JP2007269050A - 能動型騒音制御装置及び能動型振動伝達制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】能動型騒音制御装置10は、エンジン28から発生する騒音Nzを打ち消す制御音Csを演算し、制御音Csを発生させる制御信号yを生成する制御信号生成手段26と、車両30の加速状態を示すエンジン回転周波数fの単位時間当たりの変化量Δafを検出する周波数変化量演算器70と、変化量Δafに応じて適応フィルタ係数Wを設定することで制御信号yの振幅を調整するリミッタ回路210と、振幅が調整された制御信号yに基づき制御音Csを出力するスピーカ16と、を備える。これにより、制御音Csを示す制御信号yの振幅を、車両30の加速状態を示す変化量Δafに応じて調整することができ、車両30の加速状態に応じて騒音Nzの大きさを制御可能となる。
【選択図】図1
Description
[1.騒音制御の仕組みの概要]
図1及び図2は、この発明の第1実施形態に係る能動型騒音制御装置10を搭載した車両30の構成を概略的に示すブロック図であり、図3は、能動型騒音制御装置10を詳細に示すブロック図である。第1実施形態に係る能動型騒音制御装置10は、基本的には、マイクロコンピュータ(制御手段)1により構成されている。
図2に模式的に示すように、実際上、能動型騒音制御装置10は、ダッシュボード下に配置固定されており、ボンネット下のシャーシ上にマウントされたエンジン28の出力軸の回転を検出する回転センサからのエンジンパルスEpと、運転席上のルーフライニングに固定されたマイクロフォン18からの誤差信号eとが入力されて、運転席の座席下に配置したスピーカ16から制御音Csが出力される構成とされている。なお、この実施形態では、理解の容易化のために、運転席のみの騒音制御について説明するが、助手席、後席等他の席においても同様に適用することができる。
周波数検出器32は、エンジンパルスEpの周波数よりも非常に高いサンプリング周波数でエンジンパルスEpを監視する。これにより、エンジンパルスEpの極性が変化するタイミングを検出し、極性変化点の時間間隔を計測することでエンジンパルスEpの周波数を検出する。周波数検出器32は、この検出されたエンジンパルスEpの周波数をエンジン回転周波数fとして出力する。
図3に示すように、制御信号生成手段26は、基準信号Bs(Bsa、Bsb)を生成する基準信号生成器12と、基準信号Bsにフィルタ処理を施して制御信号y(ya、yb)を生成する適応フィルタ14とを備える。
基準信号生成器12は、エンジン回転周波数fから調波の基準信号を生成するものであり、余弦波生成器34と正弦波生成器36とから構成される。余弦波生成器34により、エンジン回転周波数fから調波の基準信号である余弦波cos(2πft)が生成される。正弦波生成器36により、エンジン回転周波数fの調波の基準信号である正弦波sin(2πft)が生成される。余弦波cos(2πft)は、基準信号Bsの余弦成分である余弦基準信号Bsaであり、正弦波sin(2πft)は、基準信号Bsの正弦成分である正弦基準信号Bsbである。
適応フィルタ14は、基準信号Bs(Bsa、Bsb)が入力されて、騒音Nzを打ち消す制御音Csを発生させる制御信号yを出力するものであり、余弦基準信号Bsa{余弦波cos(2πft)}が入力される第1適応フィルタ14Aと、正弦基準信号Bsb{正弦波sin(2πft)}が入力される第2適応フィルタ14Bとから構成されている。
フィルタ係数更新手段19による適応フィルタ係数W(W2)の更新は、制御信号生成手段26からの基準信号Bs(Bsa、Bsb)、マイクロフォン18(誤差信号生成手段)からの誤差信号e、及び周波数検出器32からのエンジン回転周波数fに基づいて行なわれる。フィルタ係数更新手段19は、参照信号C(Cx、Cy)を生成する参照信号生成回路20と、適応フィルタ係数W2を更新するフィルタ係数更新回路(LMSアルゴリズム演算器)22とを備える。
制御信号生成手段26からの基準信号Bs(Bsa、Bsb)は、参照信号生成回路20において参照信号C(Cx、Cy)の生成に用いられる。参照信号生成回路20は、スピーカ16の位置からマイクロフォン18の位置までの音場の電気音響伝達特性である伝達関数Hを有し基準信号Bsが入力されて参照信号Cを出力するものであり、4つの補正フィルタ41〜44と、加算器46、48とから構成されている。
誤差信号eは、騒音Nzと制御音Csとの誤差を示すものである。誤差信号eは、制御音Csにより騒音Nzを打ち消した後の車室内の残留騒音をマイクロフォン18により検出し、この残留騒音をマイクロフォン18によりアナログ出力に変換し、このアナログ出力を増幅器201、BPF202及びA/D変換器203を介することで生成される。生成された誤差信号eはフィルタ係数更新手段19のフィルタ係数更新回路22に出力される。
適応フィルタ係数W2(Wx2、Wy2)の更新は、参照信号C(Cx、Cy)及び誤差信号eに基づき、フィルタ係数更新回路22において行なわれる。フィルタ係数更新回路22は、サンプリング周期の各時点nにおいて、誤差信号e(n)と参照信号C(n){Cx(n)、Cy(n)}とが供給され、適応フィルタ14に用いる適応フィルタ係数W2(n+1){Wx2(n+1)、Wy2(n+1)}を更新する。
リミット処理は、エンジン回転周波数fの単位時間当たりの変化量Δafに応じて、適応フィルタ係数W2の振幅の制限値AMPlimit[dBV](0dBV=1V)を設定し、この制限値AMPlimitに基づいて適応フィルタ係数W2の振幅を制限して適応フィルタ係数W1を生成するものであり、フィルタ係数更新回路22のリミッタ回路210で行なわれる。
図12には、能動型騒音制御装置10による騒音制御の具体的なフローが示されている。
以上説明したように、第1実施形態によれば、能動型騒音制御装置10は、エンジン28から発生する騒音Nzを打ち消す制御音Csを演算し、この制御音Csを発生させる制御信号yを生成する制御信号生成手段26と、車両30の加速状態を示すエンジン回転周波数fの単位時間当たりの変化量Δafを検出する周波数変化量演算器70と、変化量Δafに応じて適応フィルタ係数Wに対するリミット処理を行うことで制御信号yの振幅を調整するリミッタ回路210と、振幅が調整された制御信号yに基づき制御音Csを出力するスピーカ16と、を備える。
[1.騒音制御の仕組み(第1実施形態との相違)]
図13は、この発明の第2実施形態に係る能動型振動伝達制御装置10Aの構成を示すブロック図である。
以上説明したように、第2実施形態によれば、能動型振動伝達制御装置10Aは、エンジン28から発生する振動の伝達を低減する第2振動を演算し、この第2振動を発生させる制御信号yを生成する制御信号生成手段26と、車両30の加速状態を示すエンジン回転周波数fの単位時間当たりの変化量Δafを検出する周波数変化量演算器70と、変化量Δafに応じて適応フィルタ係数Wに対するリミット処理を行うことで制御信号yの振幅を調整するリミッタ回路210と、振幅が調整された制御信号yに基づき第2振動を生成するエンジンマウント60と、を備える。
この発明は、上記各実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下に示す(1)〜(8)の構成を採ることができる。
上記各実施形態では、騒音源又は振動源としてエンジン28を挙げたが、車両の加速状態に応じて騒音又は振動の発生状態が変化するものであれば、これに限られない。例えば、エンジン28に接続されたプロペラシャフトを騒音源又は振動源とすることも可能である。
上記各実施形態では、エンジン回転周波数fに基づいて基準信号Bs(制御信号y)を生成したが、騒音Nzを打ち消す制御音Cs又はエンジン28の振動の伝達を低減する第2振動を生成できる指標であれば、これに限られない。例えば、車両30の速度、車両30のホイール回転周波数、エンジン28のインテークマニホールド内における圧力等の指標を用いることができる。
上記各実施形態では、適応フィルタ14を用いた適応制御により制御音Cs又は第2振動を演算したが、制御音Cs又は第2振動を適切に演算できるものであれば、別の演算方法を用いることもできる。例えば、有限インパルス応答(finite impulse response: FIR)フィルタやPID(proportional-integral-derivative)制御を用いて制御音Csや第2振動を演算することも可能である。
上記各実施形態では、車両の加速状態に関する加速情報として、エンジン回転周波数fの単位時間当たりの変化量Δafを用いたが、車両の加速状態に関する情報であればこれに限られない。例えば、車両30の加速度、車両30のホイール回転周波数、エンジン28のインテークマニホールド内における圧力、車両30にかかる荷重等の情報を用いることができる。
上記各実施形態では、リミッタ回路210を用いて適応フィルタ係数W2の振幅の制限値AMPlimitを変更することで制御信号yの振幅を調整したが、加速情報に応じて制御信号yの振幅を調整するものであればこれに限られない。
第1実施形態では、制御音出力手段としてスピーカ16を用いたが、騒音を打ち消す制御音を出力可能なものであれば、これに限られない。例えば、楽器、音叉等の音出力手段を用いることも可能である。或いは、車両パネルに振動アクチュエータを付加し、音出力手段とすることもできる。同様に、第2実施形態では、第2振動生成手段としてエンジンマウント60を用いたが、振動源からの振動の伝達を低減する第2振動を発生可能なものであれば、これに限られない。例えば、車両30のボディや車体フレームに振動発生装置を設けてエンジン28からボディや車体フレームに伝わる振動の伝達を低減させるような構成も可能である。
第1実施形態では、誤差信号生成手段としてマイクロフォン18を用いたが、騒音と制御音の誤差を検出し、この誤差を示す誤差信号を生成するものであれば、これに限られない。同様に、第2実施形態では、誤差信号生成手段として振動センサ62を用いたが、振動源の振動とこの振動の伝達を低減する第2振動の誤差を検出し、この誤差を示す誤差信号を生成するものであれば、これに限られない。例えば、エンジン28の振動が伝達する車室内の部位にマイクロフォンを設け、エンジン28から生じる騒音をこのマイクロフォンで集音して誤差信号を生成する構成も可能である。また、振動センサ62としては、変位センサ、速度センサ、加速度センサ等のセンサを用いることができる。
上記各実施形態では、能動型騒音制御装置10及び能動型振動伝達制御装置10Aを車両30に用いたが、加速情報に応じて制御信号yの振幅を調整する効果がある移動体であれば、これに限られない。例えば、船、プレジャーボート、ヘリコプタ、飛行機等の移動体に用いることもできる。
10A…能動型振動伝達制御装置 12…基準信号生成器
14…適応フィルタ 16…スピーカ(制御音出力手段)
18…マイクロフォン(誤差信号生成手段) 19…フィルタ係数更新手段
20…参照信号生成回路(参照信号生成手段)
22…フィルタ係数更新回路(フィルタ係数更新手段)
26…制御信号生成手段 28…エンジン(騒音源、振動源)
30…車両
60…エンジンマウント(第2振動生成手段)
62…振動センサ(誤差信号生成手段)
70…周波数変化量演算器(加速情報検出手段)
76…加速度センサ(加速情報検出手段)
82…加速度演算器(加速情報検出手段)
210…リミッタ回路(振幅調整手段、フィルタ係数調整手段)
215…増幅器(振幅調整手段)
216、217…リミッタ回路(振幅調整手段)
AMP…適応フィルタ係数Wの振幅
AMPlimit…適応フィルタ係数Wの振幅の制限値
Bs、Bsa、Bsb…基準信号 Cs…制御音
C、Cx、Cy…参照信号 e、e’…誤差信号
H、H’…伝達関数 Nz…騒音
W、Wx、Wx1、Wx2、Wy、Wy1、Wy2…適応フィルタ係数
y、ya、yb…制御信号
Δaf…エンジン回転周波数の単位時間当たりの変化量(加速情報)
Δav…車両の加速度(加速情報)
Claims (12)
- 騒音源から発生する騒音を能動的に制御する能動型騒音制御装置であって、
前記騒音を打ち消す制御音を演算し、この制御音を発生させる制御信号を生成する制御信号生成手段と、
車両の加速状態を示す加速情報を検出する加速情報検出手段と、
前記加速情報に応じて前記制御信号の振幅を調整する振幅調整手段と、
振幅が調整された前記制御信号に基づき前記制御音を出力する制御音出力手段と、
を備えることを特徴とする能動型騒音制御装置。 - 請求項1記載の能動型騒音制御装置において、
前記制御信号生成手段は、前記騒音の周波数から調波の基準信号を出力する基準信号生成器と、所定の適応フィルタ係数を用いて前記基準信号を補正して前記制御信号を生成する適応フィルタと、を備え、
前記能動型騒音制御装置は、さらに、前記騒音と前記制御音との誤差を検出し、この誤差を示す誤差信号を生成する誤差信号生成手段と、前記制御音出力手段から前記誤差信号生成手段までの伝達関数と前記基準信号とに基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、前記誤差信号及び前記参照信号に基づいて前記適応フィルタ係数を更新するフィルタ係数更新手段と、を備え、
前記振幅調整手段は、前記適応フィルタ係数の振幅の制限値を前記加速情報に応じて設定し、この制限値に基づいて前記適応フィルタ係数を調整するフィルタ係数調整手段を備える
ことを特徴とする能動型騒音制御装置。 - 請求項1又は2記載の能動型騒音制御装置において、
前記加速情報は、エンジンの単位時間当たりの回転周波数である
ことを特徴とする能動型騒音制御装置。 - 請求項1又は2記載の能動型騒音制御装置において、
前記加速情報は、前記車両の加速度である
ことを特徴とする能動型騒音制御装置。 - 請求項1又は2記載の能動型騒音制御装置において、
前記加速情報は、エンジンのインテークマニホールド内圧力である
ことを特徴とする能動型騒音制御装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の能動型騒音制御装置において、
前記騒音源は、エンジンである
ことを特徴とする能動型騒音制御装置。 - 振動源から発生する振動の伝達を能動的に制御する能動型振動伝達制御装置であって、
前記振動の伝達を低減する第2振動を演算し、この第2振動を発生させる制御信号を生成する制御信号生成手段と、
車両の加速状態を示す加速情報を検出する加速情報検出手段と、
前記加速情報に応じて前記制御信号の振幅を調整する振幅調整手段と、
振幅が調整された前記制御信号に基づき前記第2振動を生成する第2振動生成手段と、
を備えることを特徴とする能動型振動伝達制御装置。 - 請求項7記載の能動型振動伝達制御装置において、
前記制御信号生成手段は、前記振動の周波数から調波の基準信号を出力する基準信号生成器と、所定の適応フィルタ係数を用いて前記基準信号を補正して前記制御信号を生成する適応フィルタと、を備え、
前記能動型振動伝達制御装置は、さらに、前記振動と前記第2振動との誤差を検出し、この誤差を示す誤差信号を生成する誤差信号生成手段と、前記第2振動生成手段から前記誤差信号生成手段までの伝達関数と前記基準信号とに基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、前記誤差信号及び前記参照信号に基づいて前記適応フィルタ係数を更新するフィルタ係数更新手段と、を備え、
前記振幅調整手段は、前記適応フィルタ係数の振幅の制限値を前記加速情報に応じて設定し、この制限値に基づいて前記適応フィルタ係数を調整するフィルタ係数調整手段を備える
ことを特徴とする能動型振動伝達制御装置。 - 請求項7又は8記載の能動型振動伝達制御装置において、
前記加速情報は、エンジンの単位時間当たりの回転周波数である
ことを特徴とする能動型振動伝達制御装置。 - 請求項7又は8記載の能動型振動伝達制御装置において、
前記加速情報は、前記車両の加速度である
ことを特徴とする能動型振動伝達制御装置。 - 請求項7又は8記載の能動型振動伝達制御装置において、
前記加速情報は、エンジンのインテークマニホールド内圧力である
ことを特徴とする能動型振動伝達制御装置。 - 請求項7〜11のいずれか1項に記載の能動型振動伝達制御装置において、
前記振動源は、エンジンであり、
前記第2振動生成手段は、自己伸縮型のエンジンマウントである
ことを特徴とする能動型振動伝達制御装置。
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