JPH07281676A - 能動型振動騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ランダムな振動、騒音に対し、振動、騒音の能
動的な抑制を行う。 【構成】騒音を検出する密閉構造体内に配置された騒音
検出手段と、加振発生位置近傍に配置され振動を検出す
る第１振動検出手段と、構造体内に配置され振動を検出
する第２振動検出手段と、構造体内の内部表面を加振す
る加振手段と、騒音検出手段、第１および第２の振動検
出手段の出力信号を入力信号とし、加振手段へ与える加
振制御信号を生成する加振制御回路とを備える。また、
加振制御回路は、第２振動検出手段の出力信号の二乗総
和値が最小になるように、第１振動検出手段の信号の位
相、振幅の調整を行い、第１加振制御信号を生成し、同
時に、騒音検出手段の出力信号の二乗総和値が最小にな
るように、第２振動検出手段の信号の位相、振幅の調整
を行い、第２加振制御信号を生成する。第１、第２の加
振制御信号の加算信号を加振制御信号として加振手段に
供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、車両におい
て、走行時のタイヤ、サスペンション等の振動と、振動
により発生する車室内騒音とを能動的に抑制するシステ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の運転時において発生する騒音とし
ては、エンジン音、風切音、ロードノイズ等の各種の音
が存在する。このうち、走行中の路面の凹凸による、タ
イヤおよびサスペンションの振動が、車室内に伝搬され
て、フロアパネルの一部を加振して発生する振動放射騒
音を、一般にロードノイズと呼しており、通常３０〜３
００（Ｈｚ）の広帯域のスペクトル分布を有している。

【０００３】かかるロードノイズは、粗い路面において
は、時速４０〜６０（ｋｍ）程度での比較的低速な走行
時にも発生し、人間にとっては不快な音であることか
ら、これを低減するために様々な努力がなされてきた。

【０００４】ところで、これらの騒音に対する対策は、
車体構造設計の変更や、遮音材を用いた対策など、いわ
ゆる「消極的（パッシブ）」な方法を用いるのが、一般
的であった。

【０００５】一方、発生する騒音に対し、逆位相の２次
音を人工的に作り出して、「能動的（アクティブ）」に
消音する、能動騒音制御技術が注目されている。

【０００６】特に、ロードノイズに対して、２次音源を
使用して、能動的な消音を行うシステムに関する研究報
告例は、例えば、文献「Active Noise and Vibration C
ontrol within the Automobile,A. M. Mcdonald,et al,
International Symposium onActive Control of Sound
and Vibration,ASJ Proc,'91,Tokyo,April 9-11,1991,p
p.147-156」に記載されている。

【０００７】このなかで、A. M. Mcdonald.らは、リア
サスペンションの振動を、ホイールハブに近接して取り
付けた２個の加速度センサの測定出力を参照信号として
用い、２個のマイクロフォンと２個のスピーカを有して
構成される、能動消音システムにより、リアシートの位
置での、１００Ｈｚ付近の騒音レベルを、相当低減する
システムについて提案、報告している。

【０００８】このような能動騒音制御の基本的なアイデ
ィアは、古く、１９３０年代にLuegによって行われた先
駆的な研究以降、１９５０年代には、Olson、Conver等に
よって研究が行われてきているが、実際に製品に適用さ
れるようになったのは比較的最近のことである。これは
ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等の、各種の
制御を可能とする電子デバイスの発達によるところが大
きいが、制御アルゴリズムに関する理論等のソフトウエ
ア面での技術進歩が進んできたことも挙げられる。

【０００９】能動騒音制御技術に頻繁に使用されるＬＭ
Ｓ適応制御アルゴリズムは、１９５０年代に、B.Widrow
によって体系化された方法であり、本アルゴリズムは、
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を使用しているもの
である。

【００１０】このアルゴリズムについては、例えば、文
献「Signal Processing for ActiveControl-Adaptive S
ignal Processing:Hareo Hamada,International Sympos
iumon Active Control of Sound and Vibration,ASJ Pr
oc,'91,Tokyo,April 9-11,1991,pp.33-44」等に詳細に
記載されている。特に、自動車の車室内のような密閉構
造体内の騒音を、複数のマイクロホンと複数のスピーカ
によって消音するためのアルゴリズムとして、マルチプ
ル・エラー・フィルタードＸ ＬＭＳ（「ＭＥＦＸ−Ｌ
ＭＳ」と略記される）アルゴリズムが主として採用され
ている。

【００１１】図８は、このＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズ
ムに基づく適応制御システムのブロック線図の一例であ
る。

【００１２】本ブロック図では、Ｋ個の参照信号、Ｌ個
のエラー信号、Ｍ個の出力信号（２次音出力）等が、入
出力される（ここで、Ｋ、Ｌ、Ｍは、自然数である）。

【００１３】今、車両の振動騒音伝達系の伝達関数を
Ｈ、加速度センサ等で検出される振動信号をＸ、Ｈを通
過してエラー信号となる騒音（本騒音は、マイクロホン
等で検出される）をＳとすると、Ｘ、Ｈをベクトル（１
行の行列）、Ｓを行列と考えて、次式のような関係が成
立する。

【００１４】

【数１】

【００１５】図７に示す、適応制御システムでは、Ｘを
参照信号（Ｘの要素数は、Ｋである）として用い、適応
フィルタＷにより、エラー信号Ｅのエネルギーが最小に
なるように動作する。

【００１６】すなわち、以下の式が成立する。

【００１７】

【数２】

【００１８】ただし、Ｄ（要素数Ｌのベクトル）は、具
体的には、マイクロフォンで検出されるスピーカの出力
音（２次音）、Ｙ（要素数Ｍのベクトル）は、その２次
音の制御信号である。また、Ｃは、スピーカからマイク
に至る空間音響伝達関数（行列で表現できる）である。
なお、実際に検出されるエラー信号には、Ｘに起因する
Ｓ以外の、信号Ｎも含まれるが、これは制御系へのノイ
ズとなる、制御対象外から入力されてしまう成分であ
る。

【００１９】適応フィルタＷの調整は、ＭＥＦＸ−ＬＭ
Ｓアルゴリズムを使用して、時々刻々と行われる。この
調整（デジタルフィルタの係数の調整や更新を意味す
る）は、参照信号Ｘ、および、エラー信号Ｅを使用して
行われるが、参照信号Ｘは、前述のＣを、コントローラ
内部でモデル関数化したＣ＾によって、フィルタリング
され、これをフィルタードＸと、一般に称している。

【００２０】図８に示す、ブロック図中の各記号は、周
波数領域における物理量を示していおり、周波数領域に
おける演算は、実際のシステムでは、ＤＳＰ（デジタル
・シグナル・プロセッサ）を用い、高速デジタル演算に
より実現され、ブロック線図中における、乗算（積）
は、時間領域においては、いわゆる畳み込み演算で表現
されうる。

【００２１】その演算式は、次式のようになる。

【００２２】

【数３】

【００２３】ただし、ｙm(n)は、ｍ番目のスピーカに対
するｎ番目サンプリング時の２次音制御の出力信号であ
り、参照信号ｘk(n)と適応フィルタｗmk(i)（i＝０から
I-1）の畳み込み演算で与えられる。また、ｋ番目の参
照信号にもとづいて、ｍ番目のスピーカへの出力を信号
を生成する適応フィルタｗmk(i)は、次式で更新され
る。

【００２４】

【数４】

【００２５】ここで、ｍ番目のスピーカとｌ番目のマイ
クとの間の、音響伝達系のモデル関数はＣ＾lm(j)は、
係数がＪ個のデジタルＦＩＲフィルタで表現される。ま
た、ｒlmk(n)は、フィルタードＸである。

【００２６】上述の適応フィルタの更新式は、ｎ番目の
サンプリング時のＬ個のエラー信号の２乗総和値Ｊ＝Σ
ｅl(n)²(Σは、l＝０からL-1の総和をとりことを意味す
る)が最小となるように、更新されていくものである
が、式中、係数αmk、λmkは、それぞれ、「収束係
数」、「リーキーパラメータ」と称される係数である。

【００２７】収束係数αmkが大きいと、１回の更新処理
ごとの、適応フィルタｗmkの更新料が大きくなり、増音
や発振現象を招き易くなる。一方、リーキーパラメータ
λmkは、通常１以下の値をとり、適応フィルタの更新処
理ごとに、各係数の絶対値を小さくしていく。

【００２８】すなわち、リーキーパラメータの働きによ
り、適応フィルタの過大成長を抑制することができる
が、更新量に比べてリーキーパラメータの働きが大きす
ぎると、適応フィルタは成長できず、充分な制御効果が
得られない。なお、通常のＬＭＳアルゴリズムでは、λ
mk＝１とするのが、一般的である。

【００２９】このように、従来の能動騒音制御システム
は、以上説明したような適応システムを用いて実現され
ている。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うな能動騒音制御システムにおいては、当然のことなが
ら制御により低減できるのは騒音のみであり、振動は低
減されず残るため、特に振動に敏感な人間にとっては、
騒音は聞こえず、振動は体感できるために、不自然な感
じがあった。

【００３１】ここで、ロードノイズ等は、前述したよう
に、路面振動が車室内に伝搬されてフロアパネルの一部
を加振して発生する振動放射騒音である。

【００３２】したがって、騒音放射源近傍のフロアパネ
ルを加振して、振動抑制を図るシステムとして、この振
動自体を低減すれば、騒音の発生は抑えられることにな
る。

【００３３】このとき、参照信号として、サスペンショ
ン近傍の振動信号を用い、エラー信号は、フロアパネル
等のボディの振動信号を用いればよい。しかしながら、
因果律の問題と共鳴音の発生等のために、完全には騒音
成分を取りきることはできない。そこで、次に、ボディ
の振動信号を参照信号として用い、車室内に配置された
マイクロフォンにより検出された騒音をエラー信号とし
て用いる適応フィルタを、カスケードに接続する。

【００３４】このように、本発明は、上記問題点を解決
すべく創作されたもので、その解決しようとする課題
は、ロードノイズ等の広帯域のスペクトルを有するラン
ダム振動騒音に対する能動振動騒音制御システムを提供
し、振動および騒音の同時低減を可能にすることにあ
る。

【００３５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、以下の手段が考えられる。

【００３６】すなわち、外部振動源による加振が原因で
密閉構造体の内部表面に励起される振動と、該振動によ
り前記密閉構造体内部に発生する騒音とを抑制する装置
であって、前記騒音を検出し、検出信号を出力するため
に前記密閉構造体内部に配置された、少なくとも１個以
上の騒音検出手段と、前記加振が発生する位置の近傍に
配置され、振動を検出し検出信号を出力する、少なくと
も１個以上の第１の振動検出手段と、前記騒音の発生位
置近傍の前記密閉構造体内部（内部表面位置）に配置さ
れ、振動を検出し検出信号を出力する、少なくとも１個
以上の第２の振動検出手段と、前記密閉構造体内部にお
ける、前記内部表面位置近傍に設けた、前記密閉構造体
内部の内部表面を加振する、少なくとも１個以上の加振
手段と、前記騒音検出手段、第１、および第２の振動検
出手段の出力信号を入力信号として、前記加振手段へ与
える加振制御信号を生成する加振制御回路とを備えた構
成にする。

【００３７】そして、前記加振制御回路は、前記第２の
振動検出手段の出力信号の二乗の総和値が最小になるよ
うに、前記第１の振動検出手段から出力される信号の、
位相および振幅の調整を行って、これを第１の加振制御
信号として生成し、同時に、前記騒音検出手段の出力信
号の二乗の総和値が最小になるように、前記第２の振動
検出手段から出力される信号の、位相および振幅の調整
を行って、これを第２の加振制御信号として生成し、前
記第１および第２の加振制御信号の加算信号を、前記加
振制御信号として、前記加振手段に供給する装置であ
る。

【００３８】また、以下のような手段も考えられる。

【００３９】すなわち、外部振動源による加振が原因で
密閉構造体の内部表面に励起される振動と、該振動によ
り前記密閉構造体内部に発生する騒音とを抑制する装置
であって、前記騒音を検出し、検出信号を出力するため
に前記密閉構造体内部に配置された、少なくとも１個以
上の騒音検出手段と、前記加振が発生する位置の近傍に
配置され、振動を検出し検出信号を出力する、少なくと
も１個以上の第１の振動検出手段と、前記騒音の発生位
置近傍の前記密閉構造体内部（内部表面位置）に配置さ
れ、振動を検出し検出信号を出力する、少なくとも１個
以上の第２の振動検出手段と、前記密閉構造体内部にお
ける、前記内部表面位置近傍に設けた、前記密閉構造体
内部の内部表面を加振する、少なくとも１個以上の加振
手段と、前記密閉構造体内部に配置され、音響信号を出
力する、少なくとも１個以上の音響出力手段と、前記騒
音検出手段、第１、および第２の振動検出手段の出力信
号を入力信号として、前記加振手段へ与える加振制御信
号および前記音響出力手段へ与える音響制御信号を生成
する加振音響制御回路とを備えた構成にする。

【００４０】そして、前記加振音響制御回路は、前記第
２の振動検出手段の出力信号の二乗の総和値が最小にな
るように、前記第１の振動検出手段から出力される信号
の、位相および振幅の調整を行って、これを前記加振制
御信号として生成し、前記加振手段に供給し、同時に、
前記騒音検出手段の出力信号の二乗の総和値が最小にな
るように、前記第２の振動検出手段から出力される信号
の、位相および振幅の調整を行って、前記音響制御信号
として生成し、前記音響出力手段に供給する装置であ
る。

【００４１】

【作用】本発明では、上述のように、騒音を検出する騒
音検出手段と、加振が発生する位置の近傍に配置され、
振動を検出し検出信号を出力する、１個以上の第１の振
動検出手段と、前記騒音の発生位置近傍の密閉構造体内
部に配置され、振動を検出する、１個以上の第２の振動
検出手段と、前記密閉構造体内部における、前記内部表
面位置近傍に設けた、前記密閉構造体内部の内部表面を
加振する、少なくとも１個以上の加振手段と、前記騒音
検出手段、第１および第２の振動検出手段の出力信号を
入力信号として、前記加振手段へ与える加振制御信号を
生成する加振制御回路とを備える。

【００４２】具体的には、加振制御回路は、予め定めら
れた適応アルゴリズムにしたがって動作する、第１およ
び第２の適応フィルタを備えた構成にする。

【００４３】そして、第１の適応フィルタは、前記第１
の振動検出手段の出力信号を、参照信号とし、前記第２
の振動検出手段の出力信号をエラー信号とし、エラー信
号の２乗の総和値が最小となるように、前記加振手段の
加振制御信号を生成して前記加振手段に供給し、さら
に、前記第２の適応フィルタは、前記エラー信号を参照
信号とし、前記騒音検出手段の出力信号を、第２の適応
フィルタのエラー信号とし、該エラー信号の２乗の総和
値が最小となるように、前記加振手段の加振制御信号を
生成し、該加振制御信号を、前記第１の適応フィルタが
前記加振手段に供給する加振制御信号に加えて、前記加
振手段に供給する。

【００４４】これにより、騒音および振動を能動的に低
減する装置を実現できる。

【００４５】

【実施例】以下、本発明にかかる実施例を図面を参照し
て説明する。

【００４６】なお、以下、密閉構造体の一例として、走
行中の車室内を想定して説明するが、密閉構造体は、こ
れに限られないことは言うまでもない。

【００４７】図１は、車室内騒音のうち、特にロードノ
イズと称される、路面の凹凸による車両の加振が原因で
発生する騒音を低減する能動型騒音制御装置例の構成図
を示している。

【００４８】まず、本システムの構成要素について説明
する。

【００４９】加速度センサ１は、振動に応じた出力を検
出する手段であり、例えば、圧電素子型や静電容量型
の、Ｇセンサにて実現可能である。なお、加速度センサ
１は、例えば、前輪サスペンションにとりつけ、後に説
明するように、出力信号を、適応フィルタの参照信号と
して用いる。なお、一般には、複数個備えるのが好まし
い。

【００５０】加速度センサ１０は、加速度センサ１と同
様の構成で実現でき、同様の機能を有する手段である。
ただし、加速度センサ１０は、図１に示すようにボディ
フロアに配置する。一般には、複数個配置するのが好ま
しい。

【００５１】マイクロフォン２は、車室内に、少なくと
も１個以上配置され、車室内の騒音を検出するための手
段であり、市販されている、オーディオ用のマイクロフ
ォンを用いて実現すれば良い。

【００５２】加振機３は、与えられた制御信号にしたが
って、加振波形を出力するための手段であり、後に説明
するように、騒音および振動の抑制を行うために用い
る。少なくとも１個以上配置すれば良い。

【００５３】加振機３は、例えば、電磁式のボイスコイ
ルやＰＺＴ等の電歪素子を用いたものが考えられる。電
歪素子の場合には、与えた電気信号に対して、素子自体
が伸縮するため、電気信号の与えかたによって、例え
ば、周期的な電圧を印加することにより、電歪素子の装
着部分を周期的に加振する手段となる。

【００５４】制御用コントローラ４は、信号１０１、１
０７をフィルタリングするローパスフィルタ４１、フィ
ルタリングされたアナログ信号をデジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器４２、信号１０３をフィルタリングする
ローパスフィルタ４３、フィルタリングされたアナログ
信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４４、マイ
クロプロセッサ４０、デジタル信号をアナログ信号に変
換するＤ／Ａ変換器４５、アナログ信号をフィルタリン
グするローパスフィルタ４６、加振機３に与える信号を
生成するパワーアンプ５を有して構成される。

【００５５】なお、マイクロプロセッサ４０によって、
適応フィルタ１（２０１）、適応フィルタ２（２０２）
が実現され、また、所定の信号を入力し、所定の信号を
出力する機能を有する。なお、図示しないが、マイクロ
プロセッサ４０は、ＲＡＭやＲＯＭを備えており、ＲＯ
Ｍに格納されたプログラムに従って所定の処理が行われ
る。また、演算結果等は、ＲＡＭに格納しておく。もち
ろん、マイクロプロセッサ４０自体が備える、各種レジ
スタによって、ＲＡＭの機能を代用させる場合には、必
ずしもＲＡＭを備えた構成にしなくてもよい。なお、マ
イクロプロセッサ４０をＡＳＩＣ化する場合に、ＲＯＭ
を内蔵する構成にしておくと、マイクロプロセッサ４０
の外部に、必ずしもＲＯＭを備えた構成にしなくても良
い。

【００５６】さて、以下、本システムの動作について説
明する。

【００５７】走行により、サスペンションの振動が発生
した場合、加速度センサ１により検出され、加速度セン
サ１の出力信号は、センサ検出信号１０１として、コン
トローラ４に入力される。このサスペンションの振動
は、ボディフロアに伝達され、フロアの振動により、車
室内に騒音が発生する。

【００５８】このフロアの振動は、加速度センサ１０に
よって検出され、さらに、車室内に発生した騒音は、マ
イクロフォン２によって検出される。加速度センサ１０
による検出信号は、センサ信号１０７として、また、マ
イクロフォン２によって検出された信号は、音圧信号１
０３としてコントローラ４に供給される。

【００５９】次に、センサ信号１０１、１０７および音
圧信号１０３は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４１、４
３、Ａ／Ｄ変換器４２、４４を介して、それぞれ、ディ
ジタル信号１０２、１０８および１０４に変換され、マ
イクロプロセッサ４０に入力される。

【００６０】マイクロプロセッサ４０では、まず、第１
の加速度センサ１の出力信号１０１をディジタル化した
信号１０２を参照信号として用い、前述の「フィルター
ドＸＬＭＳ アルゴリズム」により、第１の適応ディジ
タルフィルタ２０１との畳込み演算により、加振機３を
制御するための第１の加振機制御信号を生成する。

【００６１】ここで、第１の適応ディジタルフィルタ２
０１のフィルタ係数は、第２の加速度センサ１０の出力
信号１０２をディジタル化した信号１０８を、エラー信
号として、このエラー信号１０８の２乗の総和値が最小
になるような、第１の加振機制御信号を生成するよう
に、時々刻々と適応更新される。

【００６２】同時に、マイクロプロセッサ４０は、信号
１０７をデジタル化した信号１０８を参照信号とし、第
２の適応ディジタルフィルタ２０２との畳込み演算によ
り、第２の加振機制御信号を生成する。そして、最終的
に、フィルタ２０２のフィルタ係数は、音圧信号１０３
をディジタル化したディジタル信号１０４の２乗の総和
値が最小になるような、第２の加振機制御信号を生成す
るように、時々刻々と適応更新される。

【００６３】そして、前記第１の加振機制御信号と前記
第２の加振機制御信号との加算信号１０５が、制御信号
として出力され、Ｄ／Ａ変換器４５、ローパスフィルタ
（ＬＰＦ）４６、パワーアンプ５を介して、加振機３の
駆動信号１０６に変換され、加振機３に供給される。

【００６４】したがって、加振機３は、前輪サスペンシ
ョンの加速度センサ１により検出された振動成分がボデ
ィに伝わって発生した振動を、加速度センサ１０の位置
で最小になるよう抑制するように制御すると同時に、ボ
ディの振動により発生した騒音が、マイクロフォン２の
位置で最小になるように抑制するように制御されること
になる。

【００６５】次に、図２に、図１に示したシステムをブ
ロック線図で表した。

【００６６】但し、図２では、説明の簡略化のため、１
入力１出力系にしているが、実際には、従来技術でも述
べたように、多入力多出力の適応フィルタ制御が一般的
である。また、図中の信号、伝達関数等は、周波数領域
での量を示す。したがって、ブロック図での積は、時間
領域では、畳込み演算で表現される。

【００６７】さて、図２において、サスペンションに装
着した加速度センサ１の出力信号１０１を、参照信号Ｘ
とする。Ｘは、振動伝達系Ｈ₁を通過して、振動信号Ｘ₁
となり、ボディフロアに装着された加速度センサ１０の
出力信号、すなわち、信号１０７（これをデジタル化し
たのが信号１０８である）として検出され、さらに、車
室内空間音響伝達系Ｈ₂を通過して、騒音信号Ｘ₂とな
り、マイクロフォン２により信号１０３として検出され
る。

【００６８】なお、図２中、Ｃ₁は、加振機３からセン
サ１０までの伝達関数を表し、Ｃ₂＾は、加振機３から
マイクロフォン２までの伝達関数Ｃ₂（図示せず）をモ
デル化して表現したものであり、ブロック図よりＣ₂＝
Ｃ₁・Ｈ₂であることは明らかである。

【００６９】また、Ｎ₁、Ｎ₂は、サスペンションの振動
以外の他の原因によって発生する振動および騒音の（ノ
イズ）成分であり、制御対象外の要素であるため、以後
の説明の中では考慮しないこととする。

【００７０】これに対し、適応制御系１では、参照信号
Ｘと適応フィルタＷ₁（２０１）から、加振機制御信号
Ｙ₁を生成する。

【００７１】適応フィルタＷ₁は、エラー信号Ｅ₁＝Ｘ₁
＋Ｄ₁と、フィルタードＸ信号（Ｃ₁＾・Ｘ）を用いて、
Ｉ．ＭＳアルゴリズム（かかるアルゴリズムは、従来例
で説明したものを用いれば良い）により、Ｅ₁の２乗値
（通常は、該２乗値の所定時間での総和値である）が最
小になるように更新される。ここで、Ｄ₁は、加振機３
による与えられる制御振動信号を表す。

【００７２】一方、適応制御系２では、適応制御系１の
エラー信号Ｅ₁を参照信号とし、適応フィルタＷ₂（２０
２により）、加振機制御信号Ｙ₂を生成する。

【００７３】適応フィルタＷ₂は、エラー信号Ｅ₂＝Ｘ₂
とフィルタードＸ信号（Ｃ₂＾・Ｅ₁）を用いて、ＬＭＳ
アルゴリズムにより、Ｅ₂の２乗値（通常は、該２乗値
の所定時間での総和値である）が最小になるように更新
される。

【００７４】また、加算信号Ｙ＝Ｙ₁＋Ｙ₂が、加振機３
の制御信号１０５となって出力され、伝達関数Ｃ₁を通
過して、Ｄ₁となり、Ｘ₁に加算される。そして、適応フ
ィルタＷ₁とＷ₂の働きにより、振動Ｘ₁および騒音Ｘ₂が
最小になるよう抑制、制御される。

【００７５】ここで、適応制御系１および２に用いられ
る制御パラメータ、すなわち、前述の収束係数αおよび
リーキーパラメータλの値は、別々に設定されるが、基
本的には、適応制御系１の方が先に最適状態に適応する
ように（即ち収束が早く）設定されてるのが望ましい。
この理由は、適応制御系２では、適応制御系１のエラー
信号Ｅ₁を、参照信号として用いているが、適応制御系
１の適応制御進行中には、Ｅ₁は適応制御系１の出力の
影響を大きく受けてしまうからである。

【００７６】次に、図３に、車室内騒音の抑制に重点を
置いたシステムである、本発明にかかる他の実施例（第
２実施例）の構成図を示す。

【００７７】そのシステム構成は、図１に示したものと
大きく異なるものではないが、ボディフロアに装着する
加速度センサ１０に替えて、ボディフロアに隣接して、
（第１の）マイクロフォン２０を装着し、さらに、この
出力信号をローパスフィルタ（ＬＰＦ）４３に入力して
いるのが特徴である。

【００７８】その他、図１の構成要素と同一のものにつ
いては同一の符号を付しており、これらの説明は、重複
記載となるため省略する。

【００７９】第１のマイクロフォン２０は、騒音発生位
置により近く、従来のマイクロフォン２（この実施例で
は（第２のマイクロフォン）と呼ぶことにする）より、
時間的に早く、騒音を検出できる構成にする。

【００８０】そこで、第１のマイクロフォン２０により
検出した騒音信号１１０を、第２のマイクロフォン２に
より検出した騒音信号１０３とともに、ＬＰＦ４３に入
力し、Ａ／Ｄ変換器４４を介して、それぞれ、ディジタ
ル信号１１４、１０４に変換して、マイクロプロセッサ
４０に入力する。

【００８１】そして、適応フィルタ２０１は、振動信号
１０１（具体的には、ＬＰＦ４１によりフィルタリング
され、Ａ／Ｄ変換器４２によりデジタル化された信号１
０２）を参照信号、第１のマイクロフォン２０により検
出した騒音信号１１０をエラー信号として、エラー信号
の２乗値が最小となるように、加振機制御信号を生成す
る。一方、他の適応フィルタ２０２は、騒音信号１１０
（具体的には、ＬＰＦ４３によりフィルタリングされ、
Ａ／Ｄ変換器４４によりデジタル化された信号１１４）
を参照信号とし、騒音信号１０３をエラー信号として、
エラー信号の２乗値が最小となるように、加振機制御信
号を生成する。そして、適応フィルタ２０１、２０２で
生成された、加振機制御信号を加算し、これ（１０６）
を、加振機３に供給する。

【００８２】したがって、本実施例も、加振機の加振に
よる車室内騒音の抑制を２段階で行っているので、大き
な騒音抑制の効果が得られる。なお、本実施例に対する
ブロック線図は、図２と同一のブロック線図になるの
で、ここではブロック線図の説明を省略する。

【００８３】ところで、図１に示すようなシステムで
は、後段の騒音制御の前に、騒音の元となる振動を抑制
している。したがって、センサ、加振機の配置および性
能、コントローラの制御能力が十分であれば、前段の振
動制御により、概ね騒音になる成分は除去されるはずで
ある。しかしながら、ラフロード走行時等、加振の振動
振幅が非常に大きく、加振機の最大出力能力によって
も、ボディ振動が完全に除去しきれない場合等には、残
留振動成分の振動周波数が、車室内の固有の音響モード
に一致したとき等に、大きく振動が増幅されてしまい、
充分に騒音抑制制御を行うことができない問題が生じる
場合がある。

【００８４】こうした場合であっても、十分に騒音抑制
が行えるように、加振機とは別に、スピーカを設け、振
動制御は加振機が行い、騒音抑制は、スピーカとアクチ
ュエータが行うように、役割分担を定めた構成も考えら
れる。図４には、このようなシステムの実施例の構成図
を示している。

【００８５】まず、図４におけるシステム構成について
説明する。

【００８６】図１の構成と概ね同一であり、図１の構成
要素と同一のものについては同一の符号を付しており、
これらの説明は、重複記載となるため省略する。

【００８７】なお、異なる点は、マイクロプロセッサ４
０に、新たに、Ｄ／Ａ変換器４７、ローパスフィルタ
（ＬＰＦ）４、アンプ６を接続する。そして、新たに設
けた、スピーカ３０に、アンプ６からの信号を供給す
る。

【００８８】図４に示す、マイクロプロセッサ４０で
は、振動信号１０１と適応フィルタ２０１との畳込み演
算によって、ディジタル信号１０５を生成し、Ｄ／Ａ変
換器４５、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４６、パワーア
ンプ５を介して、加振機３へ加振信号１０６を供給す
る。

【００８９】一方、騒音信号１０７と適応フィルタ２０
２との畳込み演算によって、ディジタル信号１１５を生
成し、Ｄ／Ａ変換器４７、ＬＰＦ４８、パワーアンプ６
を介して、スピーカ３０へ音響信号１１６を供給する。

【００９０】そして、適応フィルタ２０１は、加速度セ
ンサ１０より得られる信号１０８を、適応フィルタ２０
２は、マイクロフォン２より得られる騒音信号１０４
を、エラー信号として適応制御を行うための更新処理を
行っている。

【００９１】図５は、図４のシステムをブロック線図で
表したものである。

【００９２】ここで、Ｃ₂は、スピーカ３０からマイク
ロフォン２までの伝達関数であり、図２の場合とは異な
る。なお、Ｈ₁、Ｈ₂は、図１と同様である。

【００９３】図５に示すとおり、適応制御系１は、参照
信号Ｘと適応フィルタＷ₁（２０１）から、加振機制御
信号Ｙ₁を生成し、Ｙ₁はＣ₁を経て、制御振動Ｄ₁とな
る。

【００９４】Ｃ₁は、加振機３からセンサ１０までの伝
達関数を表し、Ｃ₁＾は、Ｃ₁をモデル化したものであ
る。

【００９５】また、適応制御系２は、適応制御系１のエ
ラー信号Ｅ₁を参照信号とし、該参照信号と適応フィル
タＷ₂（２０２）から、スピーカ制御信号Ｙ₂を生成す
る。そして、スピーカ制御信号Ｙ₂は、くを経て、音響
信号Ｄ₂となる。

【００９６】ここで、Ｗ₁は、エラー信号Ｅ₁＝Ｘ₁＋Ｄ₁
とフィルタードＸ信号（Ｃ₁＾・Ｘ）を用いて更新さ
れ、適応フィルタＷ₂は、エラー信号Ｅ₂＝Ｘ₂＋Ｄ₂とフ
ィルタードＸ信号（Ｃ₂＾・Ｅ₁）を用いて、ＬＭＳアル
ゴリズムにより、Ｅ₂の２乗値が最小になるよう（一般
的には、所定時間のＥ₂の２乗値の総和が最小になるよ
うに）更新される。

【００９７】そして、適応フィルタＷ₁、Ｗ₂の働きによ
り、加振機およびスピーカの出力が制御され、振動Ｘ₁
および騒音Ｘ₂が最小になるよう制御する。

【００９８】ところで、特に、ランダム性の振動、騒音
等の物理量を制御対象とした場合に問題となるのは、元
の振動を検出して、振動および騒音の評価点位置で抑制
する制御を行うまでの時間的制約条件である。

【００９９】すなわち、振動がサスペンションからボデ
ィまで、また、騒音がボディパネルからマイク位置まで
伝達するまでの間に、先回りして、「センサ信号の検
出、コントローラの演算処理、加振機（スピーカ）への
出力信号の供給を含む、一連のの制御」を完了しなけれ
ばならず、コントローラにとっては、かかる一連の処理
は、かなりの負担となる。

【０１００】そこで、参照信号としてに用いる信号に
は、サスペンションに装着した、加速度センサ１にから
の振動信号１０１（１０２）のみとし、ボディフロアに
装着した、加速度センサ１０（もしくはマイクロフォン
２０）の出力信号を、適応フィルタ２０１のエラー信号
とし、さらに、車室内に装着した、マイクロフォン２の
出力信号を、適応フィルタ２０２のエラー信号とする構
成とすれば、少なくとも騒音制御のための制御時間を軽
減することができる。

【０１０１】図６、７は、このような事情を考慮した実
施例にかかるブロック線図である。

【０１０２】なお、全体のシステム構成図は、図１、図
３および図４と同一であるので、システム構成の説明は
省略する。

【０１０３】図６中、参照信号Ｘは、例えば、サスペン
ションに装着した加速度センサ１の出力信号である。Ｘ
は、振動伝達系Ｈ₁を通過して、振動信号Ｘ₁となり、例
えば、ボディフロアに装着された加速度センサ１０の出
力信号として検出される。

【０１０４】さらに、例えば、車室内空間音響伝達系Ｈ
₂を通過して得られる騒音信号Ｘ₂は、マイクロフォン２
により検出される。

【０１０５】なお、Ｃ₁は、例えば、加振機から加速度
センサ１０までの伝達関数を、Ｃ₂は、例えば、加振機
からマイクロフォンまでの伝達関数を表すものとする。

【０１０６】まず、図６において、適応制御系１は、参
照信号Ｘと適応フィルタＷ₁（２０１）から、加振機制
御信号Ｙ₁を生成し、また、適応制御系２は、参照信号
Ｘと適応フィルタＷ₂（２０２）から加振機制御信号Ｙ₂
を生成する。

【０１０７】そして、加算信号Ｙ＝Ｙ₁＋Ｙ₂が、制御信
号となって加振機に出力され、伝達関数Ｃ₁を通過して
Ｄ₁となり、振動信号Ｘ₁に加算される。

【０１０８】ここで、適応制御系１の適応フィルタＷ₁
は、エラー信号Ｅ₁＝Ｘ₁＋Ｄ₁とフィルタードＸ信号
（Ｃ₁＾・Ｘ）を用いて、ＬＭＳアルゴリズムにより、
Ｅ₁の２乗値が最小になるよう更新される。

【０１０９】一方、適応制御系２の適応フィルタＷ
₂は、エラー信号Ｅ₂＝Ｘ₂とフィルタードＸ信号（Ｃ₂＾
・Ｘ）を用いてＬＭＳアルゴリズムにより、Ｅ₂の２乗
値が最小になるよう更新される。ただし、「Ｃ₂＾」
は、Ｃ₂＝Ｃ₁・Ｈ₂をモデル化した関数である。

【０１１０】図７には、他のブロック図の構成例を示
す。

【０１１１】図７中、参照信号Ｘは、例えば、サスペン
ションに装着した加速度センサ１の出力信号である。Ｘ
は、振動伝達系Ｈ₁を通過して、振動信号Ｘ₁となり、例
えば、ボディフロアに装着された加速度センサ１０の出
力信号として検出される。

【０１１２】さらに、例えば、車室内空間音響伝達系Ｈ
₂を通過して得られる騒音信号Ｘ₂は、マイクロフォンに
より検出される。

【０１１３】なお、Ｃ₁は、例えば、加振機から加速度
センサ１０までの伝達関数を、Ｃ₂は、例えば、加振機
からマイクロフォンまでの伝達関数を表すものとする。

【０１１４】加振機制御信号Ｙ₁、Ｙ₂の生成に、参照信
号Ｘを用いているが、出力Ｙ₁は、Ｃ₁を経てＤ₁とな
り、振動信号Ｘ₁に、出力Ｙ₂は、Ｃ₂を経てＤ₂となり、
騒音信号Ｘ₂に、それぞれ加算される。

【０１１５】そして、適応フィルタＷ₁（２０１）、適
応フィルタＷ₂（２０２）の更新処理は、エラー信号と
して、それぞれ、Ｅ₁＝Ｘ₁＋Ｄ₁、Ｅ₂＝Ｘ₂＋Ｄ₂、フィ
ルタードＸ信号として、それぞれ、「Ｃ₁＾・Ｘ」、
「Ｃ₂＾・Ｘ」を用いて、ＬＭＳアルゴリズムによっ
て、エラー信号Ｅ₁およびＥ₂の２乗値が最小（あるい
は、かかる２乗値の所定時間内の総和値が最小となるよ
うに）になるように行われる。

【０１１６】以上のように、本発明によれば、外部から
の加振に基づいて発生する振動、さらに、かかる振動に
基づいて発生する振動騒音が頻繁に生ずる、走行中の車
室内等の密閉構造空間において、振動および騒音の双方
に対して、これを段階的に適応制御することにより、双
方とも抑制するための安定した制御を行うことができ、
その結果、振動および騒音がともに大幅に低減され、快
適な密閉構造空間を提供するシステムを実現できる。

【０１１７】

【発明の効果】本発明によれば、広帯域なスペクトル分
布を有するランダム性振動、騒音に対しても、騒音およ
び振動を抑制する制御を別々に実行することにより、い
ずれも安定な制御を行うことができるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる装置例の構成図である。

【図２】本発明にかかる装置例の制御ブロック図であ
る。

【図３】本発明にかかる装置例の構成図である。

【図４】本発明にかかる装置例の構成図である。

【図５】本発明にかかる装置例の制御ブロック図であ
る。

【図６】本発明にかかる装置例の制御ブロック図であ
る。

【図７】本発明にかかる装置例の制御ブロック図であ
る。

【図８】従来の能動騒音制御装置の説明図である。

【符号の説明】

１…加速度センサ、２…マイクロフォン、３…加振機、
４…コントローラ、５…アンプ、４１…ローパスフィル
タ、４２…Ａ／Ｄ変換器、４３…ローパスフィルタ、４
４…Ａ／Ｄ変換器、４５…Ｄ／Ａ変換器、４６…ローパ
スフィルタ、１０１…センサ検出信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｆ 15/02 Ｂ 9138−3Ｊ Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｈ０３Ｈ 21/00 8842−5Ｊ Ｈ０４Ｒ 1/34 ３２０

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部振動源による加振が原因で密閉構造体
   の内部表面に励起される振動と、該振動により前記密閉
   構造体内部に発生する騒音とを抑制する装置であって、 前記騒音を検出し、検出信号を出力するために前記密閉
   構造体内部に配置された、少なくとも１個以上の騒音検
   出手段と、前記加振が発生する位置の近傍に配置され、
   振動を検出し検出信号を出力する、少なくとも１個以上
   の第１の振動検出手段と、前記騒音の発生位置近傍の前
   記密閉構造体内部（内部表面位置）に配置され、振動を
   検出し検出信号を出力する、少なくとも１個以上の第２
   の振動検出手段と、前記密閉構造体内部における、前記
   内部表面位置近傍に設けた、前記密閉構造体内部の内部
   表面を加振する、少なくとも１個以上の加振手段と、前
   記騒音検出手段、第１および第２の振動検出手段の出力
   信号を入力信号として、前記加振手段へ与える加振制御
   信号を生成する加振制御回路とを備え、 前記加振制御回路は、前記第２の振動検出手段の出力信
   号の二乗の総和値が最小になるように、前記第１の振動
   検出手段から出力される信号の、位相および振幅の調整
   を行って、これを第１の加振制御信号として生成し、同
   時に、前記騒音検出手段の出力信号の二乗の総和値が最
   小になるように、前記第２の振動検出手段から出力され
   る信号の、位相および振幅の調整を行って、これを第２
   の加振制御信号として生成し、前記第１および第２の加
   振制御信号の加算信号を、前記加振制御信号として、前
   記加振手段に供給することを特徴とする能動型騒音振動
   制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記加振制御回路は、
   予め定められた適応アルゴリズムにしたがって動作す
   る、第１および第２の適応フィルタを備え、 前記第１の適応フィルタは、前記第１の振動検出手段の
   出力信号を、参照信号とし、前記第２の振動検出手段の
   出力信号をエラー信号とし、エラー信号の２乗の総和値
   が最小となるように、前記加振手段の加振制御信号を生
   成して前記加振手段に供給し、さらに、 前記第２の適応フィルタは、前記エラー信号を参照信号
   とし、前記騒音検出手段の出力信号を、第２の適応フィ
   ルタのエラー信号とし、該エラー信号の２乗の総和値が
   最小となるように、前記加振手段の加振制御信号を生成
   し、該加振制御信号を、前記第１の適応フィルタが前記
   加振手段に供給する加振制御信号に加えて、前記加振手
   段に供給することを特徴とする能動型騒音振動制御装
   置。
3. 【請求項３】外部振動源による加振が原因で密閉構造体
   の内部表面に励起される振動と、該振動により前記密閉
   構造体内部に発生する騒音とを抑制する装置であって、 前記騒音を検出し、検出信号を出力するために前記密閉
   構造体内部に配置された、少なくとも１個以上の騒音検
   出手段と、前記加振が発生する位置の近傍に配置され、
   振動を検出し検出信号を出力する、少なくとも１個以上
   の第１の振動検出手段と、前記騒音の発生位置近傍の前
   記密閉構造体内部（内部表面位置）に配置され、振動を
   検出し検出信号を出力する、少なくとも１個以上の第２
   の振動検出手段と、前記密閉構造体内部における、前記
   内部表面位置近傍に設けた、前記密閉構造体内部の内部
   表面を加振する、少なくとも１個以上の加振手段と、前
   記密閉構造体内部に配置され、音響信号を出力する、少
   なくとも１個以上の音響出力手段と、前記騒音検出手
   段、第１、および第２の振動検出手段の出力信号を入力
   信号として、前記加振手段へ与える加振制御信号および
   前記音響出力手段へ与える音響制御信号を生成する、加
   振音響制御回路とを備え、 前記加振音響制御回路は、前記第２の振動検出手段の出
   力信号の二乗の総和値が最小になるように、前記第１の
   振動検出手段から出力される信号の、位相および振幅の
   調整を行って、これを前記加振制御信号として生成し、
   前記加振手段に供給し、同時に、前記騒音検出手段の出
   力信号の二乗の総和値が最小になるように、前記第２の
   振動検出手段から出力される信号の、位相および振幅の
   調整を行って、前記音響制御信号として生成し、前記音
   響出力手段に供給することを特徴とする能動型騒音振動
   制御装置。
4. 【請求項４】請求項３において、前記加振振動制御回路
   は、予め定められた適応アルゴリズムにしたがって動作
   する、第１および第２の適応フィルタを備え、 前記第１の適応フィルタは、前記第１の振動検出手段の
   出力信号を、参照信号とし、前記第２の振動検出手段の
   出力信号をエラー信号とし、エラー信号の２乗の総和値
   が最小となるように、前記加振手段の加振制御信号を生
   成して前記加振手段に供給し、さらに、 前記第２の適応フィルタは、前記エラー信号を参照信号
   とし、前記騒音検出手段の出力信号を、第２の適応フィ
   ルタのエラー信号とし、該エラー信号の２乗の総和値が
   最小となるように、前記音響出力手段の音響制御信号を
   生成して前記音響手段に供給することを特徴とする能動
   型騒音振動制御装置。