JP2006287620A - 信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の周波数成分を含む入力信号Ｘに対して特定周波数Ｆ付近の信号を抽出又は除去する場合に、時間遅れを低減することができる信号処理装置を提供する。
【解決手段】信号処理装置２は、信号入力部１１と、特定周波数抽出処理部１２と、信号出力部１３とから構成される。特定周波数抽出処理部１２は、入力信号Ｘに対して特定周波数Ｆ以上の周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタリング処理を行い、フィルタリング処理信号Ｘ_aを生成するローパスフィルタリング処理部２１と、フィルタリング処理信号Ｘ_aに対して微分演算して特定周波数Ｆに対応する角周波数ω_mにより除算する微分演算処理を行い、特定周波数Ｆ付近の周波数成分を主とする特定周波数成分信号Ｙを抽出する微分処理部２２とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の周波数成分を含む複数周波数成分信号に対して信号処理を行う信号処理装置に関するものである。

例えば、複数の周波数成分を含む複数周波数成分信号に対して、当該複数周波数成分信号のうち特定の周波数成分を抽出したり、除去したりする場合がある。このような場合には、例えば、複数周波数成分信号に対してローパスフィルタによりローパスフィルタリング処理を行うことで、カットオフ周波数よりも低い周波数成分のみを抽出することができる（例えば、特許文献１参照）。また、複数周波数成分信号に対してバンドパスフィルタによりバンドパスフィルタリング処理を行うことで、所定の周波数帯の成分のみを抽出することができる。
特開２００１−１３６０３０号公報

しかし、ローパスフィルタリング処理やバンドパスフィルタリング処理は、時間遅れを伴うという問題が生じる。つまり、フィルタリング処理後の信号は、フィルタリング処理前の信号に比べて、時間の遅れる方向にずれが生じる。ここで、例えば、エンジンマウントに取り付けられた電磁アクチュエータを駆動して、能動的にエンジン振動の伝達を抑制する能動型防振装置などがある。このような能動型防振装置においては、当該装置を駆動するための制御信号の時間遅れが大きいと、適切な防振効果を発揮することができないおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、複数の周波数成分を含む複数周波数成分信号に対して特定の周波数成分を抽出又は除去する場合に、時間遅れを低減することができる信号処理装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

すなわち、本発明の信号処理装置は、複数の周波数成分を含む複数周波数成分信号に対して信号処理を行う信号処理装置であって、信号入力部と、設定周波数成分信号抽出処理部とを備えることを特徴とする。信号入力部は、前記複数周波数成分信号を入力する。この信号入力部は、例えば、センサなどにより検出された信号などの種々の複数周波数成分信号を入力する。設定周波数成分信号抽出処理部は、前記複数周波数成分信号に対して設定周波数以上の周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタリング処理を行い、且つ、前記複数周波数成分信号に対して微分演算して前記設定周波数を含む所定周波数帯内から選択された選択周波数に対応する角周波数により除算する微分演算処理を行い、少なくとも前記設定周波数成分を含む設定周波数成分信号を抽出する。

微分演算処理は、上述したように、前記複数周波数成分信号に対して微分演算して、選択周波数に対応する角周波数により除算する処理である。ここで、設定周波数を含む所定周波数帯とは、設定周波数付近の周波数帯である。例えば、所定周波数帯とは、設定周波数の０．８〜１．２倍の周波数範囲などとする。そして、微分演算処理により、複数周波数成分信号に含まれる周波数成分のうち選択周波数以下の周波数帯における周波数成分を低減することができる。つまり、微分演算処理により、複数周波数成分信号に含まれる周波数成分のうち設定周波数付近の周波数より低い周波数帯の周波数成分が低減される。

一方、ローパスフィルタリング処理は、複数周波数成分信号に含まれる周波数成分のうちカットオフ周波数付近の周波数よりも高い周波数帯における周波数成分を低減することができる。ここで、カットオフ周波数は設定周波数以上の周波数であるので、ローパスフィルタリング処理により、複数周波数成分信号に含まれる周波数成分のうち少なくとも設定周波数よりも高い周波数帯の周波数成分が低減される。

従って、信号入力部に入力された複数周波数成分信号に対してローパスフィルタリング処理及び微分演算処理を行うことで、複数周波数成分信号に含まれる周波数成分のうち設定周波数付近の周波数成分を確実に抽出することができる。

また、ローパスフィルタリング処理により、上述したように、ローパスフィルタリング処理前の信号に比べてローパスフィルタリング処理後の信号には時間遅れが生じる。一方、微分演算処理により、微分演算処理後の信号には微分演算処理前の信号に比べて位相進みが生じる。つまり、微分演算処理を行うことにより、微分演算処理前の信号に比べて微分演算処理後の信号は、時間の進む方向にずれが生じる。従って、ローパスフィルタリング処理に加えて微分演算処理を行うことで、ローパスフィルタリング処理による時間遅れの時間（処理遅れ時間）の少なくとも一部に対して微分演算処理の位相進み時間により相殺することができる。つまり、微分演算処理を行うことで、ローパスフィルタリング処理による時間遅れを低減することができる。

以上より、本発明の信号処理装置によれば、ローパスフィルタリング処理に伴う時間遅れを低減することができ、且つ、設定周波数付近の周波数成分を確実に抽出することができる。

また、本発明の信号処理装置は、前記設定周波数成分信号を前記複数周波数成分信号から除去する除去処理を行う除去処理部をさらに備えるようにしてもよい。つまり、除去処理部により、複数周波数成分信号から設定周波数付近の周波数成分を除去された信号を生成することができる。そして、設定周波数付近の周波数成分が除去された信号の生成には、ローパスフィルタリング処理による時間遅れが低減された設定周波数成分信号を用いているので、ローパスフィルタリング処理による時間遅れが低減されている。つまり、除去処理部を備える本発明の信号処理装置によれば、ローパスフィルタリング処理に伴う時間遅れを低減することができ、且つ、複数周波数成分信号から設定周波数付近の周波数成分を除去した信号を確実に生成することができる。

また、本発明の信号処理装置を構成する前記設定周波数成分信号抽出処理部は、以下のようにするとよい。第１の設定周波数成分信号抽出処理部としては、前記複数周波数成分信号に対して前記ローパスフィルタリング処理を行いフィルタリング処理信号を生成するローパスフィルタリング処理部と、前記フィルタリング処理信号に対して前記微分演算処理を行い前記設定周波数成分信号を生成する微分演算処理部とを備えるようにしてもよい。つまり、信号入力部に入力された複数周波数成分信号に対して、まずローパスフィルタリング処理を行い、その後に微分演算処理を行うようにする。

また、第２の設定周波数成分信号抽出処理部としては、前記複数周波数成分信号に対して前記微分演算処理を行い微分演算処理信号を生成する微分演算処理部と、前記微分演算処理信号に対して前記ローパスフィルタリング処理を行い前記設定周波数成分信号を生成するローパスフィルタリング処理部とを備えるようにしてもよい。つまり、信号入力部に入力された複数周波数成分信号に対して、まず微分演算処理を行い、その後にローパスフィルタリング処理を行うようにする。

上述した第１及び第２の設定周波数成分信号抽出処理部は、何れも設定周波数付近の周波数成分を抽出することができ、且つ、ローパスフィルタリング処理に伴う時間遅れを低減することができる。

ここで、第１の設定周波数成分信号抽出処理部と第２の設定周波数成分信号抽出処理部とを比較する。微分演算処理を行うことにより、複数周波数成分信号に含まれる周波数成分のうち設定周波数付近の周波数より低い周波数帯の周波数成分が低減される。正確には、微分演算処理を行うことにより、除算する角周波数に対応付けられる選択周波数よりも低い周波数帯の周波数成分が低減される。さらに、微分演算処理を行うことにより、複数周波数成分信号に含まれる周波数成分のうち設定周波数付近の周波数よりも高い周波数帯の周波数成分は増幅する。

一方、ローパスフィルタリング処理を行うことにより、複数周波数成分信号に含まれる周波数成分のうちカットオフ周波数より高い周波数帯の周波数成分は低減される。また、ローパスフィルタリング処理を行ったとしても、カットオフ周波数より低い周波数帯の周波数成分はそれほど変化しない。そして、カットオフ周波数は設定周波数よりも高い周波数であるので、ローパスフィルタリング処理を行うことにより、設定周波数より高い周波数帯の周波数成分が低減される。

つまり、第１の設定周波数成分信号抽出処理部においては、最初にローパスフィルタリング処理を行うので、設定周波数より高い周波数帯の周波数成分が大きく低減される。その後、微分演算処理を行うことで、設定周波数付近より高い周波数帯の周波数成分は増幅される。しかし、微分演算処理を行う前にローパスフィルタリング処理により設定周波数より高い周波数帯の周波数成分が大きく低減されているので、微分演算処理により増幅されたとしても、その増幅幅を小さくすることができる。

一方、第２の設定周波数成分信号抽出処理部においては、微分演算処理により設定周波数付近より高い周波数帯の周波数成分が増幅された後に、ローパスフィルタリング処理により設定周波数より高い周波数帯の周波数成分を低減している。そのため、一度増幅された設定周波数より高い周波数帯の周波数成分をローパスフィルタリング処理により低減しようとしても、より高い低減効果を得ることができない。

従って、第１の設定周波数成分信号抽出処理部が、第２の設定周波数成分信号抽出処理部に比べて、より確実に設定周波数よりも高い周波数帯の周波数成分を低減することができる。

また、前記ローパスフィルタリング処理における前記カットオフ周波数は、前記設定周波数の２倍近傍の周波数であるとよい。ローパスフィルタリング処理を行った場合に、カットオフ周波数より低い周波数帯の周波数成分についても低減されることがある。しかし、カットオフ周波数を設定周波数の２倍近傍の周波数とすることで、確実に設定周波数付近の周波数成分が低減されることを抑制できる。つまり、カットオフ周波数を設定周波数の２倍近傍とすることで、複数周波数成分信号のうち設定周波数付近の成分を確実に残留することができる。

また、微分演算処理において、複数周波数成分信号を除算する角周波数に対応付けられる選択周波数は、設定周波数とするとよい。このように、設定周波数に対応する角周波数により複数周波数成分信号を除算することで、複数周波数成分信号のうち設定周波数の周波数成分を確実に残留することができる。つまり、このような設定周波数成分信号抽出処理部を用いることで、より確実に設定周波数成分信号を抽出することができる。

また、前記ローパスフィルタリング処理の処理遅れ時間は、前記微分演算処理による前記設定周波数付近の周波数成分の位相進み時間以下であるとよい。もちろん、処理遅れ時間は、位相進み時間と一致させるようにしてもよい。処理遅れ時間と位相進み時間を一致させることで、複数周波数成分信号と設定周波数成分信号とが設定周波数付近において、ほぼ一致することになる。つまり、複数周波数成分信号と設定周波数成分信号の設定周波数付近の時間のずれが生じることを防止できる。

そして、処理遅れ時間を位相進み時間より短くした場合には、設定周波数成分信号が、複数周波数成分信号に比べて、時間の進む方向にずれが生じる。ただし、設定周波数成分信号が時間の進む方向にずれているとしても、この設定周波数成分信号を用いて制御する際に、進んでいる時間を考慮して制御することは容易である。つまり、処理遅れ時間を位相進み時間より短くすることで、この設定周波数成分信号は、複数周波数成分信号に対して時間のずれがない信号と同等の信号として用いることができる。

なお、例えば、前記処理遅れ時間は、前記微分演算処理による前記設定周波数の周波数成分の位相進み時間以下であるとよい。これにより、設定周波数成分信号のうち設定周波数の周波数成分が、複数周波数成分信号のうち設定周波数の周波数成分に対して、ローパスフィルタリング処理の時間遅れによる時間のずれが生じることを防止できる。

そして、本発明の信号処理装置は、複数周波数成分信号から特定周波数を抽出又は除去する目的であれば、どのようなものに対しても適用することができる。例えば、本発明の信号処理装置は、能動的にエンジン振動の伝達を抑制する能動型防振装置に適用することができる。この場合には、エンジン振動が伝達されるサブフレームの振動を検出する加速度センサの出力信号を、入力信号である複数周波数成分信号とする。エンジン振動の１次周波数成分の周波数を、設定周波数とする。そして、信号処理装置により加速度センサの出力信号から設定周波数付近の設定周波数成分信号を抽出する。そして、この抽出された設定周波数成分信号を能動型防振装置の駆動を制御する制御信号に用いるようにする。ここで、設定周波数成分信号は、上述したように、複数周波数成分信号に対してローパスフィルタリング処理の時間遅れによる時間のずれが小さいか、若しくは、全くないものとなっている。従って、このような設定周波数成分信号を能動型防振装置の駆動の制御信号に用いることで、適切に防振効果を発揮することができる。

次に、本発明の信号処理装置について、能動的にエンジン振動の伝達を抑制する能動型防振装置に適用した場合を例に挙げて説明する。

（１）第１実施形態
（ａ）第１実施形態の能動型防振装置の構成
第１実施形態の能動型防振装置について図面を参照して詳しく説明する。まず、能動型防振装置の全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、能動型防振装置の全体構成を示すブロック図である。

能動型防振装置は、車両のエンジン（図示せず）の振動がエンジンを搭載するサブフレーム（図示せず）に伝達されることを抑制する装置である。具体的には、能動型防振装置は、図１に示すように、サブフレームに取り付けられた加速度センサ１と、電磁アクチュエータ４を搭載したエンジンマウント（図示せず）と、加速度センサ１の検出信号に基づき電磁アクチュエータ４を駆動するための制御信号を生成する制御部（本発明の信号処理装置）２と、制御信号に基づき電磁アクチュエータ４を駆動する駆動部３とから構成される。

加速度センサ１は、サブフレームの振動、すなわち、エンジン振動がエンジンマウントを介して伝達された振動を検出する。そして、加速度センサ１は、検出した振動を電気信号に変換して出力する。ここで、加速度センサ１により検出される振動には、エンジン振動の他、例えば、エンジンに一体的に取り付けられているコンプレッサなどの補機の振動が含まれる。すなわち、加速度センサ１が出力する信号（以下、「入力信号」という）（本発明における複数周波数成分信号）Ｘは、複数の周波数成分が含まれている。

電磁アクチュエータ４は、例えばソレノイドなどから構成される。この電磁アクチュエータ４は、電磁アクチュエータ４のコイルに電流が供給されることにより、加振力を発生する。つまり、電磁アクチュエータ４のコイルへの電流供給量を制御することにより、加振力を変化させることができる。そして、エンジン振動に対して電磁アクチュエータ４が発生する振動を相殺させることにより、エンジン振動がサブフレームへ伝達されることを抑制することができる。

制御部２は、加速度センサ１から入力信号Ｘを取り込む。そして、制御部２は、入力信号Ｘのうちエンジン振動の１次周波数成分を抽出して制御信号を生成し、生成した制御信号を駆動部３へ出力する。駆動部３は、制御部２から制御信号を入力し、制御信号に対応する駆動電流を電磁アクチュエータ４に供給する。

次に、制御部２の詳細な構成について説明する。図１に示すように、制御部２は、信号入力部１１と、特定周波数抽出処理部１２と、信号出力部１３とから構成される。信号入力部１１は、加速度センサ１から出力される入力信号Ｘを入力する。この入力される入力信号Ｘは、例えば数１に示すような複数の周波数成分を含む信号である。

特定周波数抽出処理部（本発明における設定周波数成分信号抽出処理部）１２は、信号入力部１１に入力された入力信号Ｘを取り込む。そして、特定周波数抽出処理部１２は、入力信号Ｘに対して特定周波数抽出処理を行う。特定周波数抽出処理とは、入力信号Ｘから特定周波数Ｆの周波数成分を含む特定周波数成分信号Ｙを抽出する処理である。ここで、特定周波数Ｆは、エンジン振動の１次周波数成分の周波数としている。つまり、特定周波数抽出処理部１２は、加速度センサ１から出力される入力信号Ｘのうちエンジン振動の１次周波数成分付近の周波数成分を抽出する。なお、特定周波数Ｆは、エンジン回転数に応じて適宜変更される。また、特定周波数抽出処理部１２により抽出される特定周波数成分信号Ｙは、上述した制御信号に相当する。この特定周波数抽出処理部１２の詳細構成については、後述する。

信号出力部１３は、特定周波数抽出処理部１２にて処理された制御信号である特定周波数成分信号Ｙを駆動部３へ出力する。

次に、図２を参照して、特定周波数抽出処理部１２の詳細構成について説明する。図２は、制御部２を構成する特定周波数抽出処理部１２の詳細構成を示すブロック図である。図２に示すように、特定周波数抽出処理部１２は、ローパスフィルタリング処理部２１と、微分演算処理部２２とから構成される。

ローパスフィルタリング処理部２１は、信号入力部１１から取り込まれた入力信号Ｘに対してローパスフィルタリング処理を行い、フィルタリング処理信号Ｘ_aを生成する。このフィルタリング処理信号Ｘ_aを数２に示す。

そして、ローパスフィルタリング処理は、入力信号Ｘに含まれる周波数成分のうち予め設定されたカットオフ周波数よりも高い周波数帯の周波数成分を低減する処理である。つまり、カットオフ周波数より高い周波数帯における数２の係数Ｄ_kは、数１の係数Ｃ_kに比べて小さくなっている。ここで、カットオフ周波数は、上述した特定周波数Ｆより高い周波数としている。従って、フィルタリング処理信号Ｘ_aは、入力信号Ｘのうち特定周波数Ｆより高い周波数帯の周波数成分を除去され、入力信号Ｘのうち特定周波数Ｆ以下の周波数成分を含む信号となる。

ここで、カットオフ周波数は、上述した特定周波数Ｆの２倍近傍の周波数とするとよい。この理由について簡単に説明する。ローパスフィルタリング処理により、カットオフ周波数より高い周波数帯の周波数成分は大きく低減される。ただし、ローパスフィルタリング処理により、カットオフ周波数より低い周波数帯の周波数成分についても僅かではあるが低減されることがある。しかし、カットオフ周波数を特定周波数Ｆの２倍近傍の周波数とすることで、ローパスフィルタリング処理が行われたとしても、特定周波数Ｆ付近の周波数成分は低減されることなく確実に残すことができる。

微分演算処理部２２は、ローパスフィルタリング処理部２１からフィルタリング処理信号Ｘ_aを取り込む。そして、微分演算処理部２２は、フィルタリング処理信号Ｘ_aに対して微分演算して、特定周波数Ｆに対応する角周波数ω_m（以下、「特定角周波数」という）を微分回数だけ累乗した値により除算する微分演算処理を行い、微分演算処理信号Ｘ_bを生成する。すなわち、１回微分演算の微分演算処理の場合には、１回微分演算して角周波数ω_mそのものにより除算する。また、２回微分演算の微分演算処理の場合には、２回微分演算して角周波数ω_mの２乗により除算する。ここで、１回微分演算の微分演算処理の場合における微分演算処理信号Ｘ_bについて数３に示す。なお、微分演算処理信号Ｘ_bは、上述した特定周波数成分信号Ｙに相当する。

ここで、数３から分かるように、特定角周波数ω_m以下の角周波数ω_kに対応付けられる周波数帯においては、特定周波数成分信号Ｙはフィルタリング処理信号Ｘ_bよりも小さくなる。一方、特定角周波数ω_m以上の角周波数ω_kに対応付けられる周波数帯においては、特定周波数成分信号Ｙはフィルタリング処理信号Ｘ_bよりも大きくなる。ただし、特定角周波数ω_m以上の角周波数ω_kに対応付けられる周波数帯におけるフィルタリング処理信号Ｘ_aは、ローパスフィルタリング処理により大きく低減されている。従って、特定角周波数ω_m以上の角周波数ω_kに対応付けられる周波数帯においては、特定周波数成分信号Ｙは入力信号Ｘよりも小さくなる。

（ｂ）入力信号Ｘ及び特定周波数成分信号Ｙの信号出力値についての説明
ここで、入力信号Ｘ及び特定周波数成分信号Ｙについて、図３を参照してさらに詳細に説明する。図３は、アイドリング状態における入力信号Ｘ及び特定周波数成分信号Ｙについて、周波数に対する信号出力値を示す図である。

なお、図３において、横軸の周波数Ｆは、上述した特定周波数Ｆである。すなわち、図３の横軸の周波数Ｆが入力信号Ｘから抽出したいエンジン振動の１次周波数成分の周波数である。ここで、例えば、上記エンジンを４気筒４サイクルエンジンであって、エンジン回転数が６００ｒｐｍのアイドリング状態の場合におけるエンジン振動の１次周波数成分の周波数は、約２０Ｈｚとなる。そこで、この場合には、特定周波数Ｆを２０Ｈｚとする。

アイドリング状態における入力信号Ｘの信号出力値は、図３の破線にて示すように、特定周波数（＝抽出したい周波数）Ｆ以外にも、周波数帯の高低を問わず多くのピークが存在する。この入力信号Ｘに対してローパスフィルタリング処理及び微分演算処理を行った特定周波数成分信号Ｙの信号出力値は、図３の実線にて示すように、特定周波数Ｆ付近においては、入力信号Ｘの信号出力値と同等である。それに対して、特定周波数Ｆより低い周波数帯及び特定周波数Ｆより高い周波数帯において、特定周波数成分信号Ｙの信号出力値は、入力信号Ｘの信号出力値に比べて小さくなっている。特に、周波数が特定周波数Ｆから遠ざかるほど、特定周波数成分信号Ｙの信号出力値は入力信号Ｘの信号出力値に比べてより小さくなっている。

つまり、特定周波数成分信号Ｙは、入力信号Ｘに含まれる周波数成分のうち特定周波数Ｆ付近の周波数成分を抽出された信号となっている。従って、特定周波数成分信号Ｙは、主としてエンジン振動の１次周波数成分の周波数を含む信号となっている。

（ｃ）入力信号Ｘと特定周波数成分信号Ｙの時間のずれについての説明
次に、入力信号Ｘと特定周波数成分信号Ｙの時間のずれについて説明する。まず、特定周波数成分信号Ｙは、上述したように、入力信号Ｘに対してローパスフィルタリング処理及び微分演算処理が行われた信号である。ここで、ローパスフィルタリング処理を行うことで、時間遅れを伴う。つまり、ローパスフィルタリング処理後の信号は、ローパスフィルタリング処理前の信号に比べて、時間の遅れる方向にずれが生じる。以下、この時間の遅れる方向のずれ時間を処理遅れ時間Ｔ１という。そして、この処理遅れ時間Ｔ１は、ローパスフィルタリング処理の種類などに応じて異なる。

また、微分演算処理を行うことで、位相進みが生じる。すなわち、微分演算処理後の信号は、微分演算処理前の信号に比べて、時間の進む方向にずれが生じる。以下、この時間の進む方向のずれ時間を位相進み時間Ｔ２という。そして、この位相進み時間Ｔ２は、１回微分演算を行った場合には、周波数成分の周期の４分の１となる。つまり、特定周波数成分信号Ｙは、フィルタリング処理信号Ｘ_aに対して、それぞれの周波数成分の周期Ｔの４分の１だけ位相進み時間Ｔ２を生じる。例えば、特定周波数Ｆを上記したアイドリング状態のエンジン振動の１次周波数成分である２０Ｈｚとした場合には、特定周波数成分信号Ｙのうち特定周波数Ｆの周波数成分の位相進み時間Ｔ２は、約１２．５ｍｓｅｃとなる。

つまり、特定周波数成分信号Ｙは、入力信号Ｘに対して、ローパスフィルタリング処理の処理遅れ時間Ｔ１と微分演算処理の位相進み時間Ｔ２との合計した時間だけずれを生じることになる。ここで、微分演算処理の位相進み時間Ｔ２は、微分回数及び周波数成分によって一定である。一方、ローパスフィルタリング処理の処理遅れ時間Ｔ１は、ローパスフィルタリング処理次第で自由に調整することが可能である。

そこで、ローパスフィルタリング処理の処理遅れ時間Ｔ１を微分演算処理の特定周波数Ｆの周波数成分の位相進み時間Ｔ２に一致させるようにする。例えば、１回の微分演算処理を行う場合に、処理遅れ時間Ｔ１が約１２．５ｍｓｅｃとなるローパスフィルタリング処理を選定する。そうすると、入力信号Ｘの特定周波数Ｆの周波数成分と特定周波数成分信号Ｙの特定周波数Ｆの周波数成分とに時間のずれが生じない。

以上より、本実施形態の特定周波数抽出処理部１２にて入力信号Ｘに対してローパスフィルタリング処理及び微分演算処理を行うことで、入力信号Ｘのうち特定周波数Ｆ付近の周波数成分を主とする特定周波数成分信号Ｙを抽出することができる。さらに、ローパスフィルタリング処理の処理遅れ時間Ｔ１を微分演算処理の特定周波数Ｆの周波数成分の位相進み時間Ｔ２に一致させることで、入力信号Ｘと特定周波数成分信号Ｙとの時間のずれを生じないようにすることができる。そして、このように入力信号Ｘに対して時間のずれのない特定周波数成分信号Ｙを制御信号に用いて発生される電磁アクチュエータ４による加振力は、エンジン振動を適切に抑制することができる。

（２）第１実施形態の変形態様
（ａ）第１実施形態の変形態様の制御部２の構成
次に、第１実施形態の変形態様の制御部２について図面を参照して詳しく説明する。制御部２の全体構成は、上述した第１実施形態の制御部２と同様である。すなわち、制御部２は、信号入力部１１と、特定周波数抽出処理部１２と、信号出力部１３とから構成される。ここで、第１実施形態の制御部２は、第１実施形態の制御部２に対して、特定周波数抽出処理部１２のみが相違する。そこで、以下に、特定周波数抽出処理部１２のみについて説明する。

第１実施形態の制御部２の特定周波数抽出処理部１２については、図４を参照して説明する。図４は、特定周波数抽出処理部１２の詳細構成を示すブロック図である。図４に示すように、特定周波数抽出処理部１２は、微分演算処理部３１と、ローパスフィルタリング処理部３２とから構成される。

微分演算処理部３１は、信号入力部１１から取り込まれた入力信号Ｘを取り込む。そして、微分演算処理部３１は、入力信号Ｘに対して微分演算して、特定周波数Ｆに対応する特定角周波数ω_mを微分回数だけ累乗した値により除算する微分演算処理を行い、微分演算処理信号Ｘ_cを生成する。ここで、１回微分演算の微分演算処理の場合における微分演算処理信号Ｘ_cについては、数４に示す。

ローパスフィルタリング処理部３２は、微分演算処理部３１から微分演算処理信号Ｘ_cを取り込む。そして、ローパスフィルタリング処理部３２は、微分演算処理信号Ｘ_cに対してローパスフィルタリング処理を行い、フィルタリング処理信号Ｘ_dを生成する。このフィルタリング処理信号Ｘ_dを数５に示す。なお、このフィルタリング処理信号Ｘ_dは、上述した特定周波数成分信号Ｙに相当する。

以上より、本実施形態の特定周波数抽出処理部１２にて入力信号Ｘに対して微分演算処理及びローパスフィルタリング処理を行うことで、入力信号Ｘのうち特定周波数Ｆ付近の周波数成分を主とする特定周波数成分信号Ｙを抽出することができる。さらに、ローパスフィルタリング処理の処理遅れ時間Ｔ１を微分演算処理の特定周波数Ｆの周波数成分の位相進み時間Ｔ２に一致させることで、入力信号Ｘと特定周波数成分信号Ｙとの時間のずれを生じないようにすることができる。そして、このように入力信号Ｘに対して時間のずれのない特定周波数成分信号Ｙを制御信号を用いて発生される電磁アクチュエータ４による加振力は、エンジン振動を適切に抑制することができる。

（３）第２実施形態
次に、第２実施形態の能動型防振装置の構成について図面を参照して詳しく説明する。第２実施形態の能動型防振装置の構成について、図５を参照して説明する。図５は、能動型防振装置の全体構成を示すブロック図である。なお、第２実施形態の能動型防振装置において、第１実施形態の能動型防振装置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。ここで、第２実施形態の能動型防振装置を構成する制御部５が、第１実施形態の能動型防振装置を構成する制御部２と相違する。以下、制御部５についてのみ説明する。

第２実施形態の能動型防振装置の制御部５は、加速度センサ１から入力信号Ｘを取り込む。そして、制御部５は、入力信号Ｘからコンプレッサなどの補機の振動を除去した制御信号を生成する。ここで、入力信号Ｘには、エンジン振動の他、コンプレッサなどの補機の振動が含まれる。従って、この制御信号は、主としてエンジン振動が含まれる信号となっている。つまり、制御部５は、主としてエンジン振動が含まれる制御信号を生成する。そして、制御部５は、生成した制御信号を駆動部３へ出力する。

この制御部５は、図５に示すように、信号入力部１１と、特定周波数抽出処理部１２と、除去処理部１４と、信号出力部１３とから構成される。信号入力部１１及び特定周波数抽出処理部１２は、第１実施形態の能動型防振装置の制御部２の信号入力部１１及び特定周波数抽出処理部１２と同一である。ただし、特定周波数抽出処理部１２において抽出される特定周波数成分信号Ｙの特定周波数Ｆは、例えば、コンプレッサの振動の周波数としている。従って、特定周波数抽出処理部１２は、入力信号Ｘに含まれるコンプレッサの振動の周波数付近の周波数成分を抽出する。

除去処理部１４は、信号入力部１１に入力された入力信号Ｘを取り込む。さらに、除去処理部１４は、特定周波数抽出処理部１２にて処理された特定周波数成分信号Ｙを取り込む。そして、除去処理部１４は、入力信号Ｘから特定周波数成分信号Ｙを除去する除去処理を行う。つまり、除去処理部１４は、数６に示すように、入力信号Ｘから特定周波数成分信号Ｙを除去した特定周波数成分除去信号Ｚを生成する。従って、除去処理部１４により生成される特定周波数成分除去信号Ｚは、入力信号Ｘからコンプレッサの振動の周波数成分を除去した信号となる。すなわち、特定周波数成分除去信号Ｚは、主としてエンジン振動が含まれる信号となっている。

そして、信号出力部１５は、除去処理部１４にて除去処理された制御信号である特定周波数成分除去信号Ｚを駆動部３へ出力する。

以上より、除去処理部１４は、特定周波数抽出処理部１２により抽出された特定周波数成分信号Ｙを用いて入力信号Ｘから除去処理を行うので、確実に入力信号Ｘのうち特定周波数Ｆ付近の周波数成分を除去することができる。そして、入力信号Ｘと特定周波数成分信号Ｙとの時間のずれがないので、除去処理された特定周波数成分除去信号Ｚについても、入力信号Ｘに対して時間のずれが生じないようにすることができる。そして、このように入力信号Ｘに対して時間のずれのない特定周波数成分除去信号Ｚを制御信号に用いて発生される電磁アクチュエータ４による加振力は、エンジン振動を適切に抑制することができる。

（４）その他の実施形態
上記実施形態においては、ローパスフィルタリング処理の処理遅れ時間Ｔ１と微分演算処理の特定周波数Ｆの周波数成分の位相進み時間Ｔ２とを一致させるようにしたが、これに限られるものではない。ローパスフィルタリング処理の処理遅れ時間Ｔ１が微分演算処理の特定周波数Ｆの周波数成分の位相進み時間Ｔ２以下であればよい。処理遅れ時間Ｔ１が位相進み時間Ｔ２より短い場合には、特定周波数成分信号Ｙが入力信号Ｘに対して時間の進む方向にずれが生じる。しかし、このような時間の進む方向へのずれは、特定周波数成分信号Ｙを用いて制御する際に、容易に調整することができる。つまり、処理遅れ時間Ｔ１を位相進み時間Ｔ２以下とすることで、特定周波数成分信号Ｙが入力信号Ｘに対して時間のずれが生じないものとして利用することができる。

また、上記実施形態の微分演算処理においては、特定周波数Ｆに対応する特定角周波数ω_mにより除算したが、これに限られるものではない。除算する角周波数ωは、特定周波数Ｆ付近の周波数帯内から選択された選択周波数に対応する角周波数ωとすればよい。なお、除算する角周波数ωを特定周波数Ｆに対応する特定角周波数ω_mにすることで、入力信号Ｘと特定周波数成分信号Ｙの特定周波数Ｆにおける周波数成分を一致させることができる。従って、除算する角周波数ωが特定周波数Ｆとは異なる選択周波数に対応する角周波数ωとした場合には、入力信号Ｘと特定周波数成分信号Ｙの特定周波数Ｆにおける周波数成分は僅かにずれを生じる。しかし、選択周波数を特定周波数Ｆ付近とすることで、前記ずれは、非常に僅かである。従って、選択周波数を特定周波数Ｆ付近とすることで、入力信号Ｘのうち特定周波数Ｆ付近の周波数成分を主とする特定周波数成分信号Ｙを十分に抽出することができる。

また、上記実施形態のローパスフィルタリング処理におけるカットオフ周波数は、特定周波数Ｆの２倍近傍としたが、これに限られるものではない。ローパスフィルタリング処理により処理前の信号のうち特定周波数Ｆの周波数成分が低減されることなく、残すことができるのであれば、カットオフ周波数は特定周波数Ｆの２倍よりも低い周波数としてもよい。

また、上記実施形態においては、本発明の信号処理装置を能動型防振装置の制御部に適用したが、複数周波数成分信号から特定周波数を抽出又は除去する目的であれば、能動型防振装置の他にも適用することができる。

第１実施形態の能動型防振装置の全体構成を示すブロック図である。 第１実施形態の制御部２を構成する特定周波数抽出処理部１２の詳細構成を示すブロック図である。 アイドリング状態における入力信号Ｘ及び特定周波数成分信号Ｙについて、周波数に対する信号出力値を示す図である。 第１実施形態の変形態様の制御部２を構成する特定周波数抽出処理部１２の詳細構成を示すブロック図である。 第２実施形態の能動型防振装置の全体構成を示すブロック図である。

符号の説明

１：加速度センサ、 ２、５：制御部（信号処理装置）、 ３：駆動部、 ４：電磁アクチュエータ、 １１：信号入力部、 １２：特定周波数抽出処理部（設定周波数成分信号抽出処理部）、 １３、１５：信号出力部、 １４：除去処理部、 ２１、３２：ローパスフィルタリング処理部、 ２２、３１：微分演算処理部

Claims (8)

1. 複数の周波数成分を含む複数周波数成分信号に対して信号処理を行う信号処理装置であって、
   前記複数周波数成分信号を入力する信号入力部と、
   前記複数周波数成分信号に対して設定周波数以上の周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタリング処理を行い、且つ、前記複数周波数成分信号に対して微分演算して前記設定周波数を含む所定周波数帯内から選択された選択周波数に対応する角周波数により除算する微分演算処理を行い、少なくとも前記設定周波数成分を含む設定周波数成分信号を抽出する設定周波数成分信号抽出処理部と、
   を備えることを特徴とする信号処理装置。
2. 前記設定周波数成分信号を前記複数周波数成分信号から除去する除去処理を行う除去処理部をさらに備える請求項１記載の信号処理装置。
3. 前記設定周波数成分信号抽出処理部は、
   前記複数周波数成分信号に対して前記ローパスフィルタリング処理を行いフィルタリング処理信号を生成するローパスフィルタリング処理部と、
   前記フィルタリング処理信号に対して前記微分演算処理を行い前記設定周波数成分信号を生成する微分演算処理部と、
   を備える請求項１又は２に記載の信号処理装置。
4. 前記設定周波数成分信号抽出処理部は、
   前記複数周波数成分信号に対して前記微分演算処理を行い微分演算処理信号を生成する微分演算処理部と、
   前記微分演算処理信号に対して前記ローパスフィルタリング処理を行い前記設定周波数成分信号を生成するローパスフィルタリング処理部と、
   を備える請求項１又は２に記載の信号処理装置。
5. 前記カットオフ周波数は、前記設定周波数の２倍近傍の周波数である請求項１〜４の何れか一項に記載の信号処理装置。
6. 前記選択周波数は、前記設定周波数である請求項１〜４の何れか一項に記載の信号処理装置。
7. 前記ローパスフィルタリング処理の処理遅れ時間は、前記微分演算処理による前記設定周波数付近の周波数成分の位相進み時間以下である請求項１〜４の何れか一項に記載の信号処理装置。
8. 前記処理遅れ時間は、前記微分演算処理による前記設定周波数の周波数成分の位相進み時間以下である請求項７記載の信号処理装置。

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