JP2798843B2 - 能動型騒音制御装置 - Google Patents
能動型騒音制御装置Info
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- JP2798843B2 JP2798843B2 JP4043374A JP4337492A JP2798843B2 JP 2798843 B2 JP2798843 B2 JP 2798843B2 JP 4043374 A JP4043374 A JP 4043374A JP 4337492 A JP4337492 A JP 4337492A JP 2798843 B2 JP2798843 B2 JP 2798843B2
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- Japan
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- signal
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、騒音に対して同振幅、
逆位相の２次音を発生させて騒音を打ち消す能動型騒音
制御装置に関し、特に、参照信号の生成に係るものであ
る。
逆位相の２次音を発生させて騒音を打ち消す能動型騒音
制御装置に関し、特に、参照信号の生成に係るものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】騒音を同振幅、逆位相の波で打ち消す能
動騒音制御は、1930年代にLuegによって行われた先駆的
な研究(USP-2043416,1936年)以降、1950年代にはOlso
n、Conver等によって研究が行われてきた古い技術であ
るといえるが、実際に製品に適用されるようになったの
は比較的最近である。これはディジタルシグナルプロセ
ッサなど制御を可能とするための高速演算素子の出現に
よるところが大きいが、制御アルゴリズムに関する理論
面の整備が進んできていることも挙げられる。
動騒音制御は、1930年代にLuegによって行われた先駆的
な研究(USP-2043416,1936年)以降、1950年代にはOlso
n、Conver等によって研究が行われてきた古い技術であ
るといえるが、実際に製品に適用されるようになったの
は比較的最近である。これはディジタルシグナルプロセ
ッサなど制御を可能とするための高速演算素子の出現に
よるところが大きいが、制御アルゴリズムに関する理論
面の整備が進んできていることも挙げられる。
【０００３】能動騒音制御技術に関する最近の注目すべ
き研究例としては、G.B.B.Chaplinによるもの(例えば公
表特許昭56-501062)とP.A.Nelson/S.J.Elliotによるも
の(例えば、公表特許平1-501344)の２例を挙げることが
出来る。両者の制御方法の違いは、前者の制御が対象と
する騒音の周期性を前提とした「繰返し制御」を用いて
いるのに対して、後者のそれは最急降下法の一種である
ＬＭＳアルゴリズムを用いた適応信号処理を行っている
点にあり、対象騒音は必ずしも周期的であることを要し
ない。
き研究例としては、G.B.B.Chaplinによるもの(例えば公
表特許昭56-501062)とP.A.Nelson/S.J.Elliotによるも
の(例えば、公表特許平1-501344)の２例を挙げることが
出来る。両者の制御方法の違いは、前者の制御が対象と
する騒音の周期性を前提とした「繰返し制御」を用いて
いるのに対して、後者のそれは最急降下法の一種である
ＬＭＳアルゴリズムを用いた適応信号処理を行っている
点にあり、対象騒音は必ずしも周期的であることを要し
ない。
【０００４】このＬＭＳ適応制御アルゴリズムは1960年
代にWidrowによって体系化された方法(例えば、B.Widro
w/P.A.Mantey/B.B.Goode "Adaptive Antenna Systems,
PROCEEDINGS OF THE IEEE, Vol.55, NO.12, DEC 1967)
であるが、汎用性に富むことから能動騒音制御に関する
最近の研究例は、殆どこの制御アルゴリズムに依ってい
る。本発明においても、基本的にはこの制御アルゴリズ
ムの使用を前提としているので、前述の公表特許平1-50
1344(P.A.Nelson/S.J.Elliot)を例に取って従来技術の
説明を行う。
代にWidrowによって体系化された方法(例えば、B.Widro
w/P.A.Mantey/B.B.Goode "Adaptive Antenna Systems,
PROCEEDINGS OF THE IEEE, Vol.55, NO.12, DEC 1967)
であるが、汎用性に富むことから能動騒音制御に関する
最近の研究例は、殆どこの制御アルゴリズムに依ってい
る。本発明においても、基本的にはこの制御アルゴリズ
ムの使用を前提としているので、前述の公表特許平1-50
1344(P.A.Nelson/S.J.Elliot)を例に取って従来技術の
説明を行う。
【０００５】図１２は、前述の公表特許に記載されてい
る、複数のラウドスピ−カとマイクロフォンにより自動
車の車室内などの特定の閉空間中を消音する能動騒音制
御装置１２１００を示している。これは、閉空間内の所
定位置の音圧を測定する３個のマイクロフォン１２１２
と各マイクロフォン１２１２位置で１次音（騒音）と２
次音が干渉し合って騒音を低減させるための２次音を出
力する２個のラウドスピ−カ１１、エンジン１２２の回
転に同期した信号１２４を発生する基準信号（参照信
号）発生器１２１５、基準信号１２４を、位相振幅変調
させてスピ−カを駆動する信号１２３を出力してラウド
スピ−カ１２１１を駆動するための１対の適応形フィル
タ１２１４を有する制御回路１２１３で構成されてい
る。また、基準信号発生器１２１５へはエンジン回転信
号（例えば、点火タイミング信号、クランク角センサの
信号等）が入力されており、基準信号発生器１２１５は
時々刻々のエンジン回転周期の整数倍に比例した正弦波
信号を生成している。
る、複数のラウドスピ−カとマイクロフォンにより自動
車の車室内などの特定の閉空間中を消音する能動騒音制
御装置１２１００を示している。これは、閉空間内の所
定位置の音圧を測定する３個のマイクロフォン１２１２
と各マイクロフォン１２１２位置で１次音（騒音）と２
次音が干渉し合って騒音を低減させるための２次音を出
力する２個のラウドスピ−カ１１、エンジン１２２の回
転に同期した信号１２４を発生する基準信号（参照信
号）発生器１２１５、基準信号１２４を、位相振幅変調
させてスピ−カを駆動する信号１２３を出力してラウド
スピ−カ１２１１を駆動するための１対の適応形フィル
タ１２１４を有する制御回路１２１３で構成されてい
る。また、基準信号発生器１２１５へはエンジン回転信
号（例えば、点火タイミング信号、クランク角センサの
信号等）が入力されており、基準信号発生器１２１５は
時々刻々のエンジン回転周期の整数倍に比例した正弦波
信号を生成している。
【０００６】ＬＭＳ適応制御アルゴリズムは、各マイク
ロフォン１２１２位置での音圧の二乗値が最小になるよ
う適応形フィルタ１２１４の係数を時々刻々更新してい
るが、１次音と２次音がうまく干渉しあって騒音低減が
図られるためには、基準信号１２４若しくはその元とな
る参照信号１２１６の中に１次音に対して充分相関性が
高い成分が含まれていなければならない。通常、２つの
信号間の相関性の度合を表す指標としてコヒ−レンスと
呼ばれる０〜１の間の値を取る無次元量が定義されてい
る。厳密な理論解析の結果から、ＬＭＳ適応制御アルゴ
リズムに基づく能動騒音制御システムによる騒音低減量
はこのコヒ−レンスの値で決定されることが分かってい
る。
ロフォン１２１２位置での音圧の二乗値が最小になるよ
う適応形フィルタ１２１４の係数を時々刻々更新してい
るが、１次音と２次音がうまく干渉しあって騒音低減が
図られるためには、基準信号１２４若しくはその元とな
る参照信号１２１６の中に１次音に対して充分相関性が
高い成分が含まれていなければならない。通常、２つの
信号間の相関性の度合を表す指標としてコヒ−レンスと
呼ばれる０〜１の間の値を取る無次元量が定義されてい
る。厳密な理論解析の結果から、ＬＭＳ適応制御アルゴ
リズムに基づく能動騒音制御システムによる騒音低減量
はこのコヒ−レンスの値で決定されることが分かってい
る。
【０００７】図１２に示すような自動車の車室内におけ
る能動騒音制御装置においては、エンジンの回転振動に
伴う騒音が制御対象になっており、エンジン回転信号を
参照信号として供給してこれに同期した正弦波信号を生
成することにより、エンジン騒音成分に対してコヒ−レ
ンスの高い基準信号を得ている。例えば、エンジンが４
サイクル４気筒である場合には、エンジン回転の２倍の
周波数の振動が大きく、一般的にエンジン２次振動と呼
ばれている。この原因は、1/2回転ごとのガス燃焼によ
るガストルク変動とクランクシャフト系のモ−メントの
アンバランスによる慣性トルク変動によるものである。
そして、これが加振トルクとなって車体を振動させ、こ
れが車室内に伝搬されて定在波の騒音を発生させてい
る。従って、この時はクランク角１８０度ごとの回転信
号を参照信号として供給させることにより２次振動騒音
の能動騒音制御が可能となる。
る能動騒音制御装置においては、エンジンの回転振動に
伴う騒音が制御対象になっており、エンジン回転信号を
参照信号として供給してこれに同期した正弦波信号を生
成することにより、エンジン騒音成分に対してコヒ−レ
ンスの高い基準信号を得ている。例えば、エンジンが４
サイクル４気筒である場合には、エンジン回転の２倍の
周波数の振動が大きく、一般的にエンジン２次振動と呼
ばれている。この原因は、1/2回転ごとのガス燃焼によ
るガストルク変動とクランクシャフト系のモ−メントの
アンバランスによる慣性トルク変動によるものである。
そして、これが加振トルクとなって車体を振動させ、こ
れが車室内に伝搬されて定在波の騒音を発生させてい
る。従って、この時はクランク角１８０度ごとの回転信
号を参照信号として供給させることにより２次振動騒音
の能動騒音制御が可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＬＭＳ適応
制御アルゴリズムは、図１２のように単一スペクトルの
騒音のみを消音するだけでなく、複数の騒音スペクトル
が含まれている場合でも、適用可能である。
制御アルゴリズムは、図１２のように単一スペクトルの
騒音のみを消音するだけでなく、複数の騒音スペクトル
が含まれている場合でも、適用可能である。
【０００９】このためには、参照信号の中に各騒音スペ
クトル成分に対して同一周波数で充分コヒ−レンスが高
いスペクトル成分が含まれている必要がある。
クトル成分に対して同一周波数で充分コヒ−レンスが高
いスペクトル成分が含まれている必要がある。
【００１０】前述の公表特許では、基準正弦波信号を生
成する方法としていくつかの方法を提示している。
成する方法としていくつかの方法を提示している。
【００１１】その第１は、エンジン周波数に同期した回
転パルス列を、エンジン周波数を基本周波数とするトラ
ッキングフィルタを通過させて、エンジン回転数の第Ｎ
高調波までを一定の割合で含むような信号に変換するこ
とである。
転パルス列を、エンジン周波数を基本周波数とするトラ
ッキングフィルタを通過させて、エンジン回転数の第Ｎ
高調波までを一定の割合で含むような信号に変換するこ
とである。
【００１２】第２には、エンジン回転数より充分大きい
回転パルス列（例えば１回転１２８パルス）を分周して
複数個の異なる周波数の回転パルス列を生成し、各々の
パルス信号の基本周波数のみ通過させるトラッキングフ
ィルタを通過させて、各フィルタ通過信号を合成させる
方法である。
回転パルス列（例えば１回転１２８パルス）を分周して
複数個の異なる周波数の回転パルス列を生成し、各々の
パルス信号の基本周波数のみ通過させるトラッキングフ
ィルタを通過させて、各フィルタ通過信号を合成させる
方法である。
【００１３】第３には、クロックパルス発生器を用いて
回転パルス列の時間間隔を測定してパルス間隔に等しい
周期の正弦波をディジタルオシレ−タにより生成する方
法である。このように参照信号または基準信号の中に複
数の周波数成分の正弦波信号を含ませることにより、対
応する複数の回転次数成分の騒音スペクトルを同時に消
音できる。
回転パルス列の時間間隔を測定してパルス間隔に等しい
周期の正弦波をディジタルオシレ−タにより生成する方
法である。このように参照信号または基準信号の中に複
数の周波数成分の正弦波信号を含ませることにより、対
応する複数の回転次数成分の騒音スペクトルを同時に消
音できる。
【００１４】ところで、産業用車両、例えば、数トン以
下の中、小型トラックなどにおいては動力源として４〜
６気筒程度のディ−ゼルエンジンが通常用いられている
が、エンジン以外に発電機や油圧ポンプなどの補機類及
びトランスミッションが内蔵されていて、これらが全て
エンジンに同期して回転している。トラックではエンジ
ンは通常キャビンのやや後方に取り付けられており、エ
ンジン自体の振動がボデ−を伝わってキャビン全体を加
振して定在波の騒音を発生させる他に、補機類やトラン
スミッションの回転振動も全てキャビンを加振して騒音
となるため、キャビン室内にはエンジン回転速度に比例
した複数のスペクトル成分からなる騒音で満たされてい
る。そしてまた、その騒音スペクトルの大きさは常にあ
る成分、例えば２次振動成分のみが大きいということは
なく、種々の状況によっても変化する。
下の中、小型トラックなどにおいては動力源として４〜
６気筒程度のディ−ゼルエンジンが通常用いられている
が、エンジン以外に発電機や油圧ポンプなどの補機類及
びトランスミッションが内蔵されていて、これらが全て
エンジンに同期して回転している。トラックではエンジ
ンは通常キャビンのやや後方に取り付けられており、エ
ンジン自体の振動がボデ−を伝わってキャビン全体を加
振して定在波の騒音を発生させる他に、補機類やトラン
スミッションの回転振動も全てキャビンを加振して騒音
となるため、キャビン室内にはエンジン回転速度に比例
した複数のスペクトル成分からなる騒音で満たされてい
る。そしてまた、その騒音スペクトルの大きさは常にあ
る成分、例えば２次振動成分のみが大きいということは
なく、種々の状況によっても変化する。
【００１５】このような機械にあっては、参照信号はエ
ンジン回転次数成分の他にエンジン回転速度に比例して
はいるが必ずしもその基本次数の整数倍ではない周波数
のスペクトル成分も含ませる必要があり、且つまたＬＭ
Ｓ適応制御アルゴリズムの適応性の観点からその各スペ
クトル成分の大きさの比率も状況により可変にすること
が望ましい。
ンジン回転次数成分の他にエンジン回転速度に比例して
はいるが必ずしもその基本次数の整数倍ではない周波数
のスペクトル成分も含ませる必要があり、且つまたＬＭ
Ｓ適応制御アルゴリズムの適応性の観点からその各スペ
クトル成分の大きさの比率も状況により可変にすること
が望ましい。
【００１６】しかしながら、前述したような第１、第２
の例のようにエンジン回転数の基準周波数を有するパル
ス列を生成してこれをトラッキングフィルタを通過させ
て参照信号を得る方法では、以下の問題が有る。
の例のようにエンジン回転数の基準周波数を有するパル
ス列を生成してこれをトラッキングフィルタを通過させ
て参照信号を得る方法では、以下の問題が有る。
【００１７】エンジン回転の基本次数の非整数倍の周波
数のスペクトル成分を消音させるためには、例えば、７
／４倍の周波数のスペクトル成分を消音させるために
は、１回転当たり２８パルスを発生する回路を用意し
て、これを分周して、７／４倍の周波数のスペクトル成
分を含むパルスを生成する。この様に、非整数倍の周波
数を含むパルスを生成するには、大きな数のパルスを作
る必要が有り、困難である。
数のスペクトル成分を消音させるためには、例えば、７
／４倍の周波数のスペクトル成分を消音させるために
は、１回転当たり２８パルスを発生する回路を用意し
て、これを分周して、７／４倍の周波数のスペクトル成
分を含むパルスを生成する。この様に、非整数倍の周波
数を含むパルスを生成するには、大きな数のパルスを作
る必要が有り、困難である。
【００１８】また、参照信号に含まれる各スペクトル成
分の大きさの比率を可変にすることには、配慮がなされ
ていない。前述の例では、複数の周波数の参照信号は、
それぞれ異なるトラッキングフィルタを通過させられた
後、合成されて、スピーカの入力となる。このため、参
照信号に含まれる各スペクトル成分の大きさの比率を可
変にするには、トラッキングフィルタの特性を変えなけ
ればならないので、困難であった。
分の大きさの比率を可変にすることには、配慮がなされ
ていない。前述の例では、複数の周波数の参照信号は、
それぞれ異なるトラッキングフィルタを通過させられた
後、合成されて、スピーカの入力となる。このため、参
照信号に含まれる各スペクトル成分の大きさの比率を可
変にするには、トラッキングフィルタの特性を変えなけ
ればならないので、困難であった。
【００１９】また、第３の方法のように回転パルス列の
時間間隔よりディジタルオシレ−タを用いる方法では、
３角関数を生成するために、プロセッサ内部で、３角関
数を表す級数展開された式を高速演算して、求めている
ため、計算量が多いという問題が有った。このため、複
数個の周波数の正弦波形を同時生成させるにはプロセッ
サにかかる負担が大きくなるという問題があった。
時間間隔よりディジタルオシレ−タを用いる方法では、
３角関数を生成するために、プロセッサ内部で、３角関
数を表す級数展開された式を高速演算して、求めている
ため、計算量が多いという問題が有った。このため、複
数個の周波数の正弦波形を同時生成させるにはプロセッ
サにかかる負担が大きくなるという問題があった。
【００２０】本発明の目的は、簡易に基本次数の非整数
倍の周波数のスペクトル成分を消音できる能動型騒音制
御装置を提供することである。
倍の周波数のスペクトル成分を消音できる能動型騒音制
御装置を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、 騒音に対して同振幅、逆位相の２次音を
発生させて、前記騒音を打ち消す能動型騒音制御装置で
あって、 前記騒音を検出する騒音検出手段と、 評価点で
の騒音に干渉させる２次音を出力する２次音出力手段
と、 前記騒音の発生源の周期運動(振動、回転等)の周波
数に依存する速度信号を検出する検出手段と、 基準波形
データを記憶する記憶手段と、 前記検出手段が検出した
速度信号の値に対して互いに異なる倍率を有する複数の
読み出し速度で、前記記憶手段から前記波形データをそ
れぞれ読み出し、当該互いに周期の異なる複数の基準波
形データを、前記２次音の生成の基準となる参照信号と
して出力する参照信号生成手段と、 前記騒音検出手段が
検出した騒音と、前記参照信号生成手段が出力した参照
信号とに基づいて、前記２次音出力手段への入力信号を
決定する信号処理手段とを有することを特徴とする能動
型騒音制御装置を提供する。
め、本発明は、 騒音に対して同振幅、逆位相の２次音を
発生させて、前記騒音を打ち消す能動型騒音制御装置で
あって、 前記騒音を検出する騒音検出手段と、 評価点で
の騒音に干渉させる２次音を出力する２次音出力手段
と、 前記騒音の発生源の周期運動(振動、回転等)の周波
数に依存する速度信号を検出する検出手段と、 基準波形
データを記憶する記憶手段と、 前記検出手段が検出した
速度信号の値に対して互いに異なる倍率を有する複数の
読み出し速度で、前記記憶手段から前記波形データをそ
れぞれ読み出し、当該互いに周期の異なる複数の基準波
形データを、前記２次音の生成の基準となる参照信号と
して出力する参照信号生成手段と、 前記騒音検出手段が
検出した騒音と、前記参照信号生成手段が出力した参照
信号とに基づいて、前記２次音出力手段への入力信号を
決定する信号処理手段とを有することを特徴とする能動
型騒音制御装置を提供する。
【００２２】
【作用】騒音に対して同振幅、逆位相の２次音を発生さ
せて、前記騒音を打ち消す能動型騒音制御装置におい
て、騒音検出手段は、騒音を検出し、検出手段は、騒音
の発生源の周期運動の周波数に依存する速度信号を検出
する。そして、参照信号生成手段は、検出手段が検出し
た速度信号の値に対して互いに異なる倍率を有する複数
の読み出し速度で、記憶手段から基準波形データをそれ
ぞれ読み出し、当該互いに周期の異なる複数の基準波形
データを参照信号として出力する。そして、信号処理手
段は、騒音検出手段が検出した騒音と、参照信号生成手
段が出力した参照信号とに基づいて、２次音出力手段へ
の入力信号を決定する。そして、２次音出力手段が、評
価点での騒音に干渉させる２次音を出力する。
せて、前記騒音を打ち消す能動型騒音制御装置におい
て、騒音検出手段は、騒音を検出し、検出手段は、騒音
の発生源の周期運動の周波数に依存する速度信号を検出
する。そして、参照信号生成手段は、検出手段が検出し
た速度信号の値に対して互いに異なる倍率を有する複数
の読み出し速度で、記憶手段から基準波形データをそれ
ぞれ読み出し、当該互いに周期の異なる複数の基準波形
データを参照信号として出力する。そして、信号処理手
段は、騒音検出手段が検出した騒音と、参照信号生成手
段が出力した参照信号とに基づいて、２次音出力手段へ
の入力信号を決定する。そして、２次音出力手段が、評
価点での騒音に干渉させる２次音を出力する。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の内容について図面を用いなが
ら詳細に説明する。図１は、代表的な産業用車両である
トラックのキャビン内空間の騒音低減を図るために能動
騒音制御装置を適用した場合の実施例を示している。
ら詳細に説明する。図１は、代表的な産業用車両である
トラックのキャビン内空間の騒音低減を図るために能動
騒音制御装置を適用した場合の実施例を示している。
【００２４】図に示したトラック５０では、動力源とし
て４気筒のディ−ゼルエンジン１がキャビン２後方に取
り付けられており、エンジン１に駆動されて回転する発
電機や油圧ポンプなどの補機類やトランスミッション
（図示せず）が取り付けられている。そして、これらに
よる振動は全てキャビン２を加振して騒音となるため、
キャビン室内にはエンジン回転速度に比例した複数のス
ペクトル成分からなる騒音で満たされている。
て４気筒のディ−ゼルエンジン１がキャビン２後方に取
り付けられており、エンジン１に駆動されて回転する発
電機や油圧ポンプなどの補機類やトランスミッション
（図示せず）が取り付けられている。そして、これらに
よる振動は全てキャビン２を加振して騒音となるため、
キャビン室内にはエンジン回転速度に比例した複数のス
ペクトル成分からなる騒音で満たされている。
【００２５】同図では、キャビン室内の騒音をオペレ−
タの耳元近くに配置した２個のマイクロフォン３、４で
音圧を検出し、２個のスピ−カ５、６で２次音を発生さ
せて消音するシステムが描かれている。１回転４パルス
のパルス信号を発生するタコセンサ７はディ−ゼルエン
ジン１のクランク軸２回転に１回回転する回転軸に取り
付けられておりクランク１回転につき２パルスの信号１
０１が得られる。能動騒音制御を行うためのコントロ−
ルユニット１０は、タコセンサ７の信号入力のためのＦ
／Ｖコンバ−タ１１、Ａ／Ｄ変換器１２、マイクロフォ
ン３、４による測定音圧１０２、１０３の入力のための
Ａ／Ｄ変換器１３、２次音制御信号１０４、１０５によ
りスピ−カ５、６を駆動させるためのＤ／Ａ変換器１
４、パワ−アンプ１５、及びこれらの入力信号を用いて
ＬＭＳ適応制御を実行するプロセッサ部１６で構成され
ている。
タの耳元近くに配置した２個のマイクロフォン３、４で
音圧を検出し、２個のスピ−カ５、６で２次音を発生さ
せて消音するシステムが描かれている。１回転４パルス
のパルス信号を発生するタコセンサ７はディ−ゼルエン
ジン１のクランク軸２回転に１回回転する回転軸に取り
付けられておりクランク１回転につき２パルスの信号１
０１が得られる。能動騒音制御を行うためのコントロ−
ルユニット１０は、タコセンサ７の信号入力のためのＦ
／Ｖコンバ−タ１１、Ａ／Ｄ変換器１２、マイクロフォ
ン３、４による測定音圧１０２、１０３の入力のための
Ａ／Ｄ変換器１３、２次音制御信号１０４、１０５によ
りスピ−カ５、６を駆動させるためのＤ／Ａ変換器１
４、パワ−アンプ１５、及びこれらの入力信号を用いて
ＬＭＳ適応制御を実行するプロセッサ部１６で構成され
ている。
【００２６】ここで、Ｆ／Ｖコンバ−タ１１は時々刻々
の回転パルス信号１０１を入力し、クランク軸の回転速
度に比例したアナログ電圧１０７を出力する。そして、
アナログ電圧１０７はＡ／Ｄ変換器１２を介してディジ
タル電圧１０６に変換され、プロセッサ部１６に入力さ
れている。図２は汎用リニアＩＣ（ＲＣ４１５１）を用
いたＦ／Ｖコンバ−タ１１の回路構成の一例を示してい
る。ＲＣ４１５１は単一電源で動作するＩＣであり、周
辺の抵抗、コンデンサを適当に設定して入力周波数ｆIN
に比例した出力電圧Ｖ0を図に示す式で得ることができ
る。
の回転パルス信号１０１を入力し、クランク軸の回転速
度に比例したアナログ電圧１０７を出力する。そして、
アナログ電圧１０７はＡ／Ｄ変換器１２を介してディジ
タル電圧１０６に変換され、プロセッサ部１６に入力さ
れている。図２は汎用リニアＩＣ（ＲＣ４１５１）を用
いたＦ／Ｖコンバ−タ１１の回路構成の一例を示してい
る。ＲＣ４１５１は単一電源で動作するＩＣであり、周
辺の抵抗、コンデンサを適当に設定して入力周波数ｆIN
に比例した出力電圧Ｖ0を図に示す式で得ることができ
る。
【００２７】次に、図３はプロセッサ部１６の構成の一
例を示している。ここでは、プロセッサ部１６は参照信
号作成用の８ビット程度のシングルチップマイコン２０
と適応制御のための高速積和演算を実行するディジタル
シグナルプロセッサ（ＤＳＰ）３０の２チップで構成さ
れている。マイコン２０にはＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、
ＲＯＭ２３、Ｉ／Ｏポ−ト２４、２５、カウンタ２６な
どで構成されており、一方ＤＳＰ３０はＣＰＵ３１、Ｒ
ＡＭ３２、ＲＯＭ３３、Ｉ／Ｏポ−ト３４、３５、３６
などが内蔵されている。
例を示している。ここでは、プロセッサ部１６は参照信
号作成用の８ビット程度のシングルチップマイコン２０
と適応制御のための高速積和演算を実行するディジタル
シグナルプロセッサ（ＤＳＰ）３０の２チップで構成さ
れている。マイコン２０にはＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、
ＲＯＭ２３、Ｉ／Ｏポ−ト２４、２５、カウンタ２６な
どで構成されており、一方ＤＳＰ３０はＣＰＵ３１、Ｒ
ＡＭ３２、ＲＯＭ３３、Ｉ／Ｏポ−ト３４、３５、３６
などが内蔵されている。
【００２８】図４は、図３のマイコン２０の動作を示し
た図である。図３、図４及び図５を用いてディジタル参
照信号を生成する過程を説明する。図４（ａ）はＲＯＭ
２３内に書き込まれた正弦波の１周期分のデ−タＸiで
ある。これは、正弦波の振幅（Ｙ軸）を８ビット（−１
２７〜１２７）、角度（Ｘ軸）を８ビット（０〜２５
５）に分割した場合であり、波形１周期を３６０度とし
たときＸ軸は３６０／２５６≒１．４°ごととなる。こ
の２５６個の８ビットデ−タ（２５６バイト）はある一
定のタイミングで順次ＣＰＵ２１に読み出されている。
た図である。図３、図４及び図５を用いてディジタル参
照信号を生成する過程を説明する。図４（ａ）はＲＯＭ
２３内に書き込まれた正弦波の１周期分のデ−タＸiで
ある。これは、正弦波の振幅（Ｙ軸）を８ビット（−１
２７〜１２７）、角度（Ｘ軸）を８ビット（０〜２５
５）に分割した場合であり、波形１周期を３６０度とし
たときＸ軸は３６０／２５６≒１．４°ごととなる。こ
の２５６個の８ビットデ−タ（２５６バイト）はある一
定のタイミングで順次ＣＰＵ２１に読み出されている。
【００２９】図４（ｂ）は、ＲＯＭ２３内の正弦波形デ
−タの読み出し速度（時間間隔）をＡ／Ｄ変換器１２か
らＩ／Ｏポ−ト２５を介して得たディジタル電圧１０６
より求めるフロ−チャ−トを示している。まず、ディジ
タル電圧１０６の値Ｖ0がＩ／Ｏポ−ト２５よりＣＰＵ
２１にロ−ドされると読み出し時間間隔ｔRが次式で計
算する。
−タの読み出し速度（時間間隔）をＡ／Ｄ変換器１２か
らＩ／Ｏポ−ト２５を介して得たディジタル電圧１０６
より求めるフロ−チャ−トを示している。まず、ディジ
タル電圧１０６の値Ｖ0がＩ／Ｏポ−ト２５よりＣＰＵ
２１にロ−ドされると読み出し時間間隔ｔRが次式で計
算する。
【００３０】
【数１】ｔR＝Ｂ／Ｖ0 但し、ＢはＲＯＭ２３内に記憶された定数であり、この
値はｔR×２５６が消音したい騒音スペクトルの１周期
になるように予め設定されている。（割算は時間を要す
るので、この時間が許されない場合には、ディジタル電
圧値Ｖに対応するｔRの値をＲＯＭ内に記憶して置きこ
れを読み出すようにしてもよい。）次に、図５は内蔵の
カウンタ２６を用いてＲＯＭデ−タ読み出しの制御をす
るフロ−チャ−トを示している。即ち、カウンタ２６は
独立に作動しており、内蔵のクロックジェネレ−タによ
り発生するクロック信号を計時してその値は時々刻々更
新されている（図５（ａ））。読み出し間隔ｔRがある
時点でセットされると、その時点のカウンタ２６の値ｔ
C＝ＴCがＣＰＵ２１にロ−ドされΔＴC＝ＴC＋ｔRを計
算してＲＡＭ２２内に一時記憶される。カウンタ２６の
値ｔCは常時監視されておりΔＴCと比較されている。そ
してｔC≧ΔＴCとなった時点再びで割込み信号が発生す
る。そして再びその時点のカウンタ２６の値がＣＰＵ２
１にロ−ドされて新たにΔＴCが計算されて同様のこと
が繰り返される。
値はｔR×２５６が消音したい騒音スペクトルの１周期
になるように予め設定されている。（割算は時間を要す
るので、この時間が許されない場合には、ディジタル電
圧値Ｖに対応するｔRの値をＲＯＭ内に記憶して置きこ
れを読み出すようにしてもよい。）次に、図５は内蔵の
カウンタ２６を用いてＲＯＭデ−タ読み出しの制御をす
るフロ−チャ−トを示している。即ち、カウンタ２６は
独立に作動しており、内蔵のクロックジェネレ−タによ
り発生するクロック信号を計時してその値は時々刻々更
新されている（図５（ａ））。読み出し間隔ｔRがある
時点でセットされると、その時点のカウンタ２６の値ｔ
C＝ＴCがＣＰＵ２１にロ−ドされΔＴC＝ＴC＋ｔRを計
算してＲＡＭ２２内に一時記憶される。カウンタ２６の
値ｔCは常時監視されておりΔＴCと比較されている。そ
してｔC≧ΔＴCとなった時点再びで割込み信号が発生す
る。そして再びその時点のカウンタ２６の値がＣＰＵ２
１にロ−ドされて新たにΔＴCが計算されて同様のこと
が繰り返される。
【００３１】一方、割込み信号を受け取ると、ＣＰＵ２
１にはＲＯＭ２３内の正弦波形のディジタルデ−タＸ0
がロ−ドされＩ／Ｏポ−ト２４を介してＤＳＰ３０のＩ
／Ｏポ−ト３４に送出される（図５（ｂ））。そして再
び割込み信号が発生した時点で次のデ−タＸ2がＤＳＰ
３０に送出される。このようにして、正弦波形のディジ
タルデ−タＸ0，Ｘ1，Ｘ2，…，Ｘ255，Ｘ0，…が時々
刻々ＤＳＰ３０に送出され参照信号用として制御に供さ
れる。そして、読み出し間隔ｔRを変化させれば任意の
周波数の騒音成分に対応できる。
１にはＲＯＭ２３内の正弦波形のディジタルデ−タＸ0
がロ−ドされＩ／Ｏポ−ト２４を介してＤＳＰ３０のＩ
／Ｏポ−ト３４に送出される（図５（ｂ））。そして再
び割込み信号が発生した時点で次のデ−タＸ2がＤＳＰ
３０に送出される。このようにして、正弦波形のディジ
タルデ−タＸ0，Ｘ1，Ｘ2，…，Ｘ255，Ｘ0，…が時々
刻々ＤＳＰ３０に送出され参照信号用として制御に供さ
れる。そして、読み出し間隔ｔRを変化させれば任意の
周波数の騒音成分に対応できる。
【００３２】さて、ある時刻にＤＳＰ３０に向けて送出
されたデ−タＸiは、ＣＰＵ３１にロ−ドされ、ＲＡＭ
３２に参照信号Ｘ（ｎ）としてストアされる。ここで、
図６は、ＲＯＭ３３に書き込まれたＬＭＳ適応制御アル
ゴリズムの制御シ−ケンスを示した演算のフロ−チャ−
トである。
されたデ−タＸiは、ＣＰＵ３１にロ−ドされ、ＲＡＭ
３２に参照信号Ｘ（ｎ）としてストアされる。ここで、
図６は、ＲＯＭ３３に書き込まれたＬＭＳ適応制御アル
ゴリズムの制御シ−ケンスを示した演算のフロ−チャ−
トである。
【００３３】まず、ＣＰＵ３１は、適応フィルタの各フ
ィルタ係数Ｗ11、Ｗ12、Ｗ21、Ｗ22、参照信号Ｘ
（ｎ）、Ｘ（ｎ−１）をＲＡＭ３２よりロ−ドして出力
Ｙ1（ｎ）、Ｙ2（ｎ）を次式で演算する（ステップ
１）。
ィルタ係数Ｗ11、Ｗ12、Ｗ21、Ｗ22、参照信号Ｘ
（ｎ）、Ｘ（ｎ−１）をＲＡＭ３２よりロ−ドして出力
Ｙ1（ｎ）、Ｙ2（ｎ）を次式で演算する（ステップ
１）。
【００３４】
【数２】
【００３５】ここで、適応フィルタのタップ数が高々２
タップであるのは参照信号及び出力信号とも単一周波数
であるために他ならない。また、適応フィルタの値は適
当な値、例えば０に初期設定されている。
タップであるのは参照信号及び出力信号とも単一周波数
であるために他ならない。また、適応フィルタの値は適
当な値、例えば０に初期設定されている。
【００３６】演算結果の出力Ｙ1、Ｙ2は図１に示す出力
信号１０４、１０５としてＤ／Ａ変換器１４、パワ−ア
ンプ１５を介してスピ−カ５、６より出力されキャビン
２内の２次制御音となる（ステップ２）。
信号１０４、１０５としてＤ／Ａ変換器１４、パワ−ア
ンプ１５を介してスピ−カ５、６より出力されキャビン
２内の２次制御音となる（ステップ２）。
【００３７】一方、マイクロフォン３、４で測定された
音圧ｅ1、ｅ2（１０２、１０３）はＡ／Ｄ変換器１３を
介してＩ／Ｏポ−ト３５よりＣＰＵ３１に入力されてい
る。（ステップ３）このとき、評価関数Ｊ＝ｅ1 2＋ｅ2 2
とおき、Ｊを最小にするように適応フィルタの各フィル
タ係数を一定のサンプリング間隔で更新していく。これ
はＪを各フィルタ係数で微分したときの極小値で与えら
れる。
音圧ｅ1、ｅ2（１０２、１０３）はＡ／Ｄ変換器１３を
介してＩ／Ｏポ−ト３５よりＣＰＵ３１に入力されてい
る。（ステップ３）このとき、評価関数Ｊ＝ｅ1 2＋ｅ2 2
とおき、Ｊを最小にするように適応フィルタの各フィル
タ係数を一定のサンプリング間隔で更新していく。これ
はＪを各フィルタ係数で微分したときの極小値で与えら
れる。
【００３８】ここで、音圧ｅ1、ｅ2は１次音（騒音）ｄ
1、ｄ2、と２次音の和として次式のように与えられる。
1、ｄ2、と２次音の和として次式のように与えられる。
【００３９】
【数３】
【００４０】但し、Ｃlmjはスピ−カ、マイクロフォン
間の音響伝達係数であり、タップ数ｊで表現している。
数３に数２を代入すると次式が得られる。
間の音響伝達係数であり、タップ数ｊで表現している。
数３に数２を代入すると次式が得られる。
【００４１】
【数４】
【００４２】一般に、ＬＭＳ適応制御アルゴリズムでの
フィルタ係数の更新では、(∂Ｊ/∂Ｗm)を用いて次式で
与えられる。
フィルタ係数の更新では、(∂Ｊ/∂Ｗm)を用いて次式で
与えられる。
【００４３】
【数５】
【００４４】ここで、μは一般に収束係数と呼ばれ適応
の速さに関係している。
の速さに関係している。
【００４５】数４よりＪを求め(∂Ｊ/∂Ｗm)を計算する
と各フィルタ係数の更新式が次式で示される。
と各フィルタ係数の更新式が次式で示される。
【００４６】
【数６】
【００４７】但し、α＝２μである。ＣＰＵ３１は演算
に必要なデ−タを随時ＲＡＭ３２からアクセスして数６
の演算を高速で実行する（ステップ４）。
に必要なデ−タを随時ＲＡＭ３２からアクセスして数６
の演算を高速で実行する（ステップ４）。
【００４８】（ステップ１）〜（ステップ４）の動作は
一定のサンプリング間隔で実行されており、次のサンプ
リング時において再び（ステップ１）に戻り同じ制御シ
−ケンスが実行される。（ここで、マイコン２０による
参照信号作成のサンプリング時間とＤＳＰ３０による適
応フィルタ更新のサンプリング時間は必ずしも同期して
いる必要はない。）図２〜図５に示した実施例は、単一
周波数成分−例えば回転２次振動成分のみに対する能動
騒音制御システムであった。しかしながら、このシステ
ムでは波形デ−タに対して複数個の読み出し速度を用意
することにより、異なる周波数成分を持つ複数の騒音成
分を同時に消音できる。例えば、トラック、建設機械車
両などでは発電機、トランスミッション、油圧ポンプな
ど、エンジンに同期して回転している要素により発生す
る騒音のレベルが大きいという特徴を持つ。これらはエ
ンジンの回転速度が変化すればこれらの被駆動要素の回
転速度も変化するが、その回転数比は一定であり、騒音
の周波数比も一定である。従って、数１で示した波形デ
−タの読み出し間隔ｔRの計算式において、その周波数
比に応じて定数Ａの値を設定すればエンジンの回転周波
数に対して任意の倍周信号を得ることができる。
一定のサンプリング間隔で実行されており、次のサンプ
リング時において再び（ステップ１）に戻り同じ制御シ
−ケンスが実行される。（ここで、マイコン２０による
参照信号作成のサンプリング時間とＤＳＰ３０による適
応フィルタ更新のサンプリング時間は必ずしも同期して
いる必要はない。）図２〜図５に示した実施例は、単一
周波数成分−例えば回転２次振動成分のみに対する能動
騒音制御システムであった。しかしながら、このシステ
ムでは波形デ−タに対して複数個の読み出し速度を用意
することにより、異なる周波数成分を持つ複数の騒音成
分を同時に消音できる。例えば、トラック、建設機械車
両などでは発電機、トランスミッション、油圧ポンプな
ど、エンジンに同期して回転している要素により発生す
る騒音のレベルが大きいという特徴を持つ。これらはエ
ンジンの回転速度が変化すればこれらの被駆動要素の回
転速度も変化するが、その回転数比は一定であり、騒音
の周波数比も一定である。従って、数１で示した波形デ
−タの読み出し間隔ｔRの計算式において、その周波数
比に応じて定数Ａの値を設定すればエンジンの回転周波
数に対して任意の倍周信号を得ることができる。
【００４９】図７は複数の騒音スペクトルを同時消音さ
せる能動騒音制御システムとして、４気筒ディ−ゼルエ
ンジンの回転２次、４次成分、及び被駆動要素によって
もたらされる回転８次、７／２次成分を同時に消音させ
るシステムを示している。Ａ／Ｄ変換器１２を介して得
たディジタル電圧値Ｖ*はマイコン２０のＣＰＵ２１に
ロ−ドされ（ステップ１１）、ＲＯＭ内の正弦波形のデ
−タ読み出しの時間間隔が次式で求められる。
せる能動騒音制御システムとして、４気筒ディ−ゼルエ
ンジンの回転２次、４次成分、及び被駆動要素によって
もたらされる回転８次、７／２次成分を同時に消音させ
るシステムを示している。Ａ／Ｄ変換器１２を介して得
たディジタル電圧値Ｖ*はマイコン２０のＣＰＵ２１に
ロ−ドされ（ステップ１１）、ＲＯＭ内の正弦波形のデ
−タ読み出しの時間間隔が次式で求められる。
【００５０】
【数７】
【００５１】但し、Ａ1、Ａ2、Ａ3、Ａ4は、エンジンの
回転周波数の２倍、４倍、８倍、及び７／２倍の周波数
の正弦波形を作り出すための定数である（ステップ１
２）。
回転周波数の２倍、４倍、８倍、及び７／２倍の周波数
の正弦波形を作り出すための定数である（ステップ１
２）。
【００５２】ある時点において数７で求めた読み出し間
隔ｔR1、ｔR2、ｔR3、ｔR4がセットされると、その時点
のカウンタ２６の値ＴCが求められる。（ステップ１
３）読み出し間隔とカウンタの値からデ−タ読み出しタ
イミングの判定用に次式が演算される。（ステップ１
４）
隔ｔR1、ｔR2、ｔR3、ｔR4がセットされると、その時点
のカウンタ２６の値ＴCが求められる。（ステップ１
３）読み出し間隔とカウンタの値からデ−タ読み出しタ
イミングの判定用に次式が演算される。（ステップ１
４）
【００５３】
【数８】
【００５４】カウンタの値ｔCは時々刻々更新されてお
り、その値はΔＴR1、ΔＴR2、ΔＴR3、ΔＴR4（上の場
合ΔＴR3＜ΔＴR2＜ΔＴR4＜ΔＴR1）と常時比較されて
いる。そして、最初にｔCがΔＴR3に等しいか大きくな
った場合、割込み信号が発生しデ−タＸi（ｉ＝０…２
５５）が順次ロ−ドされ信号列Ｘ３＝{…，X3i，…}が
ＲＡＭ２２にストアされる。一方、その時点のカウンタ
の値ＴC3が読み込まれΔＴR3＝ｔR3＋ＴC3が再設定され
る（ステップ１５）。
り、その値はΔＴR1、ΔＴR2、ΔＴR3、ΔＴR4（上の場
合ΔＴR3＜ΔＴR2＜ΔＴR4＜ΔＴR1）と常時比較されて
いる。そして、最初にｔCがΔＴR3に等しいか大きくな
った場合、割込み信号が発生しデ−タＸi（ｉ＝０…２
５５）が順次ロ−ドされ信号列Ｘ３＝{…，X3i，…}が
ＲＡＭ２２にストアされる。一方、その時点のカウンタ
の値ＴC3が読み込まれΔＴR3＝ｔR3＋ＴC3が再設定され
る（ステップ１５）。
【００５５】同様にして、カウンタの値ｔCはΔＴR2、
ΔＴR4、ΔＴR1の値とも順に比較されていき、各値と等
しいか大きくなった場合にも割込み信号が発生してデ−
タＸiが順次ロ−ドされる。そして、信号列Ｘ２＝{…，
X2i，…}、Ｘ４＝{…，X4i，…}、Ｘ１＝{…，X1i，
…}、が作られＲＡＭ２２にストアされる。そしてその
時点のカウンタの値ＴC2、ＴC4、ＴC1が読み込まれΔＴ
R2＝ｔR2＋ＴC2、ΔＴR4＝ｔR4＋ＴC4、ΔＴR1＝ｔR1＋
ＴC1、が再設定される（ステップ１６〜１８）。一方、
ディジタル電圧値Ｖ*はクランク軸の回転速度変化に応
じて時々刻々更新されているので、一定のタイミングで
Ｖ*を再ロ−ドして再び一連の制御シ−ケンスを行う。
（ステップ１１に戻る）このようにして得られた４つの
信号列はマイコン２０のＩ／Ｏポ−ト２４から送出され
て、ＤＳＰ３０での参照信号として利用されるわけであ
るが、各信号列の出力時間間隔は異なっている。一般に
ディジタルフィルタのサンプリング間隔は入力周波数の
２倍（ナイキスト周波数）あればよい。そこで、最大周
波数であるＸ３（エンジン回転数の８倍）の２倍以上の
一定時間で信号列Χ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４をサンプリン
グし、一定時間間隔の参照信号列Ｓ1＝｛…，S1i，
…，｝、Ｓ2＝{…，S2i，…｝、Ｓ3＝{…，S3i，…}、
Ｓ4＝{…，S4i，…}を求めることを考える。図８は、こ
の一定サンプリング方法を示したフロ−チャ−トであ
る。まず、Ｖ*から一定サンプリング間隔ｔSを求め、次
にｔSがセットされた時点でのカウンタ値ＴCSを読み込
み、読み出しタイミングΔＴS＝ＴCS＋ｔSを演算する。
時々刻々更新されるカウンタの値ｔCとΔＴSは常時比較
されｔC≧ΔＴSとなった時点で割込み信号が発生し、Ｒ
ＡＭ２２内にその時点でストアされていたデ−タX1i、X
2i、X3i、X4iがＣＰＵ２１にロ−ドされ、再び一定時間
間隔の参照信号列S1i、S2i、S3i、S4iとしてＲＡＭ２２
にストアされる。そして、その時点でのカウンタの値Ｔ
CSが読み出されて同様に繰り返される。
ΔＴR4、ΔＴR1の値とも順に比較されていき、各値と等
しいか大きくなった場合にも割込み信号が発生してデ−
タＸiが順次ロ−ドされる。そして、信号列Ｘ２＝{…，
X2i，…}、Ｘ４＝{…，X4i，…}、Ｘ１＝{…，X1i，
…}、が作られＲＡＭ２２にストアされる。そしてその
時点のカウンタの値ＴC2、ＴC4、ＴC1が読み込まれΔＴ
R2＝ｔR2＋ＴC2、ΔＴR4＝ｔR4＋ＴC4、ΔＴR1＝ｔR1＋
ＴC1、が再設定される（ステップ１６〜１８）。一方、
ディジタル電圧値Ｖ*はクランク軸の回転速度変化に応
じて時々刻々更新されているので、一定のタイミングで
Ｖ*を再ロ−ドして再び一連の制御シ−ケンスを行う。
（ステップ１１に戻る）このようにして得られた４つの
信号列はマイコン２０のＩ／Ｏポ−ト２４から送出され
て、ＤＳＰ３０での参照信号として利用されるわけであ
るが、各信号列の出力時間間隔は異なっている。一般に
ディジタルフィルタのサンプリング間隔は入力周波数の
２倍（ナイキスト周波数）あればよい。そこで、最大周
波数であるＸ３（エンジン回転数の８倍）の２倍以上の
一定時間で信号列Χ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４をサンプリン
グし、一定時間間隔の参照信号列Ｓ1＝｛…，S1i，
…，｝、Ｓ2＝{…，S2i，…｝、Ｓ3＝{…，S3i，…}、
Ｓ4＝{…，S4i，…}を求めることを考える。図８は、こ
の一定サンプリング方法を示したフロ−チャ−トであ
る。まず、Ｖ*から一定サンプリング間隔ｔSを求め、次
にｔSがセットされた時点でのカウンタ値ＴCSを読み込
み、読み出しタイミングΔＴS＝ＴCS＋ｔSを演算する。
時々刻々更新されるカウンタの値ｔCとΔＴSは常時比較
されｔC≧ΔＴSとなった時点で割込み信号が発生し、Ｒ
ＡＭ２２内にその時点でストアされていたデ−タX1i、X
2i、X3i、X4iがＣＰＵ２１にロ−ドされ、再び一定時間
間隔の参照信号列S1i、S2i、S3i、S4iとしてＲＡＭ２２
にストアされる。そして、その時点でのカウンタの値Ｔ
CSが読み出されて同様に繰り返される。
【００５６】次に、ＲＡＭ２２にストアされたデ−タは
ＣＰＵ２１に再びロ−ドされＩ／Ｏポ−ト２４よりＤＳ
Ｐ３０のＩ／Ｏポ−ト３４に向けて送出される。そして
ＣＰＵ３１を介してＲＡＭ３２に一時的にストアされ
る。これらは各参照信号列Ｓk(ｋ=１〜４)として所定の
サンプリング時間でＣＰＵにロ−ドされ、各々２タップ
の適応フィルタ係数Ｗkim(ｋ＝１〜４、ｍ＝０，１）に
よりＳk（ｎ）との積和演算が実行され、各出力ｙkm(n)
が次式のように得られる。
ＣＰＵ２１に再びロ−ドされＩ／Ｏポ−ト２４よりＤＳ
Ｐ３０のＩ／Ｏポ−ト３４に向けて送出される。そして
ＣＰＵ３１を介してＲＡＭ３２に一時的にストアされ
る。これらは各参照信号列Ｓk(ｋ=１〜４)として所定の
サンプリング時間でＣＰＵにロ−ドされ、各々２タップ
の適応フィルタ係数Ｗkim(ｋ＝１〜４、ｍ＝０，１）に
よりＳk（ｎ）との積和演算が実行され、各出力ｙkm(n)
が次式のように得られる。
【００５７】
【数９】
【００５８】但し、ｍ＝１、２でありスピ−カ番号を示
す。上式で得られた各出力ｙkm(n)は添字ｍごとに添字
ｋについて加算される。
す。上式で得られた各出力ｙkm(n)は添字ｍごとに添字
ｋについて加算される。
【００５９】
【数１０】
【００６０】そして出力Ｙ1、Ｙ2がロ−パスフィルタ、
パワ−アンプ等を介してスピ−カより２次音として出力
される。マイクロフォンで測定された音圧ｅ1、ｅ2を最
小にするよう２次音を生成させるＬＭＳ適応制御のアル
ゴリズムは図６における制御シ−ケンスと基本的には第
１の実施例の場合と同じである次に、図８に示すサンプ
リング方法では複数の参照信号系列に対して各々独立に
適応フィルタを動作させていた。これに対して、図９で
は生成した複数の信号列（ここでは基準信号と呼ぶ）を
加算して１個の参照信号を作成してこれに対してのみ適
応フィルタを動作させる方式を示している。即ち、図８
の場合と同様に一定時間サンプリングで得た基準信号S1
i、S2i、S3i、S4iからこれらの加算平均を次式で時々刻
々求める。
パワ−アンプ等を介してスピ−カより２次音として出力
される。マイクロフォンで測定された音圧ｅ1、ｅ2を最
小にするよう２次音を生成させるＬＭＳ適応制御のアル
ゴリズムは図６における制御シ−ケンスと基本的には第
１の実施例の場合と同じである次に、図８に示すサンプ
リング方法では複数の参照信号系列に対して各々独立に
適応フィルタを動作させていた。これに対して、図９で
は生成した複数の信号列（ここでは基準信号と呼ぶ）を
加算して１個の参照信号を作成してこれに対してのみ適
応フィルタを動作させる方式を示している。即ち、図８
の場合と同様に一定時間サンプリングで得た基準信号S1
i、S2i、S3i、S4iからこれらの加算平均を次式で時々刻
々求める。
【００６１】
【数１１】
【００６２】そして時々刻々得た｛…，SAi，…｝はＲ
ＡＭ２２にストアされ、その後デ−タはＣＰＵ２１に再
びロ−ドされてＤＳＰ３０に向けて送出される。そし
て、ＤＳＰ３０では参照信号列として適応フィルタＷ
A1i、ＷA2i（この場合適応フィルタのタップ数は参照信
号に含まれる周波数成分を全て表現できるだけの長さに
設定されていなければならない）によってフィルタリン
グされ、スピ−カへの出力信号が次式のように求められ
る。
ＡＭ２２にストアされ、その後デ−タはＣＰＵ２１に再
びロ−ドされてＤＳＰ３０に向けて送出される。そし
て、ＤＳＰ３０では参照信号列として適応フィルタＷ
A1i、ＷA2i（この場合適応フィルタのタップ数は参照信
号に含まれる周波数成分を全て表現できるだけの長さに
設定されていなければならない）によってフィルタリン
グされ、スピ−カへの出力信号が次式のように求められ
る。
【００６３】
【数１２】
【００６４】数１１においては、サンプリング信号S
1i、S2i、S3i、S4iを単純加算平均により参照信号を求
めていた。トラックのキャビン内騒音のように参照信号
の中に複数周波数の正弦波が含まれているときには、各
参照信号成分の振幅の大きさの比によっても対応する各
騒音スペクトルの消音量も影響される。そこで、図１０
ではこれらの各基準信号の間で重み付け平均して参照信
号を作成し、その重みの比率をエンジンの運転条件に応
じて可変にした場合を示している。この場合、数１１は
次式のように書き直される。
1i、S2i、S3i、S4iを単純加算平均により参照信号を求
めていた。トラックのキャビン内騒音のように参照信号
の中に複数周波数の正弦波が含まれているときには、各
参照信号成分の振幅の大きさの比によっても対応する各
騒音スペクトルの消音量も影響される。そこで、図１０
ではこれらの各基準信号の間で重み付け平均して参照信
号を作成し、その重みの比率をエンジンの運転条件に応
じて可変にした場合を示している。この場合、数１１は
次式のように書き直される。
【００６５】
【数１３】
【００６６】但し、ａ1、ａ2、ａ3、ａ4、各基準信号の
重み変数である。
重み変数である。
【００６７】トラック５０にはエンジン回転速度の変化
や制御空間（キャビン内）の音響伝達特性の変化（窓の
開閉や温度、湿度の変化）を検知する手段が備えられて
いる。また、マイコン２０のＲＯＭ２２にはこれらに対
応したａ1、ａ2、ａ3、ａ4、の値がマップとなって書き
込まれている。今、ある特性の変化−例えば、キャビン
のドアが開いたときなど音響伝達特性が大きく変化する
と、騒音スペクトルの各成分の構成比も異なってくる。
このようなとき、例えばドアの開閉状態を何らかのセン
サ（例えば赤外線センサ）で検知し、マイコン２０に信
号を送る。信号を受け取ったコントロ−ラはその状態に
対応する重み変数の値をＲＯＭテ−ブルより選び出し、
変数ａ1、ａ2、ａ3、ａ4の値を変更して数１３の参照信
号作成のための加算演算を実行する。
や制御空間（キャビン内）の音響伝達特性の変化（窓の
開閉や温度、湿度の変化）を検知する手段が備えられて
いる。また、マイコン２０のＲＯＭ２２にはこれらに対
応したａ1、ａ2、ａ3、ａ4、の値がマップとなって書き
込まれている。今、ある特性の変化−例えば、キャビン
のドアが開いたときなど音響伝達特性が大きく変化する
と、騒音スペクトルの各成分の構成比も異なってくる。
このようなとき、例えばドアの開閉状態を何らかのセン
サ（例えば赤外線センサ）で検知し、マイコン２０に信
号を送る。信号を受け取ったコントロ−ラはその状態に
対応する重み変数の値をＲＯＭテ−ブルより選び出し、
変数ａ1、ａ2、ａ3、ａ4の値を変更して数１３の参照信
号作成のための加算演算を実行する。
【００６８】なお、能動型騒音制御装置において、上記
の実施例とは異なって、複数のフィルタを有することと
して、波形出力手段は、前記速度信号の値に応じて前記
波形デ−タを読みだす際に、複数の、異なる倍率を有す
る読み出し速度で読み出しを行い、複数個の波形データ
を同時に出力して、それぞれを異なるフィルタに入力し
て、複数の周期の異なる参照信号を出力し、出力された
ものを加算することとしてもよい。
の実施例とは異なって、複数のフィルタを有することと
して、波形出力手段は、前記速度信号の値に応じて前記
波形デ−タを読みだす際に、複数の、異なる倍率を有す
る読み出し速度で読み出しを行い、複数個の波形データ
を同時に出力して、それぞれを異なるフィルタに入力し
て、複数の周期の異なる参照信号を出力し、出力された
ものを加算することとしてもよい。
【００６９】また、能動型騒音制御装置において、速度
信号を電圧信号に変換することはしないで、速度信号と
して、パルス信号を用い、参照信号検出手段は、前記パ
ルス信号の時間間隔を直接、検出して、その時間間隔に
応じて、前記波形デ−タの読み出し速度を可変させるこ
ととしてもよい。
信号を電圧信号に変換することはしないで、速度信号と
して、パルス信号を用い、参照信号検出手段は、前記パ
ルス信号の時間間隔を直接、検出して、その時間間隔に
応じて、前記波形デ−タの読み出し速度を可変させるこ
ととしてもよい。
【００７０】また、騒音を打ち消す能動型騒音コントロ
ーラユニットとして、速度信号を入力されて、参照信号
を出力する参照信号検出手段と、検出された前記騒音と
前記参照信号とより、前記２次音を決定する信号処理手
段とを有し、前記参照信号検出手段は、基準となる波形
デ−タを記憶する記憶手段と、前記速度信号の値に応じ
て前記波形デ−タの読み出し速度を可変させて、前記波
形デ−タを読み出して、参照信号として出力する波形出
力手段とを有することとし、マイク、スピーカ、センサ
を任意に組合せることもできる。
ーラユニットとして、速度信号を入力されて、参照信号
を出力する参照信号検出手段と、検出された前記騒音と
前記参照信号とより、前記２次音を決定する信号処理手
段とを有し、前記参照信号検出手段は、基準となる波形
デ−タを記憶する記憶手段と、前記速度信号の値に応じ
て前記波形デ−タの読み出し速度を可変させて、前記波
形デ−タを読み出して、参照信号として出力する波形出
力手段とを有することとし、マイク、スピーカ、センサ
を任意に組合せることもできる。
【００７１】ところで、図１に示したようなトラックの
キャビン内騒音はエンジンの振動がボディを伝達してパ
ネルなどキャビン内のある部分を加振して発生する振動
放射音である。従って、騒音低減方法としては発生した
騒音をスピ−カなどの２次音を用いて打ち消すのではな
く、エンジンから伝わる振動と同振幅、逆位相の振動を
パネルに与えて振動放射音そのものの発生を抑える方法
も考えられる。図１１は、そのような能動的加振による
振動放射音の消音制御方法について示した図である。タ
コセンサ７によるエンジン回転信号の検出、マイク３、
４によるキャビン内音圧信号の検出、及びコントロ−ル
ユニット１０の構成などは図１に示したものと同じであ
るが、スピ−カ５、６に変わりキャビン２の適当な位置
に加振用アクチュエ−タ５５、５６が取り付けられてい
る。アクチュエ−タ５５、５６はマイク５、６による検
出音圧が最小になるようにＬＭＳ適応制御アルゴリズム
によってコントロ−ルユニット１０で制御されている。
キャビン内騒音はエンジンの振動がボディを伝達してパ
ネルなどキャビン内のある部分を加振して発生する振動
放射音である。従って、騒音低減方法としては発生した
騒音をスピ−カなどの２次音を用いて打ち消すのではな
く、エンジンから伝わる振動と同振幅、逆位相の振動を
パネルに与えて振動放射音そのものの発生を抑える方法
も考えられる。図１１は、そのような能動的加振による
振動放射音の消音制御方法について示した図である。タ
コセンサ７によるエンジン回転信号の検出、マイク３、
４によるキャビン内音圧信号の検出、及びコントロ−ル
ユニット１０の構成などは図１に示したものと同じであ
るが、スピ−カ５、６に変わりキャビン２の適当な位置
に加振用アクチュエ−タ５５、５６が取り付けられてい
る。アクチュエ−タ５５、５６はマイク５、６による検
出音圧が最小になるようにＬＭＳ適応制御アルゴリズム
によってコントロ−ルユニット１０で制御されている。
【００７２】以上、４気筒ディ−ゼルエンジンで駆動さ
れる産業用車両の代表例であるトラックを例に取り、そ
のキャビン内の騒音を能動的に消音するシステムについ
て図を用いて説明した。この能動騒音制御装置は、その
性格上汎用的な技術であることから、これに限定される
ものではなく、乗用車、油圧ショベルなど建設機械、そ
の他エンジンやモ−タなど回転機械を有し、これによっ
て騒音が発生する空間を消音させる場合にはいつでも適
用可能なものである。
れる産業用車両の代表例であるトラックを例に取り、そ
のキャビン内の騒音を能動的に消音するシステムについ
て図を用いて説明した。この能動騒音制御装置は、その
性格上汎用的な技術であることから、これに限定される
ものではなく、乗用車、油圧ショベルなど建設機械、そ
の他エンジンやモ−タなど回転機械を有し、これによっ
て騒音が発生する空間を消音させる場合にはいつでも適
用可能なものである。
【００７３】以上述べたように、本発明はマイコンのＲ
ＯＭ内に予め記憶された正弦波デ−タをエンジンの回転
速度に応じて読み出し速度を可変にして参照信号として
用いているので、簡便なシステムにて高速且つ高精度な
能動騒音制御を実現できる。
ＯＭ内に予め記憶された正弦波デ−タをエンジンの回転
速度に応じて読み出し速度を可変にして参照信号として
用いているので、簡便なシステムにて高速且つ高精度な
能動騒音制御を実現できる。
【００７４】また、ＲＯＭデ−タの読み出し速度を複数
個用意して複数の参照信号を同時生成することにより、
複数のスペクトルよりなる騒音を同時に消音できる。ま
た、これら複数の参照信号を加算して１つの参照信号と
することにより、複数スペクトル騒音の能動騒音制御を
簡便なシステムにて実現できる。また、音響伝達特性が
大きく変化して騒音スペクトルの各成分の構成比が異な
ってきた場合でも信号加算時の各信号に対する重み付け
を可変にするようなシステムとすることにより速やかに
消音させることが可能である。
個用意して複数の参照信号を同時生成することにより、
複数のスペクトルよりなる騒音を同時に消音できる。ま
た、これら複数の参照信号を加算して１つの参照信号と
することにより、複数スペクトル騒音の能動騒音制御を
簡便なシステムにて実現できる。また、音響伝達特性が
大きく変化して騒音スペクトルの各成分の構成比が異な
ってきた場合でも信号加算時の各信号に対する重み付け
を可変にするようなシステムとすることにより速やかに
消音させることが可能である。
【００７５】なお、本発明においては、記憶させておく
正弦波のデータは、１周期分に限らず、半周期分、２周
期分等でも良い。
正弦波のデータは、１周期分に限らず、半周期分、２周
期分等でも良い。
【００７６】また、スピーカについては、騒音制御用に
専用のものを設けなくても、例えば、オーディオ用のも
のを兼用させることとしても良い。
専用のものを設けなくても、例えば、オーディオ用のも
のを兼用させることとしても良い。
【００７７】
【発明の効果】本発明によれば、簡易に基本次数の非整
数倍の周波数のスペクトル成分を消音できる能動型騒音
制御装置を提供できる。
数倍の周波数のスペクトル成分を消音できる能動型騒音
制御装置を提供できる。
【図１】能動騒音制御装置の全体構成図
【図２】Ｆ／Ｖコンバ−タの回路構成図
【図３】プロセッサ部の構成図
【図４】マイコンの動作図
【図５】ＲＯＭデ−タの読み出し方法の説明図
【図６】適応制御の制御シ−ケンス図
【図７】複数スペクトル消音時のＲＯＭ読み出し方法の
説明図
説明図
【図８】複数スペクトル消音時の一定サンプリング方法
の説明図
の説明図
【図９】信号加算による参照信号作成方法の説明図
【図１０】重み付け加算による参照信号作成方法の説明
図
図
【図１１】能動的加振による振動放射音の消音制御の説
明図
明図
【図１２】従来の能動騒音制御装置のブロック図
１…エンジン、２…キャビン、３、４…マイクロフォ
ン、５、６…スピ−カ ７…タコセンサ、１０…コントロ−ルユニット、１１…
Ｆ／Ｖコンバ−タ、１２、１３…Ａ／Ｄ変換器、１４…
Ｄ／Ａ変換器、１５…パワ−アンプ、１６…プロセッサ
部、１０１…クランク回転信号、１０２、１０３…マイ
ク音圧 １０４、１０５…２次音制御信号、１０６…ディジタル
電圧
ン、５、６…スピ−カ ７…タコセンサ、１０…コントロ−ルユニット、１１…
Ｆ／Ｖコンバ−タ、１２、１３…Ａ／Ｄ変換器、１４…
Ｄ／Ａ変換器、１５…パワ−アンプ、１６…プロセッサ
部、１０１…クランク回転信号、１０２、１０３…マイ
ク音圧 １０４、１０５…２次音制御信号、１０６…ディジタル
電圧
Claims (3)
- 【請求項１】騒音に対して同振幅、逆位相の２次音を発
生させて、前記騒音を打ち消す能動型騒音制御装置であ
って、 前記騒音を検出する騒音検出手段と、 評価点での騒音に干渉させる前記２次音を出力する２次
音出力手段と、 前記騒音の発生源の周期運動の周波数に依存する速度信
号を検出する検出手段と、基準波形データを記憶する記憶手段と、 前記検出手段が検出した速度信号の値に対して互いに異
なる倍率を有する複数の読み出し速度で、前記記憶手段
から前記基準波形データをそれぞれ読み出し、当該互い
に周期の異なる複数の基準波形データを、前記２次音の
生成の基準となる参照信号として出力する参照信号生成
手段と、 前記騒音検出手段が検出した騒音と、前記参照信号生成
手段が出力した参照信号とに基づいて、 前記２次音出力
手段への入力信号を決定する信号処理手段とを有するこ
とを特徴とする能動型騒音制御装置。 - 【請求項２】騒音に対して同振幅、逆位相の２次音を発
生させて、前記騒音を打ち消す能動型騒音制御装置であ
って、 前記騒音を検出する騒音検出手段と、 評価点での騒音に干渉させる前記２次音を出力する２次
音出力手段と、 前記騒音の発生源の周期運動の周波数に依存する速度信
号を検出する検出手段と、 基準波形データを記憶する記憶手段と、 前記検出手段が検出した速度信号の値に対して互いに異
なる倍率を有する複数の読み出し速度で、前記記憶手段
から前記基準波形データをそれぞれ読み出し、当該互い
に周期の異なる複数の基準波形データを加算し、当該加
算波形データを、前記２次音の生成の基準となる参照信
号として出力する参照信号生成手段と、 前記騒音検出手段が検出した騒音と、前記参照信号生成
手段が出力した参照信 号とに基づいて、前記２次音出力
手段への入力信号を決定する信号処理手段とを備える こ
とを特徴とする能動型騒音制御装置。 - 【請求項３】請求項２記載の能動型騒音制御装置であっ
て、 前記基準波形データは、正弦波の波形データであり、 前記参照信号生成手段は、前記記憶手段から読み出した
各基準波形データの振幅にそれぞれ重み付けして、前記
加算波形データを算出する ことを特徴とする能動型騒音
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4043374A JP2798843B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 能動型騒音制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4043374A JP2798843B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 能動型騒音制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05241583A JPH05241583A (ja) | 1993-09-21 |
| JP2798843B2 true JP2798843B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=12662066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4043374A Expired - Lifetime JP2798843B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 能動型騒音制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2798843B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4568536B2 (ja) | 2004-03-17 | 2010-10-27 | ソニー株式会社 | 測定装置、測定方法、プログラム |
| JP4802929B2 (ja) * | 2006-08-10 | 2011-10-26 | パナソニック株式会社 | 能動騒音低減装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH035255A (ja) * | 1989-06-02 | 1991-01-11 | Nissan Motor Co Ltd | 車両のこもり音低減装置 |
-
1992
- 1992-02-28 JP JP4043374A patent/JP2798843B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05241583A (ja) | 1993-09-21 |
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