JP2748626B2 - 能動型騒音制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、能動型騒音制御装置に係り、特に複数の
騒音源に起因する騒音を簡単なコントローラで効果的に
低減させるようにしたもので、車両の車室や航空機の客
室などの騒音低減に好適な騒音制御装置に関する。
騒音源に起因する騒音を簡単なコントローラで効果的に
低減させるようにしたもので、車両の車室や航空機の客
室などの騒音低減に好適な騒音制御装置に関する。
従来、この種の能動型騒音制御装置としては、例えば
英国公開特許公報第2149614号記載の装置が知られてい
る。
英国公開特許公報第2149614号記載の装置が知られてい
る。
この従来装置は、航空機の客室やこれに類する閉空間
に適用され、その外部に位置するエンジン等の単一の騒
音源（一次音源）は基本周波数f0及びその高調波f1〜fn
を含む音響を発生するという条件下において作動するも
のである。具体的には、上記従来装置は、閉空間内に設
置された複数のラウドスピーカ（二次音源）及びマイク
ロフォンと、騒音源の周波数f0〜fnを検出する周波数検
出手段と、複数のマイクロフォンの出力信号及び周波数
検出手段の検出信号とに基づき，検出周波数f0〜fnの成
分と逆位相の信号を複数のラウドスピーカに供給する信
号処理器とを備えており、これにより、ラウドスピーカ
から発生される二次音と騒音源から伝達した一次音とが
干渉して閉空間内の音圧レベルを最小にするようにして
いる。
に適用され、その外部に位置するエンジン等の単一の騒
音源（一次音源）は基本周波数f0及びその高調波f1〜fn
を含む音響を発生するという条件下において作動するも
のである。具体的には、上記従来装置は、閉空間内に設
置された複数のラウドスピーカ（二次音源）及びマイク
ロフォンと、騒音源の周波数f0〜fnを検出する周波数検
出手段と、複数のマイクロフォンの出力信号及び周波数
検出手段の検出信号とに基づき，検出周波数f0〜fnの成
分と逆位相の信号を複数のラウドスピーカに供給する信
号処理器とを備えており、これにより、ラウドスピーカ
から発生される二次音と騒音源から伝達した一次音とが
干渉して閉空間内の音圧レベルを最小にするようにして
いる。
しかしながら、上記従来の能動型騒音制御装置にあっ
ては、単一の騒音源（一次音源）から発生される閉空間
内の騒音を低減する構成であるため、例えば複数の騒音
源から同時に騒音が伝達される場合には、周波数検出手
段の検出対象を何れかの騒音源に絞って適用しなければ
ならず、複数の騒音源からの騒音を同時に効率良く減衰
させることができないという問題があった。また、複数
の騒音源に対して前記従来装置を複数台並列に搭載し、
夫々を独立に駆動させることも考えられるが、システム
が複雑で高価になると共に、演算量の制限により実質的
には十分な音量制御を行えないという問題があった。
ては、単一の騒音源（一次音源）から発生される閉空間
内の騒音を低減する構成であるため、例えば複数の騒音
源から同時に騒音が伝達される場合には、周波数検出手
段の検出対象を何れかの騒音源に絞って適用しなければ
ならず、複数の騒音源からの騒音を同時に効率良く減衰
させることができないという問題があった。また、複数
の騒音源に対して前記従来装置を複数台並列に搭載し、
夫々を独立に駆動させることも考えられるが、システム
が複雑で高価になると共に、演算量の制限により実質的
には十分な音量制御を行えないという問題があった。
この発明は、上記従来例の問題点に着目してなされた
ものであり、複数の騒音源がある場合でも、それらの騒
音源から発生される騒音を、限られた少数の騒音発生状
態検出信号を用いることによって簡単なコントローラで
低減することが可能な能動型騒音制御装置を提供するこ
とを目的としている。
ものであり、複数の騒音源がある場合でも、それらの騒
音源から発生される騒音を、限られた少数の騒音発生状
態検出信号を用いることによって簡単なコントローラで
低減することが可能な能動型騒音制御装置を提供するこ
とを目的としている。
上記目的を達成するために、請求項（１）に係る能動
型騒音制御装置は、互いに相関関係のない複数Ｍ個の騒
音源から伝達される騒音を制御音源から発生させた制御
音を干渉させて低減させるようにした能動型騒音制御装
置において、前記騒音源の騒音発生状態に関する信号を
個別に検出する騒音発生状態検出手段と、該騒音発生状
態検出手段の騒音発生状態検出信号を集約する基準信号
検出集約手段と、観測位置の残留騒音を検出する残留騒
音検出手段と、前記基準信号検出集約手段の出力信号と
残留騒音検出手段の検出信号とに基づいて所定の演算処
理を行って前記制御音を形成する駆動信号を演算し、こ
れを前記制御音源に出力する制御手段とを備え、前記基
準信号検出集約手段は、各騒音発生状態検出手段からの
騒音発生状態検出信号に対して当該各騒音発生状態検出
手段から受音点又は評価点までの遅延時間に応じた時間
差を付加し和をとるように構成されている。
型騒音制御装置は、互いに相関関係のない複数Ｍ個の騒
音源から伝達される騒音を制御音源から発生させた制御
音を干渉させて低減させるようにした能動型騒音制御装
置において、前記騒音源の騒音発生状態に関する信号を
個別に検出する騒音発生状態検出手段と、該騒音発生状
態検出手段の騒音発生状態検出信号を集約する基準信号
検出集約手段と、観測位置の残留騒音を検出する残留騒
音検出手段と、前記基準信号検出集約手段の出力信号と
残留騒音検出手段の検出信号とに基づいて所定の演算処
理を行って前記制御音を形成する駆動信号を演算し、こ
れを前記制御音源に出力する制御手段とを備え、前記基
準信号検出集約手段は、各騒音発生状態検出手段からの
騒音発生状態検出信号に対して当該各騒音発生状態検出
手段から受音点又は評価点までの遅延時間に応じた時間
差を付加し和をとるように構成されている。
請求項（１）に係る能動型騒音制御装置においては、
互いに相関関係のない複数Ｍ個の騒音源での騒音発生状
態を個別に騒音発生状態検出手段で検出し、これら騒音
発生状態検出手段の検出信号を基準信号検出集約手段で
１つ又は複数Ｎ（＜Ｍ）個の基準信号に集約し、この集
約された基準信号を制御手段に入力して、これらに対応
する例えば適応デジタルフィルタ処理を行うことによっ
て制御音源に対する駆動信号を形成する。このため、制
御手段での演算能力が全ての騒音源の騒音発生状態検出
信号についてフィルタ処理する場合に比較して低くて済
み、低コストで広範囲の騒音低減処理を行うことができ
る。
互いに相関関係のない複数Ｍ個の騒音源での騒音発生状
態を個別に騒音発生状態検出手段で検出し、これら騒音
発生状態検出手段の検出信号を基準信号検出集約手段で
１つ又は複数Ｎ（＜Ｍ）個の基準信号に集約し、この集
約された基準信号を制御手段に入力して、これらに対応
する例えば適応デジタルフィルタ処理を行うことによっ
て制御音源に対する駆動信号を形成する。このため、制
御手段での演算能力が全ての騒音源の騒音発生状態検出
信号についてフィルタ処理する場合に比較して低くて済
み、低コストで広範囲の騒音低減処理を行うことができ
る。
ここで、基準信号検出集約手段で、各騒音発生状態検
出信号に各騒音発生状態検出手段と受音点又は評価点と
の間の遅延時間分の時間差をつけて和を取ることによ
り、受音点又は評価点での騒音低減効果を向上させるこ
とができる。
出信号に各騒音発生状態検出手段と受音点又は評価点と
の間の遅延時間分の時間差をつけて和を取ることによ
り、受音点又は評価点での騒音低減効果を向上させるこ
とができる。
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図はこの発明の第１実施例を示す概略構成図であ
る。
る。
図中、2a,2bは前輪、2c,2dは後輪であって、これら車
輪2a〜2dによって車体３を支持している。前輪2a,2bは
車体３の前部に配置されたエンジン４によって回転駆動
され所謂前置きエンジン前輪駆動車の構成を有する。
輪2a〜2dによって車体３を支持している。前輪2a,2bは
車体３の前部に配置されたエンジン４によって回転駆動
され所謂前置きエンジン前輪駆動車の構成を有する。
各車輪2a〜2dを懸架するサスペンション部材の所定位
置には、夫々ロードの凹凸に伴うサスペンションの振動
に応じた電気信号でなるロードノイズ信号x1〜x4を出力
する例えば加速度センサで構成される振動ピックアップ
5a〜5dが取付けられている。さらに、車体３内の音響空
間としての車室６内には、オーディオ信号を出力する制
御音源を兼ねるラウドスピーカ7a,7b及び7c,7dが夫々前
席S1，S2及び後席S3，S4に対向するドア部に配置されて
いると共に、各座席S1〜S4のヘッドレスト位置に夫々残
留騒音検出手段としてのマイクロフォン8a〜8hが配設さ
れこれらマイクロフォン8a〜8hから入力される音圧に応
じた電気信号でなる残留ノイズ検出信号e1〜e8が出力さ
れる。
置には、夫々ロードの凹凸に伴うサスペンションの振動
に応じた電気信号でなるロードノイズ信号x1〜x4を出力
する例えば加速度センサで構成される振動ピックアップ
5a〜5dが取付けられている。さらに、車体３内の音響空
間としての車室６内には、オーディオ信号を出力する制
御音源を兼ねるラウドスピーカ7a,7b及び7c,7dが夫々前
席S1，S2及び後席S3，S4に対向するドア部に配置されて
いると共に、各座席S1〜S4のヘッドレスト位置に夫々残
留騒音検出手段としてのマイクロフォン8a〜8hが配設さ
れこれらマイクロフォン8a〜8hから入力される音圧に応
じた電気信号でなる残留ノイズ検出信号e1〜e8が出力さ
れる。
そして、振動ピックアップ5a〜5d及びマイクロフォン
8a〜8hの検出信号は、コントローラ10に個別に供給さ
れ、このコントローラ10から出力される駆動信号y1〜y4
が個別にラウドスピーカ7a,7bに供給され、これらスピ
ーカ7a〜7dから車室６に音響信号（制御音）が出力され
る。
8a〜8hの検出信号は、コントローラ10に個別に供給さ
れ、このコントローラ10から出力される駆動信号y1〜y4
が個別にラウドスピーカ7a,7bに供給され、これらスピ
ーカ7a〜7dから車室６に音響信号（制御音）が出力され
る。
コントローラ10は、第２図に示すように、各振動ピッ
クアップ5a〜5dからのロードノイズ検出信号x1〜x4が夫
々アンプ11a〜11dを介して入力される加算器12と、この
加算器12から出力される加算信号が基準信号ｘとして入
力されると共に、前記マイクロフォン8a〜8hのノイズ信
号e1〜e8が夫々アンプ13a〜13hを介して入力され、且つ
ラウドスピーカ7a〜7dに夫々アンプ14a〜14dを介して駆
動信号y1〜y4を出力するプロセッサユニット15とを備え
ている。ここで、加算器12に入力されるロードノイズ検
出信号x1〜x4は例えば運転車の耳位置を受音点としたと
きに、各振動ピックアップ5a〜5dと受音点との間の音の
伝達遅延時間を予め測定し、その内の最大の遅延時間Δ
tMAXを有する伝達系例えば振動ピックアップ5cのロード
ノイズ検出信号x3を基準として、残りのロードノイズ検
出信号x1，x2及びx4に最大遅延時間ΔtMAXから各系の遅
延時間Δt1〜Δt4を減算した時間差を与える遅延回路D1
〜D4を介して入力され、受音点での制御音の到達時間を
一致させるようにしている。
クアップ5a〜5dからのロードノイズ検出信号x1〜x4が夫
々アンプ11a〜11dを介して入力される加算器12と、この
加算器12から出力される加算信号が基準信号ｘとして入
力されると共に、前記マイクロフォン8a〜8hのノイズ信
号e1〜e8が夫々アンプ13a〜13hを介して入力され、且つ
ラウドスピーカ7a〜7dに夫々アンプ14a〜14dを介して駆
動信号y1〜y4を出力するプロセッサユニット15とを備え
ている。ここで、加算器12に入力されるロードノイズ検
出信号x1〜x4は例えば運転車の耳位置を受音点としたと
きに、各振動ピックアップ5a〜5dと受音点との間の音の
伝達遅延時間を予め測定し、その内の最大の遅延時間Δ
tMAXを有する伝達系例えば振動ピックアップ5cのロード
ノイズ検出信号x3を基準として、残りのロードノイズ検
出信号x1，x2及びx4に最大遅延時間ΔtMAXから各系の遅
延時間Δt1〜Δt4を減算した時間差を与える遅延回路D1
〜D4を介して入力され、受音点での制御音の到達時間を
一致させるようにしている。
プロセッサユニット15は、A/D変換器16a〜16d及び遅
延回路D1〜D4を介して加算器12から入力されるディジタ
ル基準信号ｘが入力されるディジタルフィルタ17及び適
応ディジタルフィルタ18と、マイクロフォン8a〜8hから
のアンプ13a〜13hによって増幅された残留ノイズ検出信
号e1〜e8をA/D変換するA/D変換器19a〜19hと、これらA/
D変換器19a〜19hによる変換信号及び前記ディジタルフ
ィルタ17の出力信号が入力されるマイクロプロセッサ20
と、適応ディジタルフィルタ18から出力される駆動信号
y1〜y4をD/A変換するD/A変換器21a〜21dとを備えてい
る。
延回路D1〜D4を介して加算器12から入力されるディジタ
ル基準信号ｘが入力されるディジタルフィルタ17及び適
応ディジタルフィルタ18と、マイクロフォン8a〜8hから
のアンプ13a〜13hによって増幅された残留ノイズ検出信
号e1〜e8をA/D変換するA/D変換器19a〜19hと、これらA/
D変換器19a〜19hによる変換信号及び前記ディジタルフ
ィルタ17の出力信号が入力されるマイクロプロセッサ20
と、適応ディジタルフィルタ18から出力される駆動信号
y1〜y4をD/A変換するD/A変換器21a〜21dとを備えてい
る。
ここで、ディジタルフィルタ17は、基準信号ｘを入力
し、マイクロフォン及びスピーカ間の伝達関数の組合せ
数に応じて、フィルタ処理された基準信号rLm（後述す
る第（４），（５）式参照）を生成するものであり、適
応ディジタルフィルタ18は機能的にはスピーカ7a〜7dへ
の出力チャンネル数に応じたフィルタを個々に有し、基
準信号ｘを入力し、その時点で設定されているフィルタ
係数に基づき適応信号処理を行ってスピーカ駆動信号y1
〜y4を出力するものである。マイクロプロセッサ20は、
残留ノイズ検出信号e1〜e8並びにフィルタ処理された基
準信号rLmを入力し、適応ディジタルフィルタ18のフィ
ルタ係数をLMSアルゴリズムを用いて変更するようにな
っている。
し、マイクロフォン及びスピーカ間の伝達関数の組合せ
数に応じて、フィルタ処理された基準信号rLm（後述す
る第（４），（５）式参照）を生成するものであり、適
応ディジタルフィルタ18は機能的にはスピーカ7a〜7dへ
の出力チャンネル数に応じたフィルタを個々に有し、基
準信号ｘを入力し、その時点で設定されているフィルタ
係数に基づき適応信号処理を行ってスピーカ駆動信号y1
〜y4を出力するものである。マイクロプロセッサ20は、
残留ノイズ検出信号e1〜e8並びにフィルタ処理された基
準信号rLmを入力し、適応ディジタルフィルタ18のフィ
ルタ係数をLMSアルゴリズムを用いて変更するようにな
っている。
ここで、プロセッサユニット15の制御原理を一般式を
用いて説明する。今、ｌ番目のマイクロフォン8a〜8hが
検出した残留ノイズ検出信号をeL（ｎ）、ラウドスピー
カ7a及び7bからの制御音（二次音）が無いときのｌ番目
のマイクロフォン8a〜8hが検出した残留ノイズ検出信号
をePL（ｎ）、ｍ番目のラウドスピーカ7a〜7dとｌ番目
のマイクロフォン8a〜8hとの間の伝達関数（FIR（有限
インパルス応答）関数）HLmのｊ番目（ｊ＝0,1,2…Ic−
１）の項に対応するフィルタ係数をCLmi、基準信号をｘ
（ｎ）、基準信号ｘ（ｎ）を入力しｍ番目のラウドスピ
ーカ7a〜7dを駆動する適応フィルタのｉ番目（ｉ＝0,1,
2…Ik…１）の係数をWmiとすると、 が成立する。ここで、（ｎ）が付く頃は、何れもサンプ
リング時刻ｎのサンプル値であり、また、Ｌはマイクロ
フォン8a〜8hの数（本実施例では８個）、Ｍはラウドス
ピーカ7a,7dの数（本実施例では４個）、IcはFIRディジ
タルフィルタで表現されたフィルタ係数CLmのタップ数
（フィルタ次数）、Ikは適応フィルタWmのタップ数（フ
ィルタ次数）である。
用いて説明する。今、ｌ番目のマイクロフォン8a〜8hが
検出した残留ノイズ検出信号をeL（ｎ）、ラウドスピー
カ7a及び7bからの制御音（二次音）が無いときのｌ番目
のマイクロフォン8a〜8hが検出した残留ノイズ検出信号
をePL（ｎ）、ｍ番目のラウドスピーカ7a〜7dとｌ番目
のマイクロフォン8a〜8hとの間の伝達関数（FIR（有限
インパルス応答）関数）HLmのｊ番目（ｊ＝0,1,2…Ic−
１）の項に対応するフィルタ係数をCLmi、基準信号をｘ
（ｎ）、基準信号ｘ（ｎ）を入力しｍ番目のラウドスピ
ーカ7a〜7dを駆動する適応フィルタのｉ番目（ｉ＝0,1,
2…Ik…１）の係数をWmiとすると、 が成立する。ここで、（ｎ）が付く頃は、何れもサンプ
リング時刻ｎのサンプル値であり、また、Ｌはマイクロ
フォン8a〜8hの数（本実施例では８個）、Ｍはラウドス
ピーカ7a,7dの数（本実施例では４個）、IcはFIRディジ
タルフィルタで表現されたフィルタ係数CLmのタップ数
（フィルタ次数）、Ikは適応フィルタWmのタップ数（フ
ィルタ次数）である。
上式（イ）中、右辺の「Σ Wmi・ｘ（ｎ−ｊ−
ｉ）｝」（＝ym）の頃は適応ディジタルフィルタ18に基
準信号ｘを入力したときの出力を表し、「ΣCLmj・｛Σ
Wmi・ｘ（ｎ−ｊ−ｉ）｝」の頃はｍ番目のスピーカ7a
〜7dに入力された信号エネルギがこれらスピーカ7a〜7d
から音響エネルギとして出力され、車室６内の伝達関数
HLmを経てｌ番目のマイクロフォン8a〜8hに到達したと
きの信号を表し、さらに、「Σ Σ CLmj・｛Σ Wmi
・ｘ（ｎ−ｊ−ｉ）｝」の右辺全体は、ｌ番目のマイク
ロフォン8a〜8hへの到達信号を全スピーカについて足し
合わせているから、ｌ番目のマイクロフォン8a〜8hに到
達する二次音の総和を表す。
ｉ）｝」（＝ym）の頃は適応ディジタルフィルタ18に基
準信号ｘを入力したときの出力を表し、「ΣCLmj・｛Σ
Wmi・ｘ（ｎ−ｊ−ｉ）｝」の頃はｍ番目のスピーカ7a
〜7dに入力された信号エネルギがこれらスピーカ7a〜7d
から音響エネルギとして出力され、車室６内の伝達関数
HLmを経てｌ番目のマイクロフォン8a〜8hに到達したと
きの信号を表し、さらに、「Σ Σ CLmj・｛Σ Wmi
・ｘ（ｎ−ｊ−ｉ）｝」の右辺全体は、ｌ番目のマイク
ロフォン8a〜8hへの到達信号を全スピーカについて足し
合わせているから、ｌ番目のマイクロフォン8a〜8hに到
達する二次音の総和を表す。
次いで、評価関数（最小にすべき変数）Jeを、 とおく。
そして、評価関数Jeを最小にするフィルタ係数Wmを求
めるために、本実施例では最急降下法を採用する。つま
り、評価関数Jeを各フィルタ係数Wmiについて偏微分し
た値で当該フィルタ係数Wmiを更新する。
めるために、本実施例では最急降下法を採用する。つま
り、評価関数Jeを各フィルタ係数Wmiについて偏微分し
た値で当該フィルタ係数Wmiを更新する。
そこで、（２）式より、 となるが、（１）式より となるから、この（４）式の右辺をrLm（ｎ−ｉ）とお
けば、フィルタ係数の書換え式は以下の（５）式により
得られる。
けば、フィルタ係数の書換え式は以下の（５）式により
得られる。
ここで、αは収束係数であり、フィルタが最適に収束す
る速度や、その際の安定性に関与する。なお、収束係数
αを本実施例では一つの定数のように扱っているが、各
フィルタ係数毎に異なる収束係数（αmi）とすることも
できるし、また重み係数γLを一緒に取り込んだ係数
（αL）として演算することもできる。
る速度や、その際の安定性に関与する。なお、収束係数
αを本実施例では一つの定数のように扱っているが、各
フィルタ係数毎に異なる収束係数（αmi）とすることも
できるし、また重み係数γLを一緒に取り込んだ係数
（αL）として演算することもできる。
このように、適応ディジタルフィルタ18のフィルタ係
数Wmi（ｎ＋１）をマイクロフォン8a〜8hから出力され
る残留ノイズ検出信号e1（ｎ）〜e8（ｎ）の出力と各振
動ピックアップ5a〜5dに基づく基準信号ｘ（ｎ）に基づ
いてLMS（Least MeanSquare）適応アルゴリズムに従っ
て順次更新することにより、入力される残留ノイズ検出
信号e1（ｎ）〜e8（ｎ）を常に最小にする駆動信号y
1（ｎ）〜y4（ｎ）が形成され、これがラウドスピーカ7
a〜7dに供給されてこれらから出力される制御音によっ
て車室６内に伝達されるロードノイズによる騒音が相殺
される。
数Wmi（ｎ＋１）をマイクロフォン8a〜8hから出力され
る残留ノイズ検出信号e1（ｎ）〜e8（ｎ）の出力と各振
動ピックアップ5a〜5dに基づく基準信号ｘ（ｎ）に基づ
いてLMS（Least MeanSquare）適応アルゴリズムに従っ
て順次更新することにより、入力される残留ノイズ検出
信号e1（ｎ）〜e8（ｎ）を常に最小にする駆動信号y
1（ｎ）〜y4（ｎ）が形成され、これがラウドスピーカ7
a〜7dに供給されてこれらから出力される制御音によっ
て車室６内に伝達されるロードノイズによる騒音が相殺
される。
次に、上記実施例の動作を説明する。車両を走行状態
とすると、路面に凹凸があるときには、サスペンション
部材が振動し、これにより振動ピックアップ5a〜5dから
サスペンション部材の振動に応じたロードノイズ検出信
号x1〜x4が出力され、これらがアンプ11a〜11dで増幅さ
れると共に、遅延回路D1〜D4で遅延されてコントローラ
10に入力され、このコントローラ10内の加算器12で加算
されて基準信号ｘ（ｎ）が出力される。この基準信号ｘ
（ｎ）は、下記（６）式で表すことができる。
とすると、路面に凹凸があるときには、サスペンション
部材が振動し、これにより振動ピックアップ5a〜5dから
サスペンション部材の振動に応じたロードノイズ検出信
号x1〜x4が出力され、これらがアンプ11a〜11dで増幅さ
れると共に、遅延回路D1〜D4で遅延されてコントローラ
10に入力され、このコントローラ10内の加算器12で加算
されて基準信号ｘ（ｎ）が出力される。この基準信号ｘ
（ｎ）は、下記（６）式で表すことができる。
ここで、βiは重み係数であり、各振動ピックアップ5
a〜5dの出力レベルに著しい差があるとき或いは各騒音
源の騒音への寄与率に差があるときにこれを補正するた
めに使用し、Niは各振動ピックアップ5a〜5dから例えば
受音点としての運転席までの伝達時間差を調整するため
の遅延回路D1〜D4の遅延時間である。
a〜5dの出力レベルに著しい差があるとき或いは各騒音
源の騒音への寄与率に差があるときにこれを補正するた
めに使用し、Niは各振動ピックアップ5a〜5dから例えば
受音点としての運転席までの伝達時間差を調整するため
の遅延回路D1〜D4の遅延時間である。
そして、上述のようにして生成された基準信号ｘはプ
ロセッサユニット15に送られる。このプロセッサユニッ
ト15では、入力した基準信号ｘがディジタルフィルタ17
及び適応ディジタルフィルタ18に夫々供給される。この
内、ディジタルフィルタ17は、入力した基準信号ｘを用
いて、前記（４）式に係るフィルタ処理された基準信号
rLmをマイクロフォン，スピーカ間の伝達関数に対応す
るフィルタ係数CLmに対応して演算し、その演算結果で
ある信号rLmをマイクロプロセッサ20に出力する。
ロセッサユニット15に送られる。このプロセッサユニッ
ト15では、入力した基準信号ｘがディジタルフィルタ17
及び適応ディジタルフィルタ18に夫々供給される。この
内、ディジタルフィルタ17は、入力した基準信号ｘを用
いて、前記（４）式に係るフィルタ処理された基準信号
rLmをマイクロフォン，スピーカ間の伝達関数に対応す
るフィルタ係数CLmに対応して演算し、その演算結果で
ある信号rLmをマイクロプロセッサ20に出力する。
一方、マイクロフォン8a〜8hはそれらの設置位置（観
測位置）に残留している音を検知し、その音圧に応じた
残留ノイズ検出信号e1〜e8をアンプ13a〜13hで増幅して
コントローラ10に夫々出力する。コントローラ10では、
入力された残留ノイズ検出信号e1〜e8がA/D変換器19a〜
19hでディジタル化されてプロセッサユニット15に入力
される。このプロセッサユニット15に入力したノイズ信
号e1〜e8はマイクロプロセッサ20に入力される。
測位置）に残留している音を検知し、その音圧に応じた
残留ノイズ検出信号e1〜e8をアンプ13a〜13hで増幅して
コントローラ10に夫々出力する。コントローラ10では、
入力された残留ノイズ検出信号e1〜e8がA/D変換器19a〜
19hでディジタル化されてプロセッサユニット15に入力
される。このプロセッサユニット15に入力したノイズ信
号e1〜e8はマイクロプロセッサ20に入力される。
マイクロプロセッサ20では、各入力信号を用いて前記
（５）式に基づくフィルタ係数の更新演算が行われる。
つまり、現時点のサンプリング時刻ｎにおけるフィルタ
係数Wmiに、評価関数，即ち各マイクロフォン8a〜8hか
らの残留音圧に相当する残留ノイズ検出信号eL（ｎ）の
二乗の総和が最小になる方向のフィルタ係数がフィルタ
毎に演算され、サンプリング時刻（ｎ＋１）において設
定されるべきフィルタ係数Wmi（ｎ＋１）が得られる。
そこで、マイクロプロセッサ20は演算値Wmi（ｎ＋１）
に応じた制御信号を適応ディジタルフィルタ18に出力す
る。このため、適応ディジタルフィルタ18における各フ
ィルタのフィルタ係数は、サンプリング時刻（ｎ＋１）
では、新しく演算されたフィルタ係数Wmiに更新され
る。このようにマイクロプロセッサ20によって評価関数
Jeを最小にするように、所定サンプリング時間毎にフィ
ルタ係数の更新指令が繰り返される。
（５）式に基づくフィルタ係数の更新演算が行われる。
つまり、現時点のサンプリング時刻ｎにおけるフィルタ
係数Wmiに、評価関数，即ち各マイクロフォン8a〜8hか
らの残留音圧に相当する残留ノイズ検出信号eL（ｎ）の
二乗の総和が最小になる方向のフィルタ係数がフィルタ
毎に演算され、サンプリング時刻（ｎ＋１）において設
定されるべきフィルタ係数Wmi（ｎ＋１）が得られる。
そこで、マイクロプロセッサ20は演算値Wmi（ｎ＋１）
に応じた制御信号を適応ディジタルフィルタ18に出力す
る。このため、適応ディジタルフィルタ18における各フ
ィルタのフィルタ係数は、サンプリング時刻（ｎ＋１）
では、新しく演算されたフィルタ係数Wmiに更新され
る。このようにマイクロプロセッサ20によって評価関数
Jeを最小にするように、所定サンプリング時間毎にフィ
ルタ係数の更新指令が繰り返される。
そこで、適応ディジタルフィルタ18内の各フィルタ
は、その時点で設定されているフィルタ係数によって、
入力する基準信号ｘと係数Wmiとのベクトル演算を行っ
て出力値ymを求め、この値を駆動信号としてD/A変換器2
1a〜21dを介してラウドスピーカ7a〜7dに夫々出力す
る。
は、その時点で設定されているフィルタ係数によって、
入力する基準信号ｘと係数Wmiとのベクトル演算を行っ
て出力値ymを求め、この値を駆動信号としてD/A変換器2
1a〜21dを介してラウドスピーカ7a〜7dに夫々出力す
る。
これにより、各スピーカ7a〜7dは、入力信号ymに応じ
た制御音（二次音）を発生するから、この発生した音響
出力は予め推定してある伝達関数CLmに対応した車室空
間をスピーカの指向性に基づき伝搬して音場を形成す
る。このため、制御収束後においては、８箇所の観測点
（マイクロホン設置位置）及びその近傍に伝達されるロ
ードノイズと制御音とが干渉して殆ど相殺され、残留騒
音が著しく低減することとなる。
た制御音（二次音）を発生するから、この発生した音響
出力は予め推定してある伝達関数CLmに対応した車室空
間をスピーカの指向性に基づき伝搬して音場を形成す
る。このため、制御収束後においては、８箇所の観測点
（マイクロホン設置位置）及びその近傍に伝達されるロ
ードノイズと制御音とが干渉して殆ど相殺され、残留騒
音が著しく低減することとなる。
このように上記実施例では、互いに相関関係のない複
数の騒音源（サスペンション部材）の振動を騒音状態検
出手段としての振動ピックアップ5a〜5dによって検出
し、そのロードノイズ検出信号x1〜x4を加算器12で加算
して、その加算出力信号を１つの基準信号ｘとして制御
手段としてのコントローラ10に入力するようにしている
ので、コントローラ10で各ロードノイズ検出信号x1〜x4
に対して別個に騒音低減処理を行う必要がなく、演算処
理時間を短縮することができるため、演算処理速度が低
いマイクロプロセッサを適用することができ、低コスト
で広範囲の騒音低減効果を発揮することができる。
数の騒音源（サスペンション部材）の振動を騒音状態検
出手段としての振動ピックアップ5a〜5dによって検出
し、そのロードノイズ検出信号x1〜x4を加算器12で加算
して、その加算出力信号を１つの基準信号ｘとして制御
手段としてのコントローラ10に入力するようにしている
ので、コントローラ10で各ロードノイズ検出信号x1〜x4
に対して別個に騒音低減処理を行う必要がなく、演算処
理時間を短縮することができるため、演算処理速度が低
いマイクロプロセッサを適用することができ、低コスト
で広範囲の騒音低減効果を発揮することができる。
また、上記第１実施例のように、遅延回路D1〜D4でロ
ードノイズ検出信号に最大遅延時間ΔtMAXの伝達系を基
準として残りの伝達系に遅延時間Δt1〜Δt4を与えるこ
とにより、各ロードノイズが受音点に到達する場合の時
間差に対応した基準信号ｘ（ｎ）を得ることができ、受
音点での制御音による騒音低減効果を正確に発揮するこ
とができる。
ードノイズ検出信号に最大遅延時間ΔtMAXの伝達系を基
準として残りの伝達系に遅延時間Δt1〜Δt4を与えるこ
とにより、各ロードノイズが受音点に到達する場合の時
間差に対応した基準信号ｘ（ｎ）を得ることができ、受
音点での制御音による騒音低減効果を正確に発揮するこ
とができる。
なお、上記第１実施例においては、ロードノイズと相
関のある信号を検出する騒音発生状態検出手段として、
サスペンション部材に取付けた振動ピックアップ5a〜5d
によって検出する場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、例えば第３図に示すように、タイ
ヤホイール31の外周面に配設されたタイヤ32の空気圧を
検出する圧電素子等で構成される空気圧センサ33で検出
された空気圧検出信号をドライブシャフト34に形成した
コネクタ35を介して且つスリップリング36を介して取り
出し、これをロードノイズ検出信号x1〜x4としてコント
ローラ10の加算器12に供給するようにしてもよい。
関のある信号を検出する騒音発生状態検出手段として、
サスペンション部材に取付けた振動ピックアップ5a〜5d
によって検出する場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、例えば第３図に示すように、タイ
ヤホイール31の外周面に配設されたタイヤ32の空気圧を
検出する圧電素子等で構成される空気圧センサ33で検出
された空気圧検出信号をドライブシャフト34に形成した
コネクタ35を介して且つスリップリング36を介して取り
出し、これをロードノイズ検出信号x1〜x4としてコント
ローラ10の加算器12に供給するようにしてもよい。
また、上記第１実施例においては、騒音源としてロー
ドノイズ発生源を適用した場合について説明したが、こ
れに限定されるものではなく、エンジンの回転速度に伴
うエンジン騒音、トランスミッションやディファレンシ
ャルギヤ等の動力伝達系の騒音を、これらに相関のある
回転検出信号を基準信号ｘとして加算器12に入力するこ
とにより、騒音低減処理を行うことができる。
ドノイズ発生源を適用した場合について説明したが、こ
れに限定されるものではなく、エンジンの回転速度に伴
うエンジン騒音、トランスミッションやディファレンシ
ャルギヤ等の動力伝達系の騒音を、これらに相関のある
回転検出信号を基準信号ｘとして加算器12に入力するこ
とにより、騒音低減処理を行うことができる。
次に、この発明の第２実施例を第４図及び第５図につ
いて説明する。
いて説明する。
この第２実施例は、車両の風切り音による騒音を低減
するようにしたものである。一般に車両が100km/h以上
で走行する高速走行時には、車体外表面と空気の流れと
による大きな風切り音（又は風音）が発生する。この風
切り音の主発生要因は、ドアミラー後流の渦が車体面で
の圧力変動を起こすことによっていることが、既に本発
明者らの研究により明らかとなっている。この風切り音
の能動型騒音制御を行う場合には、圧力変動現象と相関
関係のある信号を基準信号として得る必要がある。とこ
ろが、圧力変動現象では、音源が空間に拡がっており、
局所毎の圧力変動に相関がないため、これら全部と相関
のある信号を得るのは困難である。
するようにしたものである。一般に車両が100km/h以上
で走行する高速走行時には、車体外表面と空気の流れと
による大きな風切り音（又は風音）が発生する。この風
切り音の主発生要因は、ドアミラー後流の渦が車体面で
の圧力変動を起こすことによっていることが、既に本発
明者らの研究により明らかとなっている。この風切り音
の能動型騒音制御を行う場合には、圧力変動現象と相関
関係のある信号を基準信号として得る必要がある。とこ
ろが、圧力変動現象では、音源が空間に拡がっており、
局所毎の圧力変動に相関がないため、これら全部と相関
のある信号を得るのは困難である。
そこで、第２実施例では、第４図に示すように、車体
３のドア41のドアミラー42の取付部の後方側に垂直方向
に延長するフレーム部材43を設け、このフレーム部材43
によって画成される三角形領域44の外表面に台形状の圧
力センサ45が取付けられている。ここで、圧力センサ45
は、ピエゾ素子をプレート状（又は膜状）に成形したも
のであり、合成樹脂等で形成した枠部材46に装着して三
角形領域44に装着する（又は三角形領域44に装着した鉄
板等の板部材に接着することにより、三角形領域44に弾
性的に固着されている）。また、この実施例ではラウド
スピーカ7a,7bを第４図で点線図示のように圧力センサ4
5より乗員に近い位置に配置する。
３のドア41のドアミラー42の取付部の後方側に垂直方向
に延長するフレーム部材43を設け、このフレーム部材43
によって画成される三角形領域44の外表面に台形状の圧
力センサ45が取付けられている。ここで、圧力センサ45
は、ピエゾ素子をプレート状（又は膜状）に成形したも
のであり、合成樹脂等で形成した枠部材46に装着して三
角形領域44に装着する（又は三角形領域44に装着した鉄
板等の板部材に接着することにより、三角形領域44に弾
性的に固着されている）。また、この実施例ではラウド
スピーカ7a,7bを第４図で点線図示のように圧力センサ4
5より乗員に近い位置に配置する。
次に、上記第２実施例の動作を説明する。圧力センサ
45が面積を持った板状のピエゾ素子で構成されているこ
とにより、ピエゾ素子は、加えられる圧力に応じた電荷
を発生させるので、第５図に示すように、圧力センサ45
の出力（電荷量）をＥとすると、 となり、局所毎に変動する力を面積について積分した
電荷量が得られる。
45が面積を持った板状のピエゾ素子で構成されているこ
とにより、ピエゾ素子は、加えられる圧力に応じた電荷
を発生させるので、第５図に示すように、圧力センサ45
の出力（電荷量）をＥとすると、 となり、局所毎に変動する力を面積について積分した
電荷量が得られる。
したがって、互いに相関のない圧力変動信号を圧力セ
ンサ45上で加算することができ、この圧力センサ45が騒
音発生状態検出手段及び信号集約手段を兼ねることにな
り、この圧力センサ45の出力を基準信号ｘとして第１図
のプロセッサユニット15のA/D変換器16に入力すること
により、風音の能動型騒音制御による低減が可能とな
る。
ンサ45上で加算することができ、この圧力センサ45が騒
音発生状態検出手段及び信号集約手段を兼ねることにな
り、この圧力センサ45の出力を基準信号ｘとして第１図
のプロセッサユニット15のA/D変換器16に入力すること
により、風音の能動型騒音制御による低減が可能とな
る。
また、圧力センサの寸法は、ドアミラー42によって生
じる空気流の渦の大きさ又は渦の間隔と同等以上とする
と、圧力変動情報を無駄なく検出することができる。
じる空気流の渦の大きさ又は渦の間隔と同等以上とする
と、圧力変動情報を無駄なく検出することができる。
次に、この発明の第３実施例を第６図について説明す
る。
る。
この第３実施例は、各車輪から入力されるロードノイ
ズを例えば左右のサスペンション部材を機械的に連結す
る連結部材に、振動ピックアップを設けることにより、
少なくとも２つの互いに相関のないロードノイズを加算
したロードノイズ検出信号を得るようにしたものであ
る。
ズを例えば左右のサスペンション部材を機械的に連結す
る連結部材に、振動ピックアップを設けることにより、
少なくとも２つの互いに相関のないロードノイズを加算
したロードノイズ検出信号を得るようにしたものであ
る。
すなわち、第６図に示すように、前部側及び後部側に
おける左右のサスペンション部材51a及び51b間に取付け
られたロールを抑制するスタビライザ52の略中央部に振
動ピックアップ53が取付けられ、この振動ピックアップ
53から左右のサスペンション部材51F及び51Rの振動が加
算されたロードノイズ検出信号を得るようにし、このロ
ードノイズ検出信号を第２図のコントローラ10の加算器
12に入力して前後輪のロードノイズ信号の和をとるよう
にしている。
おける左右のサスペンション部材51a及び51b間に取付け
られたロールを抑制するスタビライザ52の略中央部に振
動ピックアップ53が取付けられ、この振動ピックアップ
53から左右のサスペンション部材51F及び51Rの振動が加
算されたロードノイズ検出信号を得るようにし、このロ
ードノイズ検出信号を第２図のコントローラ10の加算器
12に入力して前後輪のロードノイズ信号の和をとるよう
にしている。
この第３実施例によると、左右の車輪から伝達される
ロードノイズに相関のある信号をスタピライザ52に設け
た１つの振動ピックアップ53によって検出することがで
きるので、ロードノイズを前述した第１実施例と同様に
低減することができると共に、騒音発生状態検出手段を
半減させることができる効果が得られる。
ロードノイズに相関のある信号をスタピライザ52に設け
た１つの振動ピックアップ53によって検出することがで
きるので、ロードノイズを前述した第１実施例と同様に
低減することができると共に、騒音発生状態検出手段を
半減させることができる効果が得られる。
なお、上記第３実施例においては、連結部材としてス
タビライザ52を適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、各サスペンション部材を支
持するように車体６側に設けられたサブフレーム、クロ
スメンバー等に振動ピックアップ53を装着して左右の車
輪から伝達されるロードノイズに相関のある信号及びデ
ィファレンシャルギヤの歯音に相関のある信号を得るよ
うにしてもよい。
タビライザ52を適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、各サスペンション部材を支
持するように車体６側に設けられたサブフレーム、クロ
スメンバー等に振動ピックアップ53を装着して左右の車
輪から伝達されるロードノイズに相関のある信号及びデ
ィファレンシャルギヤの歯音に相関のある信号を得るよ
うにしてもよい。
また、上記各実施例においては、この発明を車両に適
用した場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、例えば航空機のキャビンのエンジン騒音を低
減する場合や、複数の空調用室外機の回転に起因した室
内騒音を低減させる場合にも適用することができる。
用した場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、例えば航空機のキャビンのエンジン騒音を低
減する場合や、複数の空調用室外機の回転に起因した室
内騒音を低減させる場合にも適用することができる。
さらに、上記各実施例では、複数の騒音源が車室とい
う一種の閉じられた空間の外部にある場合について説明
したが、これに限らず騒音源が閉空間内にある場合にも
この発明を適用し得ることは言うまでもない。
う一種の閉じられた空間の外部にある場合について説明
したが、これに限らず騒音源が閉空間内にある場合にも
この発明を適用し得ることは言うまでもない。
またさらに、上記各実施例においては、適応ディジタ
ルフィルタの係数の更新アルゴリズムとしては、前述し
た時間領域のLSMアルゴリズムに限らず周波数領域のLMS
アルゴリズム等のアルゴリズムを適用することができ
る。
ルフィルタの係数の更新アルゴリズムとしては、前述し
た時間領域のLSMアルゴリズムに限らず周波数領域のLMS
アルゴリズム等のアルゴリズムを適用することができ
る。
以上説明したように、請求項（１）に係る能動型騒音
制御装置によれば、互いに相関のない複数の騒音源で発
生される騒音に相関のある騒音発生状態検出信号を騒音
発生状態検出手段で個別に検出し、これら騒音発生状態
検出信号を信号集約手段で和をとってから制御手段に入
力するように構成されているので、制御手段での演算処
理量を各々の騒音発生状態検出信号について演算処理す
る場合の演算処理量に比較して格段に少なくすることが
でき、信号集約手段から出力される限られた少数の基準
信号によって多数の騒音振動源に起因する騒音又は振動
を広範囲に低減することができると共に、演算能力が低
い処理装置を適用し得るので、製造コストを低減するこ
とができる効果が得られる。
制御装置によれば、互いに相関のない複数の騒音源で発
生される騒音に相関のある騒音発生状態検出信号を騒音
発生状態検出手段で個別に検出し、これら騒音発生状態
検出信号を信号集約手段で和をとってから制御手段に入
力するように構成されているので、制御手段での演算処
理量を各々の騒音発生状態検出信号について演算処理す
る場合の演算処理量に比較して格段に少なくすることが
でき、信号集約手段から出力される限られた少数の基準
信号によって多数の騒音振動源に起因する騒音又は振動
を広範囲に低減することができると共に、演算能力が低
い処理装置を適用し得るので、製造コストを低減するこ
とができる効果が得られる。
しかも、基準信号検出集約手段で、複数の騒音発生状
態信号の和をとる場合に、騒音源と受音点又は評価点ま
での遅延時間の差に応じた時間差を付加して和をとるよ
うにしているので、騒音の聴取者位置で、正確に騒音を
低減することができるという効果が得られる。
態信号の和をとる場合に、騒音源と受音点又は評価点ま
での遅延時間の差に応じた時間差を付加して和をとるよ
うにしているので、騒音の聴取者位置で、正確に騒音を
低減することができるという効果が得られる。
第１図はこの発明の第１実施例を示す概略構成図、第２
図は第１実施例のコントローラの一例を示すブロック
図、第３図は第１実施例に適用し得る騒音発生状態検出
手段の他の変形例を示す断面図、第４図はこの発明の第
２実施例を示す概略構成図、第５図は第２実施例の動作
の説明に供する説明図、第６図はこの発明の第３実施例
を示す斜視図である。 図中、2a,2bは前輪、2c,2dは後輪、３は車体、４はエン
ジン、5a〜5dは振動ピックアップ（騒音発生状態検出手
段）、7a,7bはラウドスピーカ（制御音源）、8a〜8hは
マイクロフォン（残留騒音検出手段）、10はコントロー
ラ、12は加算器（信号集約手段）、15はプロセッサユニ
ット、17はディジタルフィルタ、18は適応ディジタルフ
ィルタ、20はマイクロプロセッサ、33は空気圧センサ
（騒音発生状態検出手段）、45は圧力センサ（騒音発生
状態検出手段兼信号集約手段）、52はスタビライザ（連
結部材）、53は振動ピックアップ（騒音発生状態検出手
段）である。
図は第１実施例のコントローラの一例を示すブロック
図、第３図は第１実施例に適用し得る騒音発生状態検出
手段の他の変形例を示す断面図、第４図はこの発明の第
２実施例を示す概略構成図、第５図は第２実施例の動作
の説明に供する説明図、第６図はこの発明の第３実施例
を示す斜視図である。 図中、2a,2bは前輪、2c,2dは後輪、３は車体、４はエン
ジン、5a〜5dは振動ピックアップ（騒音発生状態検出手
段）、7a,7bはラウドスピーカ（制御音源）、8a〜8hは
マイクロフォン（残留騒音検出手段）、10はコントロー
ラ、12は加算器（信号集約手段）、15はプロセッサユニ
ット、17はディジタルフィルタ、18は適応ディジタルフ
ィルタ、20はマイクロプロセッサ、33は空気圧センサ
（騒音発生状態検出手段）、45は圧力センサ（騒音発生
状態検出手段兼信号集約手段）、52はスタビライザ（連
結部材）、53は振動ピックアップ（騒音発生状態検出手
段）である。
Claims (1)
- 【請求項１】互いに相関関係のない複数Ｍ個の騒音源か
ら伝達される騒音を制御音源から発生させた制御音を干
渉させて低減させるようにした能動型騒音制御装置にお
いて、前記騒音源の騒音発生状態に関する信号を個別に
検出する騒音発生状態検出手段と、該騒音発生状態検出
手段の騒音発生状態検出信号を集約する基準信号検出集
約手段と、観測位置の残留騒音を検出する残留騒音検出
手段と、前記基準信号検出集約手段の出力信号と残留騒
音検出手段の検出信号とに基づいて所定の演算処理を行
って前記制御音を形成する駆動信号を演算し、これを前
記制御音源に出力する制御手段とを備え、前記基準信号
検出集約手段は、各騒音発生状態検出手段からの騒音発
生状態検出信号に対して当該各騒音発生状態検出手段か
ら受音点又は評価点までの遅延時間に応じた時間差を付
加し和をとるように構成されていることを特徴とする能
動型騒音制御装置。
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