JP3273051B2 - 能動型騒音制御装置及び適応的騒音制御方法 - Google Patents
能動型騒音制御装置及び適応的騒音制御方法Info
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- JP3273051B2 JP3273051B2 JP27024191A JP27024191A JP3273051B2 JP 3273051 B2 JP3273051 B2 JP 3273051B2 JP 27024191 A JP27024191 A JP 27024191A JP 27024191 A JP27024191 A JP 27024191A JP 3273051 B2 JP3273051 B2 JP 3273051B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、騒音とそれとは反位相
の制御音とを相互に干渉させて、音響空間内における騒
音を低減させる能動型騒音制御装置に関し、特に、自動
車等の車両内における騒音、例えばエンジン騒音である
「こもり音」等を低減させるに適した能動型騒音制御装
置の改良及びそこで実行される適応的騒音制御方法に関
する。
の制御音とを相互に干渉させて、音響空間内における騒
音を低減させる能動型騒音制御装置に関し、特に、自動
車等の車両内における騒音、例えばエンジン騒音である
「こもり音」等を低減させるに適した能動型騒音制御装
置の改良及びそこで実行される適応的騒音制御方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、騒音源から音響空間内に伝達さ
れる騒音を低減する方法としては、その騒音と位相の反
転する制御音を音響空間内で発生し、もって、相互に干
渉させて騒音を低減する方法が、既に知られ、あるい
は、採用されてている。
れる騒音を低減する方法としては、その騒音と位相の反
転する制御音を音響空間内で発生し、もって、相互に干
渉させて騒音を低減する方法が、既に知られ、あるい
は、採用されてている。
【０００３】その例として、例えば論文「マルチプルエ
ラー エル エム エス アルゴリズムと、その音及び
振動の能動的制御への応用 ( A Multiple Error LMSAlg
olithm and Its Application to Active Control of So
und and Vibration)」（アイトリプルイー トランス
オン アコースティック、スピーチ アンドシグナルプ
ロセッシング、ＡＳＳＰ−３５巻、第１０号、１９８７
年 (IEEE TRANS. ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL P
ROCESSING, VOL.ASSP-35, NO.10,October 1987)）、又
は、特表平１−５０１３４４号公報（英国特許出願８６
２４０５３号）等には、音響空間としての乗用車内にお
けるエンジン騒音をエルエム エス（ＬＭＳ）アルゴリ
ズムを利用して低減する能動型振動制御装置及び方法が
紹介されている。
ラー エル エム エス アルゴリズムと、その音及び
振動の能動的制御への応用 ( A Multiple Error LMSAlg
olithm and Its Application to Active Control of So
und and Vibration)」（アイトリプルイー トランス
オン アコースティック、スピーチ アンドシグナルプ
ロセッシング、ＡＳＳＰ−３５巻、第１０号、１９８７
年 (IEEE TRANS. ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL P
ROCESSING, VOL.ASSP-35, NO.10,October 1987)）、又
は、特表平１−５０１３４４号公報（英国特許出願８６
２４０５３号）等には、音響空間としての乗用車内にお
けるエンジン騒音をエルエム エス（ＬＭＳ）アルゴリ
ズムを利用して低減する能動型振動制御装置及び方法が
紹介されている。
【０００４】これらの従来技術における能動型騒音制御
においては、一般に、点火信号などを基に、制御すべき
対象である音波と同一の周波数特性を有する参照信号を
発生する。一方、１個または複数個の騒音検知手段（具
体的には、例えばマイク等）により、音響空間である車
室内での騒音を検知し、前記騒音検知手段で検知される
騒音を打ち消すべく、前記参照信号の振幅と位相をディ
ジタル能動フィルタで制御し、その出力信号によって付
加音発生手段（具体的には、スピーカ等）から制御音を
発生する。これにより、前記付加音発生手段からの制御
音は騒音源から伝達される騒音と相互に干渉し、車室内
での騒音を減少せしめるものである。そして、上述の論
文等には、前記車室内騒音の特性や挙動の詳細な分析
や、前記基準信号の振幅及び位相を制御する方法とし
て、マイクロプロセッサを利用した種々の応用例や制御
アルゴリズムが紹介されている（特に、第１４３０頁、
右欄のＶ．アルゴリズムの変更 ( V. MODIFICATION OF
THE ALGORITHM ) を参照）。
においては、一般に、点火信号などを基に、制御すべき
対象である音波と同一の周波数特性を有する参照信号を
発生する。一方、１個または複数個の騒音検知手段（具
体的には、例えばマイク等）により、音響空間である車
室内での騒音を検知し、前記騒音検知手段で検知される
騒音を打ち消すべく、前記参照信号の振幅と位相をディ
ジタル能動フィルタで制御し、その出力信号によって付
加音発生手段（具体的には、スピーカ等）から制御音を
発生する。これにより、前記付加音発生手段からの制御
音は騒音源から伝達される騒音と相互に干渉し、車室内
での騒音を減少せしめるものである。そして、上述の論
文等には、前記車室内騒音の特性や挙動の詳細な分析
や、前記基準信号の振幅及び位相を制御する方法とし
て、マイクロプロセッサを利用した種々の応用例や制御
アルゴリズムが紹介されている（特に、第１４３０頁、
右欄のＶ．アルゴリズムの変更 ( V. MODIFICATION OF
THE ALGORITHM ) を参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
技術になる能動型騒音制御装置では、前記騒音検知手段
や付加音発生手段の特性、及び、消音制御を行う音響空
間である車室内の音響伝搬特性等が、経年変化や使用状
況などにより、初期値もしくは設計値と異なってしまっ
た場合、所望の消音特性が得られないばかりか、むし
ろ、騒音と同位相の音波を発生してしまい、制御が発散
状態に陥る可能性がある。このような場合は、使用者あ
るいは乗員に不快感を与えないように制御を停止する必
要がある。
技術になる能動型騒音制御装置では、前記騒音検知手段
や付加音発生手段の特性、及び、消音制御を行う音響空
間である車室内の音響伝搬特性等が、経年変化や使用状
況などにより、初期値もしくは設計値と異なってしまっ
た場合、所望の消音特性が得られないばかりか、むし
ろ、騒音と同位相の音波を発生してしまい、制御が発散
状態に陥る可能性がある。このような場合は、使用者あ
るいは乗員に不快感を与えないように制御を停止する必
要がある。
【０００６】また、場合によっては、使用者あるいは乗
員が制御の効果を実感するため、制御オン／オフスイッ
チを設けた場合、同様に、制御を停止することがある。
しかしながら、制御を停止するということは、すなわ
ち、付加出力音を急激にオフすることであり、往々にし
てポップ音と呼ばれる短い耳障りなパルス性のノイズを
発生し、使用者あるいは乗員の気分を害する等の問題点
があった。
員が制御の効果を実感するため、制御オン／オフスイッ
チを設けた場合、同様に、制御を停止することがある。
しかしながら、制御を停止するということは、すなわ
ち、付加出力音を急激にオフすることであり、往々にし
てポップ音と呼ばれる短い耳障りなパルス性のノイズを
発生し、使用者あるいは乗員の気分を害する等の問題点
があった。
【０００７】そこで、本発明は、上述のような従来技術
における問題点に着目してなされたものであり、具体的
には、前記の制御停止時のポップ音の発生をなくし、さ
らには、余分な電子回路等ハードウエアを一切追加せず
に実現可能な能動型騒音制御装置及び方法を提供するこ
とをその目的とするものである。
における問題点に着目してなされたものであり、具体的
には、前記の制御停止時のポップ音の発生をなくし、さ
らには、余分な電子回路等ハードウエアを一切追加せず
に実現可能な能動型騒音制御装置及び方法を提供するこ
とをその目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定音響空間
内で騒音源から伝達される騒音を低減するために、前記
騒音と相関のある基準信号を作成する基準信号作成手段
と、前記音響空間内での騒音を検知する騒音検知手段
と、前記基準信号と騒音検知手段の検知出力値とを取り
込み、前記騒音と音響的に干渉させるべく、基準信号の
振幅と位相とを制御する制御手段と、この振幅と位相と
の制御を受けた基準信号を取り込み騒音低減用付加音を
発生する付加音発生手段とを備え、前記制御手段は、フ
ィルタ係数を適応的に更新させて前記基準信号の振幅と
位相を変化させる適応形ディジタルフィルタ手段を含
み、第１の寄与率係数を持たせた検知手段の検知出力値
と第２の寄与率係数を持たせたフィルタ手段の出力値と
で構成された評価関数を最小にするように、フィルタ手
段のフィルタ係数を適応的に更新させる係数更新アルゴ
リズムを実行する能動型騒音制御装置であって、上記フ
ィルタ係数は、直前のフィルタ係数に対する更新分とし
て、上記第１の寄与率係数を持たせた検出出力値と音響
伝播特性でフィルタリングされた基準信号の値とが乗算
された第１の項と、上記第２の寄与率係数を持たせた出
力値と基準信号とが乗算された第２の項と、を持つもの
とし、前記制御手段は、制御オフ時に、第１の寄与率係
数を零に設定し、第２の寄与率係数を制御オン時である
通常の制御時よりも大きく設定し、この設定した状態で
前記評価関数を最小にするように係数更新アルゴリズム
を実行することを特徴とする能動型騒音制御装置を開示
する。
内で騒音源から伝達される騒音を低減するために、前記
騒音と相関のある基準信号を作成する基準信号作成手段
と、前記音響空間内での騒音を検知する騒音検知手段
と、前記基準信号と騒音検知手段の検知出力値とを取り
込み、前記騒音と音響的に干渉させるべく、基準信号の
振幅と位相とを制御する制御手段と、この振幅と位相と
の制御を受けた基準信号を取り込み騒音低減用付加音を
発生する付加音発生手段とを備え、前記制御手段は、フ
ィルタ係数を適応的に更新させて前記基準信号の振幅と
位相を変化させる適応形ディジタルフィルタ手段を含
み、第１の寄与率係数を持たせた検知手段の検知出力値
と第２の寄与率係数を持たせたフィルタ手段の出力値と
で構成された評価関数を最小にするように、フィルタ手
段のフィルタ係数を適応的に更新させる係数更新アルゴ
リズムを実行する能動型騒音制御装置であって、上記フ
ィルタ係数は、直前のフィルタ係数に対する更新分とし
て、上記第１の寄与率係数を持たせた検出出力値と音響
伝播特性でフィルタリングされた基準信号の値とが乗算
された第１の項と、上記第２の寄与率係数を持たせた出
力値と基準信号とが乗算された第２の項と、を持つもの
とし、前記制御手段は、制御オフ時に、第１の寄与率係
数を零に設定し、第２の寄与率係数を制御オン時である
通常の制御時よりも大きく設定し、この設定した状態で
前記評価関数を最小にするように係数更新アルゴリズム
を実行することを特徴とする能動型騒音制御装置を開示
する。
【０００９】更に本発明は、騒音源からの騒音に相関し
た基準信号を検出し、この基準信号に基づいて騒音低減
用付加音を所定音響空間内で発生し、この付加音と伝達
される騒音を前記音響空間内で音響的に干渉させて騒音
を低減する騒音制御方法であり、さらに、前記音響空間
内で騒音を検出し、第１の寄与率係数を持たせた騒音検
出値に対して、第２の寄与率係数を持たせた前記基準信
号の振幅と位相を変化させるディジタルフィルタの出力
値とで構成された評価関数を最小にするように、フィル
タ係数を適応的に更新させる係数更新アルゴリズムを実
行する適応的騒音制御方法において、上記フィルタ係数
は、直前のフィルタ係数に対する更新分として、上記第
１の寄与率係数を持たせた検出出力値と音響伝播特性で
フィルタリングされた基準信号の値とが乗算された第１
の項と、上記第２の寄与率係数を持たせた出力値と基準
信号とが乗算された第２の項と、を持つものとし、制御
オフ時には、第１の寄与率係数を零に設定し、第２の寄
与率係数を制御オン時である通常の制御時よりも大きく
設定し、この設定状態のもとで前記評価関数を最小にす
るように係数更新アルゴリズムを実行することを特徴と
する適応的騒音制御方法を開示する。
た基準信号を検出し、この基準信号に基づいて騒音低減
用付加音を所定音響空間内で発生し、この付加音と伝達
される騒音を前記音響空間内で音響的に干渉させて騒音
を低減する騒音制御方法であり、さらに、前記音響空間
内で騒音を検出し、第１の寄与率係数を持たせた騒音検
出値に対して、第２の寄与率係数を持たせた前記基準信
号の振幅と位相を変化させるディジタルフィルタの出力
値とで構成された評価関数を最小にするように、フィル
タ係数を適応的に更新させる係数更新アルゴリズムを実
行する適応的騒音制御方法において、上記フィルタ係数
は、直前のフィルタ係数に対する更新分として、上記第
１の寄与率係数を持たせた検出出力値と音響伝播特性で
フィルタリングされた基準信号の値とが乗算された第１
の項と、上記第２の寄与率係数を持たせた出力値と基準
信号とが乗算された第２の項と、を持つものとし、制御
オフ時には、第１の寄与率係数を零に設定し、第２の寄
与率係数を制御オン時である通常の制御時よりも大きく
設定し、この設定状態のもとで前記評価関数を最小にす
るように係数更新アルゴリズムを実行することを特徴と
する適応的騒音制御方法を開示する。
【００１０】
【作用】本発明によれば、制御オフ時には、評価関数の
うちの基準信号の振幅と位相を変化させるフィルタの出
力値のみを寄与させると共に、その寄与率係数を通常の
制御時よりも大きくして前記評価関数を最小にするよう
に係数更新アルゴリズムを実行する。
うちの基準信号の振幅と位相を変化させるフィルタの出
力値のみを寄与させると共に、その寄与率係数を通常の
制御時よりも大きくして前記評価関数を最小にするよう
に係数更新アルゴリズムを実行する。
【００１１】より具体的には、本発明の一実施例になる
評価関数Ｊを最小にするような制御アルゴリズム、フィ
ルタードＸ−ＬＭＳアルゴリズムによれば、基準信号の
振幅と位相を制御するための出力用適応ディジタルフィ
ルタの出力ｙm(n)は、以下の式［数１］のように表わさ
れる。
評価関数Ｊを最小にするような制御アルゴリズム、フィ
ルタードＸ−ＬＭＳアルゴリズムによれば、基準信号の
振幅と位相を制御するための出力用適応ディジタルフィ
ルタの出力ｙm(n)は、以下の式［数１］のように表わさ
れる。
【数１】 なお、ここで、前記出力用適応ディジタルフィルタの係
数Ｗmi（ｉ；フィルタの次数）を適応的に更新するが、
その更新方法は以下の式［数２］による。
数Ｗmi（ｉ；フィルタの次数）を適応的に更新するが、
その更新方法は以下の式［数２］による。
【数２】 ここに、 α ；最急降下法の収束係数 ｎ ；離散化時刻（サンプリング時刻） Ｗmi(n) ；ｍ番目の出力用ディジタルフィルタのｉ番目
のタップの係数の時刻ｎに於ける値 ｘ(n) ；時刻ｎに於ける基準信号 Ｒlm(n) ；音響伝達特性でフィルタリングされた基準信
号ｘ(n)の時刻ｎに於ける値 である。
のタップの係数の時刻ｎに於ける値 ｘ(n) ；時刻ｎに於ける基準信号 Ｒlm(n) ；音響伝達特性でフィルタリングされた基準信
号ｘ(n)の時刻ｎに於ける値 である。
【００１２】制御を停止する時は、上記の式〔数２〕に
対し、全てのｌ、ｍに関して、重み係数である寄与率係
数をｐl＝０、ｑm＝（所定値）として通常制御と同じよ
うに出力用適応ディジタルフィルタの更新を行う。すな
わち、上記の式〔数２〕において、フィルタの係数Ｗmi
の更新量すなわち変化分を計算しているため、上記のよ
うに重み係数を設定すると、上記の式〔数２〕は以下の
式〔数３〕のようになる。
対し、全てのｌ、ｍに関して、重み係数である寄与率係
数をｐl＝０、ｑm＝（所定値）として通常制御と同じよ
うに出力用適応ディジタルフィルタの更新を行う。すな
わち、上記の式〔数２〕において、フィルタの係数Ｗmi
の更新量すなわち変化分を計算しているため、上記のよ
うに重み係数を設定すると、上記の式〔数２〕は以下の
式〔数３〕のようになる。
【数３】 この式〔数３〕に基づいて繰り返し計算を行い、フィル
タ係数を更新してゆくと、出力ｙm(n)が指数関数的に減
少し、もって、緩慢な出力の変化を、余分な電子回路等
ハードウエアを一切追加せずに、簡単に得ることが出来
る。このようにして、出力のポップ音の発生を抑制する
ことが可能になる。
タ係数を更新してゆくと、出力ｙm(n)が指数関数的に減
少し、もって、緩慢な出力の変化を、余分な電子回路等
ハードウエアを一切追加せずに、簡単に得ることが出来
る。このようにして、出力のポップ音の発生を抑制する
ことが可能になる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例の詳細について、添
付の図面を参照しながら説明する。先ず、図２には、本
発明を適用した能動型騒音制御システムの構成が示され
ている。この実施例は、本発明を自動車、特に、乗用車
に適用した一例であり、音響空間である車室内にはエン
ジンの回転に伴う振動騒音が伝達され、いわゆる「こも
り音」騒音となる。そして、この能動型騒音制御システ
ムは、この「こもり音」騒音を低減するものである。
付の図面を参照しながら説明する。先ず、図２には、本
発明を適用した能動型騒音制御システムの構成が示され
ている。この実施例は、本発明を自動車、特に、乗用車
に適用した一例であり、音響空間である車室内にはエン
ジンの回転に伴う振動騒音が伝達され、いわゆる「こも
り音」騒音となる。そして、この能動型騒音制御システ
ムは、この「こもり音」騒音を低減するものである。
【００１４】図２において、騒音検知手段として、例え
ば、複数個（本実施例ではＬ個）のマイクロフォン２、
２が、音響空間である車室内に、より具体的には車室内
ルーフに取り付けられている。これらマイクロフォン
２、２の出力は、それぞれ、例えばアンチエリアシング
フィルタ等のローパスフィルタ３、３を通して高周波成
分が濾波される。これらの高周波成分が濾波された信号
は、複数個のＡ／Ｄコンバータ４に入力され、そこでデ
ジタル値に変換され、残留騒音データｅlとして出力さ
れている。
ば、複数個（本実施例ではＬ個）のマイクロフォン２、
２が、音響空間である車室内に、より具体的には車室内
ルーフに取り付けられている。これらマイクロフォン
２、２の出力は、それぞれ、例えばアンチエリアシング
フィルタ等のローパスフィルタ３、３を通して高周波成
分が濾波される。これらの高周波成分が濾波された信号
は、複数個のＡ／Ｄコンバータ４に入力され、そこでデ
ジタル値に変換され、残留騒音データｅlとして出力さ
れている。
【００１５】また、騒音制御を行うためには、騒音源か
らの騒音に相関した騒音相関信号、いわゆる、基準信号
が必要である。この基準信号としては、例えば自動車の
車室内の「こもり音」の制御を行う場合には、エンジン
の回転振動、すなわち、エンジン回転信号、または、点
火信号の整数倍の周波数の正弦波信号とすれば良い。本
実施例では、エンジンから点火信号（より具体的には、
例えばエンジン制御装置等から発生される高電圧点火信
号）の発生タイミングを端子２１から取り込み、整形回
路２２でプロセッサが処理し易いように整形している。
らの騒音に相関した騒音相関信号、いわゆる、基準信号
が必要である。この基準信号としては、例えば自動車の
車室内の「こもり音」の制御を行う場合には、エンジン
の回転振動、すなわち、エンジン回転信号、または、点
火信号の整数倍の周波数の正弦波信号とすれば良い。本
実施例では、エンジンから点火信号（より具体的には、
例えばエンジン制御装置等から発生される高電圧点火信
号）の発生タイミングを端子２１から取り込み、整形回
路２２でプロセッサが処理し易いように整形している。
【００１６】一方、騒音の制御を行う制御装置は、例え
ばマイクロプロセッサ５から構成されており、その内部
には機能制御ブロックとしては、適応フィルタ５１が含
まれている。この適応フィルタ５１は、いわゆる出力用
適応ディジタルフィルタである。また、マイクロプロセ
ッサ５は上述の入力信号を取り込んで、いわゆる、能動
騒音制御を行うが、そのアルゴリズム（制御フロー）と
しては、例えばフィルタードＸ−ＬＭＳアルゴリズムが
一般的である。
ばマイクロプロセッサ５から構成されており、その内部
には機能制御ブロックとしては、適応フィルタ５１が含
まれている。この適応フィルタ５１は、いわゆる出力用
適応ディジタルフィルタである。また、マイクロプロセ
ッサ５は上述の入力信号を取り込んで、いわゆる、能動
騒音制御を行うが、そのアルゴリズム（制御フロー）と
しては、例えばフィルタードＸ−ＬＭＳアルゴリズムが
一般的である。
【００１７】上述のマイクロプロセッサ５の適応フィル
タ５１で計算された出力は、次いで、複数個のＤ／Ａコ
ンバータ６に送られ、アナログ量に変換される。これら
のアナログ信号は、それぞれ、出力用スムージングフィ
ルタ７、７を通って滑らかにされた後、さらに、複数個
の増幅器８、８によって増幅され、それぞれの付加音出
力手段である複数個（本実施例では、Ｍ個）のスピーカ
９、９から付加音として出力され、車室内でエンジン騒
音と音響的に干渉することによって制御、すなわち低減
を行う。
タ５１で計算された出力は、次いで、複数個のＤ／Ａコ
ンバータ６に送られ、アナログ量に変換される。これら
のアナログ信号は、それぞれ、出力用スムージングフィ
ルタ７、７を通って滑らかにされた後、さらに、複数個
の増幅器８、８によって増幅され、それぞれの付加音出
力手段である複数個（本実施例では、Ｍ個）のスピーカ
９、９から付加音として出力され、車室内でエンジン騒
音と音響的に干渉することによって制御、すなわち低減
を行う。
【００１８】本発明の能動型騒音制御システムでは、さ
らに、制御のオン／オフの切り換えを行うためのスイッ
チ２３が設けられており、これにより、使用者あるいは
乗員が騒音制御を任意に切り換え、その効果を体感した
り、必要に応じて選択出来るようになっている。
らに、制御のオン／オフの切り換えを行うためのスイッ
チ２３が設けられており、これにより、使用者あるいは
乗員が騒音制御を任意に切り換え、その効果を体感した
り、必要に応じて選択出来るようになっている。
【００１９】図１には、本発明の一実施例になる制御フ
ローが示されており、この図において、ステップ１０１
では、出力用適応ディジタルフィルター５１（以下、Ｗ
フィルタ）の出力を計算する。この出力がマイクロプロ
セッサ５の出力となるわけである。そして、このＷフィ
ルタの出力ｙm(n)は、以下の式〔数４〕で表される。
ローが示されており、この図において、ステップ１０１
では、出力用適応ディジタルフィルター５１（以下、Ｗ
フィルタ）の出力を計算する。この出力がマイクロプロ
セッサ５の出力となるわけである。そして、このＷフィ
ルタの出力ｙm(n)は、以下の式〔数４〕で表される。
【数４】 ここに、 Ｗmi(n) ；ｍ番目のフィルタＷに関し、ｉ番目のタッ
プ係数の時刻ｎにおける値 ｘ(n) ；時刻ｎにおける基準信号 である。消音制御を行う系に関し、検出出力値ｅｌをフ
ィルタ出力値ｙｍが減殺するように構成された以下に表
される〔数５〕の所定の評価関数Ｊを考える。
プ係数の時刻ｎにおける値 ｘ(n) ；時刻ｎにおける基準信号 である。消音制御を行う系に関し、検出出力値ｅｌをフ
ィルタ出力値ｙｍが減殺するように構成された以下に表
される〔数５〕の所定の評価関数Ｊを考える。
【数５】 ここに、 Ｅ｛｝ ；期待値 ｅl ；ｌ番目の騒音検知手段で検知された残留騒音 ｙm ；ｍ番目のＷフィルタの出力 ｐl、ｑm；各値の重み係数である第１、第２の寄与率係
数 である。
数 である。
【００２０】そして、音響空間内における騒音を低減す
る場合、この評価関数Ｊを最小にするよう、いわゆる最
急降下法を用い、上述の基準信号の振幅と位相の制御に
用いられるＷフィルタ５１の係数Ｗmi（ｉ；フィルタの
次数）を適応的に更新する。更新方法は、以下の式〔数
６〕に示す、係数更新アルゴリズムであるフィルタード
Ｘ−ＬＭＳアルゴリズムによる。
る場合、この評価関数Ｊを最小にするよう、いわゆる最
急降下法を用い、上述の基準信号の振幅と位相の制御に
用いられるＷフィルタ５１の係数Ｗmi（ｉ；フィルタの
次数）を適応的に更新する。更新方法は、以下の式〔数
６〕に示す、係数更新アルゴリズムであるフィルタード
Ｘ−ＬＭＳアルゴリズムによる。
【数６】 ここに、 α ；最急降下法の収束係数 ｎ ；離散化時刻（サンプリング時刻） Ｗmi(n) ；ｍ番目のＷフィルタに関し、ｉ番目のタッ
プ係数の時刻ｎにおける値 ｘ(n) ；時刻ｎにおける基準信号 Ｒlm(n) ；音響伝搬特性でフィルタリングされた基準
信号ｘ(n)の時刻ｎにおける値 である。
プ係数の時刻ｎにおける値 ｘ(n) ；時刻ｎにおける基準信号 Ｒlm(n) ；音響伝搬特性でフィルタリングされた基準
信号ｘ(n)の時刻ｎにおける値 である。
【００２１】ところで、本発明によれば、例えば制御の
発散状態（例えば、騒音検知手段であるマイクロフォン
や付加音発生手段であるスピーカの特性、さらには、音
響空間である車室内の音響伝搬特性等が、経年変化や使
用状況などにより、初期値もしくは設計値とは異なって
しまった場合、所望の消音特性が得られないばかりか、
むしろ、騒音と同位相の音波を発生してしまう状態）が
検出された場合、あるいは、上記の切り換え用スイッチ
２３がオフになっていると判断された場合等、ステップ
１０２では、出力停止の判断が行われる。その結果、出
力停止が必要と判断された場合には、フローはステップ
１０３に進む。そうでない場合（すなわち、出力停止が
不必要と判断された場合）にはステップ１０４に進み、
前述のＷフィルタの更新を行う。
発散状態（例えば、騒音検知手段であるマイクロフォン
や付加音発生手段であるスピーカの特性、さらには、音
響空間である車室内の音響伝搬特性等が、経年変化や使
用状況などにより、初期値もしくは設計値とは異なって
しまった場合、所望の消音特性が得られないばかりか、
むしろ、騒音と同位相の音波を発生してしまう状態）が
検出された場合、あるいは、上記の切り換え用スイッチ
２３がオフになっていると判断された場合等、ステップ
１０２では、出力停止の判断が行われる。その結果、出
力停止が必要と判断された場合には、フローはステップ
１０３に進む。そうでない場合（すなわち、出力停止が
不必要と判断された場合）にはステップ１０４に進み、
前述のＷフィルタの更新を行う。
【００２２】一方、ステップ１０３では、出力を停止す
るために、上記の式〔数６〕に対し、全てのｌ、ｍに関
し、寄与率係数ｐl＝０、ｑm＝所定値（通常の制御に比
して大きな値となる）にセットする。これらのように寄
与率係数を設定すると、上記の式〔数６〕は以下の〔数
７〕のようになる。
るために、上記の式〔数６〕に対し、全てのｌ、ｍに関
し、寄与率係数ｐl＝０、ｑm＝所定値（通常の制御に比
して大きな値となる）にセットする。これらのように寄
与率係数を設定すると、上記の式〔数６〕は以下の〔数
７〕のようになる。
【数７】
【００２３】ここで、上述の式〔数７〕はフィルタＷの
変化量を示しており、また、上述の式〔数４〕からも明
らかなように、出力ｙm(n)はＷmi(n)に比例しているた
め、上述の式〔数７〕は以下の式〔数８〕
変化量を示しており、また、上述の式〔数４〕からも明
らかなように、出力ｙm(n)はＷmi(n)に比例しているた
め、上述の式〔数７〕は以下の式〔数８〕
【数８】 の形の類似と考えられる。これは指数的に減少する関数
を示しており、上述の式〔数７〕に基づいて繰り返し計
算を行ってフィルタ係数を更新してゆくと、出力ｙm(n)
が指数関数的に減少し、緩慢な出力の変化を簡単に得る
ことができることがわかる。すなわち、こうして、簡単
なソフトウェアの変更だけで、制御のオフ時に発生する
ポップ音の発生を抑制することが可能になる。
を示しており、上述の式〔数７〕に基づいて繰り返し計
算を行ってフィルタ係数を更新してゆくと、出力ｙm(n)
が指数関数的に減少し、緩慢な出力の変化を簡単に得る
ことができることがわかる。すなわち、こうして、簡単
なソフトウェアの変更だけで、制御のオフ時に発生する
ポップ音の発生を抑制することが可能になる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、出力用適応デジタルフ
ィルタの係数とその更新をある一定の規則に基づいて変
化させることにより、余分な電子回路等ハードウエアを
一切追加せずに、簡単に、騒音制御停止時に発生する使
用者等に耳障りなポップ音の発生を回避することが出来
る。
ィルタの係数とその更新をある一定の規則に基づいて変
化させることにより、余分な電子回路等ハードウエアを
一切追加せずに、簡単に、騒音制御停止時に発生する使
用者等に耳障りなポップ音の発生を回避することが出来
る。
【図１】本発明の一実施例である自動車に適用した能動
型騒音制御装置における制御フローを示す図である。
型騒音制御装置における制御フローを示す図である。
【図２】本発明の一実施例である自動車に適用した能動
型騒音制御装置のシステム構成を示す図である。
型騒音制御装置のシステム構成を示す図である。
２ マイクロフォン ２２ 波形整形回路 ２３ オン／オフ用スイッチ ３ ローパスフィルタ ４ Ａ／Ｄコンバータ ５ マイクロプロセッサ ５１ 出力用適応ディジタルフィルタ ６ Ｄ／Ａコンバータ ７ スムージングフィルタ ８ 増幅器 ９ 付加音出力手段
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−61487（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−61483（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−266516（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−178846（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−25295（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−285799（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10K 11/178 B60R 11/02 F01N 1/00 F01N 1/06 H03H 17/02 601 H03H 21/00
Claims (9)
- 【請求項１】 所定音響空間内で騒音源から伝達される
騒音を低減するために、前記騒音と相関のある基準信号
を作成する基準信号作成手段と、前記音響空間内での騒
音を検知する騒音検知手段と、前記基準信号と騒音検知
手段の検知出力値とを取り込み、前記騒音と音響的に干
渉させるべく、基準信号の振幅と位相とを制御する制御
手段と、この振幅と位相との制御を受けた基準信号を取
り込み騒音低減用付加音を発生する付加音発生手段とを
備え、前記制御手段は、フィルタ係数を適応的に更新さ
せて前記基準信号の振幅と位相を変化させる適応形ディ
ジタルフィルタ手段を含み、第１の寄与率係数を持たせ
た検知手段の検知出力値と第２の寄与率係数を持たせた
フィルタ手段の出力値とで構成された評価関数を最小に
するように、フィルタ手段のフィルタ係数を適応的に更
新させる係数更新アルゴリズムを実行する能動型騒音制
御装置であって、上記フィルタ係数は、直前のフィルタ
係数に対する更新分として、上記第１の寄与率係数を持
たせた検出出力値と音響伝播特性でフィルタリングされ
た基準信号の値とが乗算された第１の項と、上記第２の
寄与率係数を持たせた出力値と基準信号とが乗算された
第２の項と、を持つものとし、前記制御手段は、制御オ
フ時に、第１の寄与率係数を零に設定し、第２の寄与率
係数を制御オン時である通常の制御時よりも大きく設定
し、この設定した状態で前記評価関数を最小にするよう
に係数更新アルゴリズムを実行することを特徴とする能
動型騒音制御装置。 - 【請求項２】 さらに、前記制御のオン／オフ状態を切
り替えるためのスイッチが前記音響空間内に設けられて
いることを特徴とする請求項１記載の能動型騒音制御装
置。 - 【請求項３】 前記制御手段は、マイクロプロセッサに
よって構成されていることを特徴とする請求項１記載の
能動型騒音制御装置。 - 【請求項４】 前記制御装置によって実行される評価関
数を最小にするような係数更新アルゴリズムは、フィル
タードＸ−ＬＭＳアルゴリズムであることを特徴とする
請求項１記載の能動型騒音制御装置。 - 【請求項５】 前記付加音発生手段は１つ以上のスピー
カにより、そして、前記騒音検出手段は１つ以上のマイ
クロフォンから構成されていることを特徴とする請求項
１記載の能動型騒音制御装置。 - 【請求項６】 前記基準信号作成手段は、アンチエリア
シングフィルターを含んでいることを特徴とする請求項
１記載の能動型騒音制御装置。 - 【請求項７】 騒音源からの騒音に相関した基準信号を
検出し、この基準信号に基づいて騒音低減用付加音を所
定音響空間内で発生し、この付加音と伝達される騒音を
前記音響空間内で音響的に干渉させて騒音を低減する騒
音制御方法であり、さらに、前記音響空間内で騒音を検
出し、第１の寄与率係数を持たせたこの騒音検出値に対
して、第２の寄与率係数を持たせた前記基準信号の振幅
と位相を変化させるディジタルフィルタの出力値とで構
成された評価関数を最小にするように、フィルタ係数を
適応的に更新させる係数更新アルゴリズムを実行する適
応的騒音制御方法において、上記フィルタ係数は、直前
のフィルタ係数に対する更新分として、上記第１の寄与
率係数を持たせた検出値と音響伝播特性でフィルタリン
グされた基準信号の値とが乗算された第１の項と、上記
第２の寄与率係数を持たせた出力値と基準信号とが乗算
された第２の項と、を持つものとし、制御オフ時には、
第１の寄与率係数を零に設定し、第２の寄与率係数を制
御オン時である通常の制御時よりも大きく設定し、この
設定状態のもとで前記評価関数を最小にするように係数
更新アルゴリズムを実行することを特徴とする適応的騒
音制御方法。 - 【請求項８】 前記係数更新アルゴリズムは、フィルタ
ードＸ−ＬＭＳアルゴリズムであることを特徴とする請
求項７記載の適応的騒音制御方法。 - 【請求項９】 前記フィルタの出力値の変化は指数関数
的に変化させるようにしたことを特徴とする請求項７記
載の適応的騒音制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27024191A JP3273051B2 (ja) | 1991-09-21 | 1991-09-21 | 能動型騒音制御装置及び適応的騒音制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27024191A JP3273051B2 (ja) | 1991-09-21 | 1991-09-21 | 能動型騒音制御装置及び適応的騒音制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06110471A JPH06110471A (ja) | 1994-04-22 |
| JP3273051B2 true JP3273051B2 (ja) | 2002-04-08 |
Family
ID=17483523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27024191A Expired - Fee Related JP3273051B2 (ja) | 1991-09-21 | 1991-09-21 | 能動型騒音制御装置及び適応的騒音制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3273051B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004080210A (ja) | 2002-08-13 | 2004-03-11 | Fujitsu Ltd | デジタルフィルタ |
| CN114910556B (zh) * | 2022-05-10 | 2023-08-04 | 江苏恒尚节能科技股份有限公司 | 建筑幕墙型材加工噪声控制方法及*** |
-
1991
- 1991-09-21 JP JP27024191A patent/JP3273051B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06110471A (ja) | 1994-04-22 |
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