thus, the identification of the FW coefficient does not need to be performed in advance. Since the control is executed by the first control unit 110 even at the time of identification, vibration or noise is not generated for identification, and furthermore, vibration or noise can be reduced even at the time of identification.
  • the control effect is low.
  • the Filtered-X LMS algorithm is applied when the secondary transfer function G is identified in advance, the control effect is high. Therefore, according to the present embodiment, after the FW coefficient is identified by the first adaptation algorithm, the second adaptation algorithm that updates the adaptive filter using the FW coefficient is used.
  • This second adaptive algorithm is, for example, a Filtered-X LMS adaptive algorithm. That is, a high control effect can be obtained by using the second adaptive algorithm. That is, it is excellent in robustness.
  • the thick solid line indicates the case where the suppression control is not executed
  • the thin solid line indicates the case where the second control unit 130 in the present embodiment is executed
  • the alternate long and short dash line indicates the case where only the adaptive algorithm of the direct method is applied.
  • the two-dot chain line indicates a case where the Filtered-X LMS algorithm is applied when the secondary transfer function G is identified in advance.
  • vibration is applied to the vibration member in the primary transmission path from the reference point 62 (the position of the reference signal detector 62) to the evaluation point 63 (the position of the error signal detector 63).
  • An exciter 61 is used.
  • the vibration between the vibration exciter 61 and the evaluation point 63 is damped vibration with one degree of freedom or multiple degrees of freedom.
  • the mass, the spring constant, and the damping coefficient are very likely to change. That is, the secondary transfer function G is likely to change.
  • the mass, the spring constant, and the damping coefficient are caused by changes in the number of passengers, the outside temperature, the magnitude of the error signal, and the air pressure of the tire 11. That is, the change in the secondary transfer function G is caused by the change in the number of passengers, the outside air temperature, the magnitude of the error signal, and the air pressure of the tire 11. Therefore, based on one of these, the control by the second control unit 130 is switched to the control by the first control unit 110, and the equivalent value Gh (K) of the secondary transfer function G is updated, so that the current state is obtained. A corresponding value (FW coefficient) of the corresponding secondary transfer function G can be acquired. As a result, vibration or noise can be reliably suppressed in the control by the second control unit 130.
  • the adaptive filter K as the equivalent value Gh of the secondary transfer function G in the first control unit 110 becomes stable. That is, the identification accuracy of the equivalent value Gh (corresponding to the FW coefficient) of the secondary transfer function G can be improved. As a result, vibration or noise can be reliably suppressed in the control by the second control unit 130.
  • the control by the first and second control units 110 and 130 is executed only while the vehicle is traveling. This is because road noise does not occur when the vehicle is stopped.
  • the identification of the FW coefficient that is, the acquisition of the equivalent value (adaptive filter K) of the secondary transfer function G can be performed during the control by the first control unit 110. That is, even if the FW coefficient is identified during traveling of the vehicle, the control effect by the first control unit 110 can be exhibited.
  • the control effect is inferior, it is preferable to immediately switch to the control by the second control unit 130 after obtaining an appropriate FW coefficient.
  • the secondary transfer function G may change even while the vehicle is running. That is, the FW coefficient close to the current secondary transfer function G can be acquired regardless of the situation of the vehicle, and control by the second control unit 130 can be performed using the FW coefficient. A high suppression effect against vibration or noise can be obtained.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the error signal detector 263 is a microphone installed in the vehicle interior 70. That is, the position of the microphone is an evaluation point.
  • the vibration generator 61 applies a vibration force to the tire house 22 to reduce components input from the wheels 10 among noises of the error signal detector 263 (microphone) installed in the vehicle interior 70. can do. Even in such a configuration, road noise in the vehicle interior 70 can be reduced by selectively applying the first control unit 110 and the second control unit 130 as in the above embodiment.
  • Tire 61 Exciter (drive device) 62: Reference signal detector (reference point) 63, 263: Error signal detector (evaluation point) 110: First control unit 130: Second control part, 140: storage unit, 150: switching unit, C1, C2, K, D: adaptive filter, G: secondary transfer function, Gh: secondary transfer corresponding value of the function (feedforward coefficient), u k: control signal

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Abstract

　適応制御を行っていない時に二次伝達関数の同定を行うことなく、ロバスト性に優れた能動型振動騒音抑制装置を提供する。第一制御部（１１０）は、直接法の第一適応アルゴリズムを用い、第一適応アルゴリズムにより制御信号（ｕk）を生成する。記憶部（１４０）は、第一制御部（１１０）によって適応フィルタ（Ｋ）として適応的に更新される二次伝達関数（Ｇ）の相当値（Ｇh）を記憶する。第二制御部（１３０）は、記憶部（１４０）に記憶された二次伝達関数（Ｇ）の相当値（Ｇh）をフィードフォワード係数とし、当該係数に基づいて適応フィルタとしての制御信号（ｕk）のフィルタ係数（Ｃ２）を更新する第二適応アルゴリズムを用いる。そして、第二制御部（１３０）は、第一制御部（１１０）により制御信号（ｕk）を生成しない場合に第二適応アルゴリズムにより制御信号（ｕk）を生成する。

Description

能動型振動騒音抑制装置
　本発明は、振動または騒音を能動的に抑制する装置に関するものである。
　特開２０００－３３０５７２号公報（特許文献１）および特許第３５７２４８６号公報（特許文献２）には、二次経路における伝達関数（二次伝達関数）を同定しておき、同定された当該関数をフィードフォワード係数とすることによって適応フィルタ係数を更新し、適応フィルタ係数により制御信号を生成することが記載されている。この種のアルゴリズムは、例えば、Filtered-X Least Mean Square（LMS）アルゴリズムなどである。また、特許第４７４２２２６号公報（特許文献３）には、二次伝達関数を同定することなく、制御信号の適応フィルタ係数を更新することができる、直接法適応アルゴリズムについて記載されている。
　また、上記特許文献１には、車室内のロードノイズの消音に際して、制御信号の適応フィルタ係数の更新をアイドリング中に行い、走行中には適応フィルタ係数の更新を行わないことが記載されている。特開２０１１－４３６３６号公報（特許文献４）には、制御信号のフィルタ係数を連立方程式法により更新しながら制御信号を生成する場合と、記憶されたフィルタ係数を用いて制御信号を生成する場合とを、切り替えることが記載されている。
特開２０００－３３０５７２号公報 特許第３５７２４８６号公報 特許第４７４２２２６号公報 特開２０１１－４３６３６号公報
　ところで、Filtered－X LMS適応アルゴリズムは、二次伝達関数を同定しておく必要があるが、評価点における振動または騒音の低減効果は高い。一方、直接法の適応アルゴリズムは、二次伝達関数を同定する必要はないが、Filtered-X LMS適応アルゴリズムに比べると、低減効果が劣る。これは、直接法は、適応フィルタの数が多いことが原因であると考えられる。
　しかし、二次伝達関数は種々の要因によって変化するため、同定した当該関数をフィードフォワード係数として用いる適応アルゴリズムにおいては、当該関数を同定した状態から変化すると、評価点における振動または騒音を効果的に低減することができない場合がある。なお、上記特許文献１には、アイドリング中に当該関数の同定を行っている。つまり、アイドリング時と走行時とにおいて、二次伝達関数が変化すると、効果的に振動または騒音を低減することができないおそれがある。
　また、車両にFiltered－X LMS適応アルゴリズムの制御装置を搭載した場合に、二次伝達関数の同定を停車時に行うと、乗員は同定処理に伴う振動や騒音によって不快を感じるおそれがある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、適応制御を行っていない時に二次伝達関数の同定を行うことなく、ロバスト性に優れた能動型振動騒音抑制装置を提供することを目的とする。
　そこで、発明者らは、直接法に基づく適応アルゴリズムとフィードフォワード係数を用いる適応アルゴリズムを使い分けることを見出し、本発明を発明するに至った。すなわち、本手段に係る装置は、直接法に基づく適応アルゴリズムにより制御している際に二次伝達関数の相当値を取得し、当該相当値を取得した後には、当該相当値をフィードフォワード係数とする適応アルゴリズムにより制御することとした。
　つまり、本手段に係る能動型振動騒音抑制装置は、能動的に更新される制御信号に基づいて駆動装置を駆動し、評価点における振動または騒音を能動的に抑制する装置であって、少なくとも、前記制御信号のフィルタ係数、および、前記制御信号を出力してから前記評価点までの二次伝達関数の相当値をそれぞれ適応フィルタとする直接法の第一適応アルゴリズムを用い、前記第一適応アルゴリズムにより前記制御信号を生成する第一制御部と、前記第一制御部によって適応フィルタとして適応的に更新される前記二次伝達関数の相当値を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記二次伝達関数の相当値をフィードフォワード係数とし、当該係数に基づいて適応フィルタとしての前記制御信号のフィルタ係数を更新する第二適応アルゴリズムを用い、前記第一制御部により前記制御信号を生成しない場合に前記第二適応アルゴリズムにより前記制御信号を生成する第二制御部とを備える。
　本手段では、直接法の第一適応アルゴリズムにおける適応フィルタに、二次伝達関数の相当値が含まれていることを利用している。つまり、第二制御部にて用いるフィードフォワード係数の同定は、直接法の第一適応アルゴリズムを実行することにより行っている。従って、第一制御部により制御信号が生成されている際、すなわち、振動または騒音を能動的に抑制するように制御している際に、二次伝達関数の相当値（フィードフォワード係数）の同定を行っている。このように、フィードフォワード係数の同定は、予め得る必要はない。そして、同定時においても制御を実行しているため、同定のために振動または騒音を発生させることもなく、さらには同定時においても振動または騒音を低減することができる。
　ただし、直接法の第一適応アルゴリズムのみにより制御したのでは、制御効果が低い。そのため、第一適応アルゴリズムによってフィードフォワード係数が同定された後には、フィードフォワード係数を用いて適応フィルタとしての制御信号のフィルタ係数を更新する第二適応アルゴリズムを用いている。この第二適応アルゴリズムは、例えば、Filtered-X LMS適応アルゴリズムである。つまり、第二適応アルゴリズムを用いることで、高い制御効果を得ることができる。つまり、ロバスト性に優れる。
　以下に、本手段に係る能動型振動騒音抑制装置の好適態様について説明する。
　好ましくは、前記能動型振動騒音抑制装置は、車両に適用され、前記駆動装置は、参照点から評価点までの一次伝達経路における振動部材に対して振動を付与する加振器とする。車両において、加振器と評価点との間は、１自由度または多自由度の減衰振動となる。当該減衰振動において、質量、ばね定数および減衰係数は、非常に変化しやすい。つまり、二次伝達関数が変化しやすいということになる。このように二次伝達関数が変化しやすい構成に、上述した手段を適用することにより、上記効果を確実に奏する。
　好ましくは、前記能動型振動騒音抑制装置は、車両に適用され、前記第二制御部による制御中において、乗員数、外気温、誤差信号の大きさおよびタイヤの空気圧の何れかに基づいて、前記第二制御部による制御から前記第一制御部による制御に切り替え、前記第一制御部は、前記記憶部に記憶される前記二次伝達関数の相当値を更新する。
　このように、車両において、二次伝達関数の変化は、乗員数、外気温、誤差信号の大きさおよびタイヤの空気圧の変化に起因する。そこで、これらの何れかに基づいて第二制御部による制御から第一制御部による制御へ切り替えて、二次伝達関数の相当値を更新することで、現在の状態に応じた二次伝達関数の相当値（フィードフォワード係数）を取得することができる。その結果、第二制御部による制御において、振動または騒音を確実に抑制できる。
　また、好ましくは、前記第一制御部による制御中において、当該第一制御部による制御開始からの経過時間、または、誤差信号の大きさに基づいて、前記第一制御部による制御から前記第二制御部による制御に切り替え、前記第二制御部は、更新された前記二次伝達関数の相当値に基づいて制御を開始する。
　第一制御部による制御の期間を上記のように規定することにより、第一制御部における二次伝達関数の相当値としての適応フィルタが安定した状態となる。つまり、二次伝達関数の相当値（フィードフォワード係数）の同定精度を向上することができる。その結果、第二制御部による制御において、振動または騒音を確実に抑制できる。
　また、好ましくは、前記能動型振動騒音抑制装置は、車両に適用され、前記記憶部に記憶される前記二次伝達関数の相当値は、車両走行中に前記第一制御部が制御している際に生成した前記適応フィルタとする。
　上述したように、フィードフォワード係数の同定、すなわち二次伝達関数の相当値の取得は、第一制御部による制御中に行うことができる。そこで、車両走行中であっても、フィードフォワード係数の同定を行うようにしたとしても、第一制御部による制御効果を発揮することができる。このように、第一制御部による制御は、車両停車中に限られず車両走行中であっても実行することができるため、記憶されている二次伝達関数の相当値が実際値からずれてきた場合に、直ちにフィードフォワード係数の同定を実行することができる。従って、フィードフォワード係数の同定精度を向上することができる。その結果、第二制御部による制御において、振動または騒音を確実に抑制できる。
本発明の第一実施形態：車両に適用した能動型振動騒音抑制装置の構造を示す図である。 図１において、車輪からフロアパネルまでの振動伝達経路における構造を示す図であって、車両の後方から見た図である。 図１のコントローラの機能ブロック図を示すと共に、振動または音の伝達系の制御ブロック図である。 図３の第一制御部により加振器を制御するための制御ブロック図である。 図３の第二制御部により加振器を制御するための制御ブロック図である。 図３の切替部による切替処理を示すフローチャートである。 本実施形態の場合、直接法に基づく適応アルゴリズムのみを適用した場合と、Filtered-X LMSアルゴリズムのみを適用した場合と、制御しない場合について、振動周波数に対する振動レベルを示すグラフである。 本発明の第二実施形態：車両に適用した能動型振動騒音抑制装置の構造を示す図である。
　以下、本発明の能動型振動騒音抑制装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、当該装置は、能動的に振動を抑制する装置として適用することもでき、能動的に騒音を抑制する装置として適用することもできる。例えば、建物外にて発生した騒音を、建物内にいる人間の耳元にて消音することに適用できる。また、当該装置は、自動車などにおいて、車室内において、エンジンから発生する騒音やロードノイズ（路面から伝達される振動に起因するノイズ）を、乗員の耳元にて消音することに適用できる。また、乗員の耳元にて消音するのではなく、伝達経路の構成部材の振動を低減させることにより、車室内におけるロードノイズおよび振動を低減することに適用できる。
　＜第一実施形態＞
　（能動型振動騒音抑制装置の概要）
　能動型振動騒音抑制装置は、自動車などの車両に適用され、ロードノイズを低減するための装置である。当該装置は、車室内において、スピーカから制御音を発生することにより、ロードノイズを低減するものではない。ロードノイズは、図１に示すように、自動車の走行によって生じる路面振動が車輪１０からサスペンション装置８０を介してフロアパネル２１に伝搬される結果、フロアパネル２１が振動することによって車室内７０に発生する。
　そこで、フロアパネル２１の振動を低減することができれば、フロアパネル２１の振動に起因するロードノイズは低減できる。ただし、本実施形態の装置は、フロアパネル２１の振動を直接低減させるのではなく、車輪１０からフロアパネル２１に振動が伝達される経路の途中のうち、特に剛性の高い部位の振動を低減することにより、結果としてフロアパネル２１の振動を低減する。ここで、ロードノイズは、フロアパネル２１の振動の他に、板状内装品、例えば、フロントガラス、リヤガラス、ドアパネル等の板状内装品２３の振動によって発生する。本実施形態においては、フロアパネル２１による場合について、以下に詳細に説明する。
　当該装置は、ナックル４１に取り付けられた参照信号検出器６２により参照信号としての車両上下振動を検出し、タイヤハウス２２に取り付けられた誤差信号検出器６３により誤差信号としての車両上下振動を検出し、誤差信号を小さくするようにタイヤハウス２２に取り付けられた加振器６１を適応制御する。ここで、参照信号検出器６２は、加速度センサを用い、また誤差信号検出器６３も、加速度センサを用いる。また、参照信号検出器６２の位置を参照点６２とし、誤差信号検出器６３の位置を評価点６３と称する。
　（車輪からフロアパネルまでの連結機構）
　車輪１０からフロアパネル２１までの連結機構について図１および図２を参照して説明する。図１および図２に示すように、車輪１０とフロアパネル２１とは、サスペンション装置８０によって連結されている。具体的には、車輪１０のタイヤ１１を保持しているホイール１２には、アクスル３０が連結されている。このアクスル３０に、図示しないディファレンシャルを介して、駆動源からの回転駆動力が伝達されることで、車輪１０が回転する。
　このアクスル３０をナックル４１が回転可能に支持する。つまり、ナックル４１は、ホイール１２が回転径方向に移動した場合に、ホイール１２の径方向移動に伴って移動する。つまり、ナックル４１は、タイヤ１１を介してホイール１２に伝達された振動によって振動する。
　ナックル４１は、粘弾性体からなるブッシュ４２，４３を介して、サスペンションアームとしてのロアアーム４４およびアッパーアーム４５に連結されている。ロアアーム４４およびアッパーアーム４５は、粘弾性体からなるブッシュ４６，４７を介してサスペンションメンバ４８に連結されている。サスペンションメンバ４８とフロアパネル２１の下面との間には、粘弾性体からなるメンバマウント４９が取り付けられている。
　ロアアーム４４には、ショックアブソーバ５１の下端が固定されている。ショックアブソーバ５１の上端には、粘弾性体からなるアッパーサポート５２が取り付けられている。アッパーサポート５２は、車両ボディのタイヤハウス２２（タイヤ１１を収容する部材）に連結されている。タイヤハウス２２は、フロアパネル２１に連結されている。
　サスペンション装置８０を上記のような構造とすることにより、車両ボディ（フロアパネル２１およびタイヤハウス２２を含む）が確実に支持され、走行によって路面から入力される振動が車輪１０から車両ボディに伝達されにくくしている。ここで、サスペンション装置８０は、ナックル４１、ロアアーム４４、アッパーアーム４５、サスペンションメンバ４８、メンバマウント４９、ショックアブソーバ５１、アッパーサポート５２、各ブッシュ４２，４３，４６，４７を含む装置である。
　さらに、加振器６１が、タイヤハウス２２に設けられている。加振器６１は、タイヤハウス２２のうちフロアパネル２１よりアッパーサポート５２に近い位置、具体的にはアッパーサポート５２の取付部位の近傍（剛性の高い部位）に設けられている。加振器６１は、例えば、ソレノイドやボイルコイルなどの電磁アクチュエータを備えており、電流が供給されることで能動的に加振力を発生する。つまり、加振器６１は、加振器６１が設置されているタイヤハウス２２に対して振動を付与する。この加振力は、主として車両上下方向の力としている。そして、加振器６１を駆動するための制御信号は、コントローラ１００によって生成される。なお、加振器６１に用いられる電磁アクチュエータの構造は公知であるため、詳細の説明は省略する。
　さらに、参照信号検出器６２としての加速度センサが、ナックル４１に設けられている。この参照信号検出器６２は、ナックル４１の車両上下方向の振動を検出する。また、タイヤハウス２２には、誤差信号検出器６３としての加速度センサが設けられている。特に、誤差信号検出器６３は、タイヤハウス２２のうちサスペンション装置８０を支持する部位、具体的には、タイヤハウス２２のうち加振器６１が取り付けられている部位に設けられている。この誤差信号検出器６３は、タイヤハウス２２における加振器６１の取付部位の車両上下方向の振動を検出する。つまり、この誤差信号検出器６３は、車輪１０から伝達された振動と加振器６１によって発生された加振力とを合成した振動を検出する。
　（能動型振動騒音抑制装置の制御ブロック）
　次に、能動型振動騒音抑制装置の制御ブロックについて、図３を参照して説明する。加振器６１の制御を行うコントローラ１００は、適応制御を適用し、参照信号検出器６２により検出される参照信号と誤差信号検出器６３により検出される誤差信号とを用いて、誤差信号を小さく（キャンセル）するように制御する。
　コントローラ１００は、直接法の適応アルゴリズム（以下「第一適応アルゴリズム」と称する）を用いる第一制御部１１０と、フィードフォワード係数を利用する適応アルゴリズム（以下、「第二適応アルゴリズム」と称する）を用いる第二制御部１３０と、フィードフォワード係数を記憶する記憶部１４０と、車両情報に基づいて第一制御部１１０と第二制御部１３０との適用対象を切り替える切替部１５０とを備える。つまり、第一制御部１１０による適応制御と、第二制御部１３０による適応制御は、選択的に適用される。
　第一，第二制御部１１０，１３０は、いずれも、参照信号検出器６２から参照信号ｒkを取得し、かつ、誤差信号検出器６３から誤差信号ｅkを取得し、両信号を用いて加振器６１を制御するための制御信号ｕkを生成する。そうすると、評価点６３（誤差信号検出器６３の位置）において、参照信号ｒkが一次伝達経路（当該経路の伝達関数をＷとする）を介して伝達された振動または騒音ｄkと、制御信号ｕkが二次伝達経路（当該経路の伝達関数をＧとする）を介して伝達された制御振動または制御音ｙkとが合成される。制御振動または制御音ｙkが、振動または騒音ｄkに対して、同一振幅であって逆位相である場合には、評価点６３において振動または騒音ｄkを完全にキャンセルできる。
　ここで、図３において、Ｇは、二次伝達経路の伝達関数であって、Ｇ２は、加振器６１から評価点６３までの伝達関数である。つまり、Ｇは、入力を制御信号ｕkとし、出力をｙkとしたときの伝達関数となる。
　（第一制御部による制御ブロック図）
　次に、第一制御部１１０による制御ブロック図について、図４を参照して説明する。第一制御部１１０は、直接法に基づく第一適応アルゴリズムを適用し、参照信号検出器６２により検出される参照信号ｒkと誤差信号検出器６３により検出される誤差信号ｅkとを用いて、誤差信号ｅkを小さく（キャンセル）するように制御する。
　つまり、第一制御部１１０は、制御信号ｕkのフィルタ係数Ｃ１を適応フィルタとする。この適応フィルタＣ１（以下、「制御信号用適応フィルタ」と称する）の更新は、直接法に基づく第一適応アルゴリズムを用いる。ここでは、直接法ＬＭＳアルゴリズムを用いる場合を例にあげる。なお、詳細な説明はしないが、直接法ＲＬＳアルゴリズム、直接法ＦＤＡアルゴリズムを適用できる。
　直接法ではない適応アルゴリズムであれば、二次伝達関数Ｇを同定する必要があるが、直接法に基づく第一適応アルゴリズムを用いるため、二次伝達関数Ｇを同定する必要がない。具体的には、直接法に基づく第一適応アルゴリズムを用いることで、二次伝達関数Ｇに相当する適応フィルタＫを設置しておき、当該適応フィルタＫを適応アルゴリズムによって更新することで、当該適応フィルタＫを現在の二次伝達関数Ｇに適応させることができる。
　そして、本実施形態の第一適応アルゴリズムにおいては、制御信号用適応フィルタＣ１および二次伝達関数Ｇの相当値Ｇhとしての適応フィルタＫの他に、一次伝達関数Ｗの正負逆転させた関数の相当値Ｄを適応フィルタとする。なお、以下において、Ｋは、第二経路用適応フィルタと称し、Ｄは第一経路用適応フィルタと称する。また、図４において、記号の上に付している「＾」は、ハットと称し、仮想値を意味する。ただし、記載の都合上、以下の説明において、数式中は「＾」を用いるが、文章中は「＾」を「ｈ」として記載する。
　車輪１０に入力された振動ｘkが、一次伝達経路（伝達関数Ｗ）を介して評価点６３に伝達される。このときの伝達振動はｄkである。この関係は、式（１）にて表される。式（１）において、＊は、畳み込み演算子であり、添え字ｋは、サンプリング数（時間ステップ）を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　一方、第一制御部１１０において、制御信号生成部１１１が、参照信号検出器６２（図４においては「Ｗref」と示す）により検出された参照信号ｒkに対して制御信号用適応フィルタＣ１によって信号処理することにより、式（２）にて表される、電気信号である制御信号ｕkを生成する。第一制御部１１０において、制御信号用適応フィルタＣ１は、制御信号ｕkのフィルタ係数となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　そして、加振器６１が、制御信号ｕkに応じた制御振動を出力する。加振器６１が発生した制御振動は、伝達関数Ｇ２を介して評価点６３に伝達される。このときの伝達制御振動はｙkである。上記の関係は、式（３）にて表される。また、評価点６３における誤差信号は、式（４）に示すように、ｅkとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　続いて、参照信号ｒk、制御信号ｕk、誤差信号ｅk、制御信号用適応フィルタＣ１、第二経路用適応フィルタＫ、第一経路用適応フィルタＤを用いて、第一仮想誤差算出部１２１および第二仮想誤差算出部１２２のそれぞれが、第一仮想誤差ｅh1kおよび第二仮想誤差ｅh2kのそれぞれを算出する。そして、算出した第一仮想誤差ｅh1kおよび第二仮想誤差ｅh2kに基づくＬＭＳアルゴリズムにより、制御信号用適応フィルタＣ１、第一経路用適応フィルタＤ、第二経路用適応フィルタＫが更新される。
　第一仮想誤差ｅh1kおよび第二仮想誤差ｅh2kは、式（５）（６）により表される。ここで、式（５）（６）中、第一仮想信号ｙh1k、第二仮想信号（-ｄhk）、第四仮想信号ｙh2kは、以下のとおりである。第一仮想信号ｙh1kは、第一仮想信号生成部１１２において、制御信号ｕkを第二経路用適応フィルタＫによって信号処理することにより生成される。第二仮想信号（-ｄhk）は、第二仮想信号生成部１１３において、参照信号ｒkを第一経路用適応フィルタＤによって信号処理することにより生成される。また、第四仮想信号ｙh2kは、第三仮想信号生成部１１４において、参照信号ｒkを第二経路用適応フィルタＫによって信号処理して生成された第三仮想信号ｓkを、第四仮想信号生成部１１５において制御信号用適応フィルタＣ１によって信号処理することにより生成される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　さらに、第一フィルタ更新部１１６が、ＬＭＳアルゴリズムを適用して、第一仮想誤差ｅh1kをゼロにするように第二経路用適応フィルタＫを更新する。具体的には、第一フィルタ更新部１１６は、制御信号ｕkおよび第一仮想誤差ｅh1kに基づいてＬＭＳアルゴリズムを適用することにより、第二経路用適応フィルタＫを更新する。つまり、第一フィルタ更新部１１６は、第一仮想誤差ｅh1kの二乗である評価関数Ｊ１が極小となるような第二経路用適応フィルタＫを求める。そうすると、第二経路用適応フィルタＫの更新式は、式（７）となる。なお、式（７）において、添え字（ｋ＋１）、（ｋ）は、更新値を明確にするためにカッコ書とした。また、μ１は、ステップサイズパラメータである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　また、第二フィルタ更新部１１７が、ＬＭＳアルゴリズムを適用して、第一仮想誤差ｅh1kをゼロにするように第一経路用適応フィルタＤを更新する。具体的には、第二フィルタ更新部１１７は、参照信号ｒkおよび第一仮想誤差ｅh1kに基づいてＬＭＳアルゴリズムを適用することにより、第一経路用適応フィルタＤを更新する。つまり、第二フィルタ更新部１１７は、第一仮想誤差ｅh1kの二乗である評価関数Ｊ２が極小となるような第一経路用適応フィルタＤを求める。そうすると、第一経路用適応フィルタＤの更新式は、式（８）となる。なお、式（８）において、添え字（ｋ＋１）、（ｋ）は、更新値を明確にするためにカッコ書とした。また、μ２は、ステップサイズパラメータである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　また、第三フィルタ更新部１１８が、ＬＭＳアルゴリズムを適用して、第二仮想誤差ｅh2kをゼロにするように制御信号用適応フィルタＣ１を更新する。具体的には、第三フィルタ更新部１１８は、参照信号ｒkおよび第二仮想誤差ｅh2kに基づいてＬＭＳアルゴリズムを適用することにより、制御信号用適応フィルタＣ１を更新する。つまり、第三フィルタ更新部１１８は、第二仮想誤差ｅh2kの二乗である評価関数Ｊ３が極小となるような制御信号用適応フィルタＣ１を求める。そうすると、制御信号用適応フィルタＣ１の更新式は、式（９）となる。なお、式（９）において、添え字（ｋ＋１）、（ｋ）は、更新値を明確にするためにカッコ書とした。また、μ２は、ステップサイズパラメータである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　そして、制御信号生成部１１１は、第三フィルタ更新部１１８により更新された制御信号用適応フィルタＣ１を用いて、制御信号ｕkを生成する。さらに、第一フィルタ更新部１１６は、更新した第二経路用適応フィルタＫを記憶部１４０に記憶する。つまり、記憶部１４０に記憶される係数は、第一フィルタ更新部１１６によって生成された第二経路用適応フィルタＫの更新値、すなわち、二次伝達関数Ｇの相当値Ｇhとしての適応フィルタの更新値となる。記憶部１４０に記憶された係数Ｋは、第二制御部１３０による適応制御にて用いる。
　（第二制御部による制御ブロック図）
　次に、第二制御部１３０による制御ブロック図について、図５を参照して説明する。第二制御部１３０は、フィードフォワード係数Ｇh（二次伝達関数Ｇの相当値Ｇh）を用いた第二適応アルゴリズムを適用し、参照信号検出器６２により検出される参照信号ｒkと誤差信号検出器６３により検出される誤差信号ｅkとを用いて、誤差信号ｅkを小さく（キャンセル）するように制御する。
　本実施形態においては、適用制御アルゴリズムの例として、Filtered-X LMSアルゴリズムを適用する。ただし、この他に、LMSアルゴリズム、RLSアルゴリズム、FDAアルゴリズムを適用することもできる。
　図５に示すように、第二制御部１３０は、制御信号生成部１３１と、フィードフォワード係数取得部１３２と、フィルタ更新部１３３とを備える。制御信号生成部１３１は、参照信号検出器６２により検出された参照信号ｒkと、フィルタ更新部１３３により更新される制御信号用適応フィルタＣ２を用いて、制御信号ｕkを生成する。この制御信号ｕkは、式（１０）にて表される。第二制御部１３０において、制御信号用適応フィルタＣ２は、制御信号ｕkのフィルタ係数となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　フィードフォワード係数取得部１３２は、記憶部１４０に記憶されている第二経路用適応フィルタＫを取得する。上述したように、第二経路用適応フィルタＫは、二次伝達関数Ｇの相当値としての適応フィルタである。そして、当該取得部１３２は、取得した第二経路用適応フィルタＫをフィードフォワード係数Ｇhとする。
　フィルタ更新部１３３は、参照信号ｒk、誤差信号ｅk、および、フィードフォワード係数Ｇhに基づいて、制御信号用適応フィルタＣ２を更新する。フィルタ更新部１３３は、例えば、Filtered-X LMSアルゴリズムを用いる場合を例にあげる。つまり、フィルタ更新部１３３は、ＬＭＳアルゴリズムを適用して、誤差信号ｅkをゼロにするように制御信号用適応フィルタＣ２を更新する。具体的には、フィルタ更新部１３３は、誤差信号ｅkの二乗である評価関数Ｊ４が極小となるような制御信号用適応フィルタＣ２を求める。そうすると、制御信号用適応フィルタＣ２の更新式は、式（１１）となる。なお、式（１１）において、添え字（ｋ＋１）、（ｋ）は、更新値を明確にするためにカッコ書とした。また、μ４は、ステップサイズパラメータである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　（切替部の切替処理）
　次に、切替部１５０による第一制御部１１０と第二制御部１３０との切替処理について、図６を参照して説明する。
　まず、車両が走行中であるかが判定される（Ｓ１）。走行中でなければ（Ｓ１：Ｎ）、当該処理はリターンされる。車両が走行中の場合には（Ｓ１：Ｙ）、第一制御部１１０による制御中であるかが判定される（Ｓ２）。第一制御部１１０による制御中の場合には（Ｓ２：Ｙ）、第一条件を満たすか否かが判定される（Ｓ３）。第一条件とは、車両情報に基づいて判定するための条件である。例えば、第一条件は、第一制御部１１０による制御を開始してからの経過時間が設定値に達すること、第一制御部１１０による制御中における誤差信号ｅkの大きさが設定値以下となることの何れかである。
　そして、第一条件を満たさない場合には（Ｓ３：Ｎ）、当該処理はリターンされる。第一条件を満たす場合には（Ｓ３：Ｙ）、切替部１５０は、第一フィルタ更新部１１６によってフィードフォワード係数（「ＦＷ係数」と称する）を記憶部１４０に記憶させる（Ｓ４）。なお、ここでは、第一条件を満たす場合にＦＷ係数を記憶することとしたが、第一フィルタ更新部１１６が動作している間、逐次ＦＷ係数を記憶部１４０に更新して記憶させるようにしてもよい。
　続いて、Ｓ４のＦＷ係数が記憶された後には、切替部１５０は、第一制御部１１０による制御を停止して、第二制御部１３０による制御に切り替える（Ｓ５）。つまり、ＦＷ係数を用いた第二適応アルゴリズムによって制御信号ｕkを生成し、加振器６１を駆動する。そして、処理はリターンされる。
　一方、第一制御部１１０による制御中でない場合には（Ｓ２：Ｎ）、ＦＷ係数が記憶部１４０に記憶されているかが判定される（Ｓ６）。記憶されていなければ（Ｓ６：Ｎ）、第一制御部１１０による制御が実行され（Ｓ７）、ステップＳ３へ進む。また、ステップＳ６において、ＦＷ係数が記憶部１４０に記憶されていれば（Ｓ６：Ｙ）、第二制御部１３０による制御中であるかが判定される（Ｓ８）。第二制御部１３０による制御中でなければ（Ｓ８：Ｎ）、ステップＳ５に進み、第二制御部１３０による制御が実行される。
　一方、第二制御部１３０による制御中である場合には（Ｓ８：Ｙ）、第二条件を満たすか否かが判定される（Ｓ９）。第二条件とは、車両情報に基づいて判定するための条件である。例えば、第二条件は、乗員数が設定値を超えること、外気温が設定値を超えること、誤差信号ｅkの大きさが設定値を超えること、タイヤ１１の空気圧が設定値を超えることの何れかである。そして、第二条件を満たす場合には（Ｓ９：Ｙ）、ステップＳ７に進み、切替部１５０は、第二制御部１３０による制御を停止して、第一制御部１１０による制御に切り替える。一方、第二条件を満たさない場合には（Ｓ９：Ｎ）、当該処理がリターンされる。
　上記の切替処理によれば、以下のような動作となる。第一の動作として、初期状態、すなわち記憶部１４０にＦＷ係数が記憶されていない場合を考える。この場合、Ｓ１→Ｓ２：Ｎ→Ｓ６：Ｎ→Ｓ７となり、第一制御部１１０による制御、すなわち直接法に基づく第一適応アルゴリズムによる適応制御が実行される。そして、ステップＳ３の第一条件を満たす状態となるまで、第一制御部１１０による制御が継続される。
　例えば、第一制御部１１０による制御開始からの経過時間が設定値に達することが第一条件である場合には、時間経過すると、ＦＷ係数を記憶部１４０に記憶した後に、第一制御部１１０による制御から第二制御部１３０による制御に切り替えられる。つまり、第一制御部１１０による制御の時間がある程度経過すると、第二経路用適応フィルタＫは、実際の二次伝達関数Ｇに十分に近い値となる。そこで、二次伝達関数Ｇの相当値Ｇhである当該フィルタＫを取得できれば、第一制御部１１０による制御は終了する。一方、実際の二次伝達関数Ｇに十分に近いＦＷ係数を取得できれば、第二制御部１３０による制御は、十分に振動または騒音を低減することができる。
　第二の動作として、例えば一度走行後に、再び走行し始める場合を考える。この場合、既にＦＷ係数は記憶部１４０に記憶されている。そうすると、Ｓ１→Ｓ２：Ｎ→Ｓ６：Ｙ→Ｓ８：Ｎ→Ｓ５となり、第二制御部１３０により制御が実行される。
　第一，第二の動作に共通して、現在、第二制御部１３０により制御中の場合に、第二条件を満たす状態になると（Ｓ９：Ｙ）、第一制御部１１０による制御に切り替えられ、ＦＷ係数を更新させる。そして、更新されたＦＷ係数を用いて、再び、第二制御部１３０による制御が実行される。
　本実施形態におけるコントローラ１００による処理は、直接法の第一適応アルゴリズムにおける適応フィルタに、二次伝達関数Ｇの相当値が含まれていることを利用している。つまり、第二制御部１３０にて用いるＦＷ係数の同定は、直接法の第一適応アルゴリズムを実行することにより行っている。従って、第一制御部１１０により制御信号ｕkが生成されている際、すなわち、振動または騒音を能動的に抑制するように制御している際に、二次伝達関数Ｇの相当値（ＦＷ係数）の同定を行っている。このように、ＦＷ係数の同定は、予め行う必要はない。そして、同定時においても第一制御部１１０により制御を実行しているため、同定のために振動または騒音を発生させることもなく、さらには同定時においても振動または騒音を低減することができる。
　ただし、直接法の第一適応アルゴリズムのみを適用した場合には、制御効果が低い。一方、二次伝達関数Ｇを予め同定したときに、Filtered-X LMSアルゴリズムを適用した場合には、制御効果が高い。そのため、本実施形態によれば、第一適応アルゴリズムによってＦＷ係数が同定された後には、ＦＷ係数を用いて適応フィルタを更新する第二適応アルゴリズムを用いている。この第二適応アルゴリズムは、例えば、Filtered-X LMS適応アルゴリズムである。つまり、第二適応アルゴリズムを用いることで、高い制御効果を得ることができる。つまり、ロバスト性に優れる。
　解析結果について、図７を参照して説明する。図７において、太実線は抑制制御を実行しない場合を示し、細実線は本実施形態における第二制御部１３０を実行した場合を示し、一点鎖線は直接法の適応アルゴリズムのみを適用した場合を示し、二点鎖線は二次伝達関数Ｇを予め同定したときに、Filtered-X LMSアルゴリズムを適用した場合を示す。
　図７から分かるように、直接法のみ（一点鎖線）よりも、Filtered-X LMSアルゴリズムのみ（二点鎖線）の方が、振動抑制効果が高いことが分かる。また、本実施形態（細実線）は、直接法（一点鎖線）よりも、振動抑制効果が高くなっている。そして、周波数によって異なるものの、本実施形態（細実線）は、Filtered-X LMSアルゴリズムのみ（二点鎖線）と同等の効果であると言える。
　また、本実施形態においては、車両において、参照点６２（参照信号検出器６２の位置）から評価点６３（誤差信号検出器６３の位置）までの一次伝達経路における振動部材に対して振動を付与する加振器６１を用いている。ここで、車両において、加振器６１と評価点６３との間は、１自由度または多自由度の減衰振動となる。当該減衰振動において、質量、ばね定数および減衰係数は、非常に変化しやすい。つまり、二次伝達関数Ｇが変化しやすいということになる。このように二次伝達関数Ｇが変化しやすい構成に、上述した手段を適用することにより、上記効果を確実に奏する。
　そして、車両において、質量、ばね定数および減衰係数は、乗員数、外気温、誤差信号の大きさおよびタイヤ１１の空気圧の変化に起因する。つまり、二次伝達関数Ｇの変化は、乗員数、外気温、誤差信号の大きさおよびタイヤ１１の空気圧の変化に起因する。そこで、これらの何れかに基づいて第二制御部１３０による制御から第一制御部１１０による制御へ切り替えて、二次伝達関数Ｇの相当値Ｇh（Ｋ）を更新することで、現在の状態に応じた二次伝達関数Ｇの相当値（ＦＷ係数）を取得することができる。その結果、第二制御部１３０による制御において、振動または騒音を確実に抑制できる。
　第一制御部１１０による制御から第二制御部１３０による制御への切り替えは、第一制御部１１０による制御開始からの経過時間、または、誤差信号ｅkの大きさに基づいて行っている。これらにより、第一制御部１１０における二次伝達関数Ｇの相当値Ｇhとしての適応フィルタＫが安定した状態となる。つまり、二次伝達関数Ｇの相当値Ｇh（ＦＷ係数に相当）の同定精度を向上することができる。その結果、第二制御部１３０による制御において、振動または騒音を確実に抑制できる。
　ところで、本実施形態においては、第一，第二制御部１１０，１３０による制御は、車両走行中のみに実行している。そもそも停車中には、ロードノイズが発生しないためである。そして、上述したように、ＦＷ係数の同定、すなわち二次伝達関数Ｇの相当値（適応フィルタＫ）の取得は、第一制御部１１０による制御中に行うことができる。つまり、車両走行中において、ＦＷ係数の同定を行うようにしたとしても、第一制御部１１０による制御効果を発揮することができる。ただし、図７に示したように、制御効果としては劣るために、適切なＦＷ係数を取得した後には、直ちに第二制御部１３０による制御に切り替えることが好ましい。
　そして、車両走行中であっても、二次伝達関数Ｇが変化することもある。つまり、車両がどのような状況であっても、現在の二次伝達関数Ｇに近いＦＷ係数を取得することができ、当該ＦＷ係数を用いて第二制御部１３０による制御を行うことができるため、振動または騒音に対して高い抑制効果を得ることができる。
　なお、上記においては、ロードノイズを対象とした場合には、停車中にＦＷ係数の同定を行う必要がない。しかし、ロードノイズでなく、例えば、エンジン振動に起因する振動または騒音を抑制対象とする場合には、アイドリング中であれば、当該振動または騒音が発生する。そこで、このような場合には、停車中においても、第一制御部１１０による制御を実行して、ＦＷ係数を取得することもできる。もちろん、走行中において、第一制御部１１０による制御を実行してＦＷ係数を取得することができることは上記同様である。そして、エンジン振動に起因する振動または騒音を抑制対象とする場合にも、走行中にＦＷ係数の同定を行うことにより、二次伝達関数Ｇの変化に適応することができるため、振動または騒音の高い抑制効果がある。
　＜第二実施形態＞
　第二実施形態について、図８を参照して説明する。ここで、第一実施形態と同一構成については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。第二実施形態は、第一実施形態に対して、誤差信号検出器２６３が車室内７０に設置されたマイクロフォンであることが異なる。つまり、マイクロフォンの位置が、評価点となる。この場合、加振器６１がタイヤハウス２２に加振力を付与することで、車室内７０に設置された誤差信号検出器２６３（マイクロフォン）の騒音のうち、車輪１０から入力される成分を低減することができる。このような構成においても、上記実施形態と同様に、第一制御部１１０と第二制御部１３０を選択的に適用することで、車室内７０におけるロードノイズを低減することができる。
１１：タイヤ、　６１：加振器（駆動装置）、　６２：参照信号検出器（参照点）、　６３，２６３：誤差信号検出器（評価点）、　１１０：第一制御部、　１３０：第二制御部、　１４０：記憶部、　１５０：切替部、　Ｃ１，Ｃ２，Ｋ，Ｄ：適応フィルタ、　Ｇ：二次伝達関数、　Ｇh：二次伝達関数の相当値（フィードフォワード係数）、　ｕk：制御信号

Claims (5)

  1. 　能動的に更新される制御信号（ｕk）に基づいて駆動装置（６１）を駆動し、評価点（６３）における振動または騒音を能動的に抑制する装置であって、
    　少なくとも、前記制御信号のフィルタ係数（Ｃ１）、および、前記制御信号を出力してから前記評価点までの二次伝達関数（Ｇ）の相当値（Ｇh）をそれぞれ適応フィルタとする直接法の第一適応アルゴリズムを用い、前記第一適応アルゴリズムにより前記制御信号を生成する第一制御部（１１０）と、
    　前記第一制御部によって適応フィルタとして適応的に更新される前記二次伝達関数の相当値を記憶する記憶部（１４０）と、
    　前記記憶部に記憶された前記二次伝達関数の相当値をフィードフォワード係数とし、当該係数に基づいて適応フィルタとしての前記制御信号のフィルタ係数（Ｃ２）を更新する第二適応アルゴリズムを用い、前記第一制御部により前記制御信号を生成しない場合に前記第二適応アルゴリズムにより前記制御信号を生成する第二制御部（１３０）と、
    　を備える能動型振動騒音抑制装置。
  2. 　前記能動型振動騒音抑制装置は、車両に適用され、
    　前記駆動装置は、参照点（６２）から評価点までの一次伝達経路における振動部材に対して振動を付与する加振器（６１）である、請求項１の能動型振動騒音抑制装置。
  3. 　前記能動型振動騒音抑制装置は、車両に適用され、
    　前記第二制御部による制御中において、乗員数、外気温、誤差信号（ｅk）の大きさおよびタイヤ（１１）の空気圧の何れかに基づいて、前記第二制御部による制御から前記第一制御部による制御に切り替え、
    　前記第一制御部は、前記記憶部に記憶される前記二次伝達関数の相当値を更新する、請求項１または２の能動型振動騒音抑制装置。
  4. 　前記第一制御部による制御中において、当該第一制御部による制御開始からの経過時間、または、誤差信号（ｅk）の大きさに基づいて、前記第一制御部による制御から前記第二制御部による制御に切り替え、
    　前記第二制御部は、更新された前記二次伝達関数の相当値に基づいて制御を開始する、請求項３の能動型振動騒音抑制装置。
  5. 　前記能動型振動騒音抑制装置は、車両に適用され、
    　前記記憶部に記憶される前記二次伝達関数の相当値は、車両走行中に前記第一制御部が制御している際に生成した前記適応フィルタとする、請求項１～４の何れか一項の能動型振動騒音抑制装置。
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