JPH11344983A - Active noise suppression control device - Google Patents
Active noise suppression control deviceInfo
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- JPH11344983A JPH11344983A JP10154678A JP15467898A JPH11344983A JP H11344983 A JPH11344983 A JP H11344983A JP 10154678 A JP10154678 A JP 10154678A JP 15467898 A JP15467898 A JP 15467898A JP H11344983 A JPH11344983 A JP H11344983A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はアクティブ騒音抑制
制御装置に関し、さらに詳細にはフィードバック制御に
よるアクティブ騒音抑制制御装置に関する。The present invention relates to an active noise suppression control device, and more particularly to an active noise suppression control device by feedback control.
【０００２】本明細書においては、アクティブ騒音抑制
制御をＡＮＣとも記し、騒音には振動をも含むものとす
る。[0002] In this specification, active noise suppression control is also referred to as ANC, and noise includes vibration.
【０００３】[0003]
【従来の技術】フィードバック制御によるアクティブ騒
音抑制制御方法として、特開平９−２５８７４７号に開
示されたものがある。2. Description of the Related Art An active noise suppression control method based on feedback control is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-258747.
【０００４】これは、再生音によって騒音を打ち消すた
めの音源としてのスピーカと、スピーカによる再生音と
騒音との差の音に基づく誤差信号を検出する騒音検出手
段であるエラーセンサとしてのマイクロフォンとを、プ
ラントとしての騒音抑制対象音場に設け、スピーカから
発生する再生音によって騒音をキャンセルするものであ
る。[0004] This involves a loudspeaker as a sound source for canceling noise with reproduced sound, and a microphone as an error sensor as noise detecting means for detecting an error signal based on a difference between the reproduced sound and the noise by the loudspeaker. A noise suppression target sound field as a plant, wherein the noise is canceled by a reproduced sound generated from a speaker.
【０００５】さらに詳細には、上記したアクティブ騒音
抑制制御方法では、騒音抑制対象音場をプラントに対応
させ、プラントの伝達関数に近似した伝達関数を有する
モデルであるインターナルモデルを騒音抑制対象音場に
並列に設け、マイクロフォンからの出力とインターナル
モデルからの出力との差を求めて、該差をＩＭＣフィル
タを含むフィードバックコントローラに供給して、フィ
ードバックコントローラの出力に基づいてスピーカを駆
動するとともに、フィードバックコントローラの出力を
インターナルモデルに供給している。More specifically, in the above-described active noise suppression control method, the noise suppression target sound field is made to correspond to the plant, and the internal model having a transfer function similar to the transfer function of the plant is converted to the noise suppression target sound. Provided in parallel in a field, obtains a difference between the output from the microphone and the output from the internal model, supplies the difference to a feedback controller including an IMC filter, and drives a speaker based on the output of the feedback controller. Supplies the output of the feedback controller to the internal model.
【０００６】ここで、騒音抑制対象音場の伝達関数が騒
音抑制対象音場の波動方程式から得られる伝達関数のう
ち内乱要因および外乱要因による変動量を加法的摂動と
して周波数に対して予め近似設定し、該近似設定された
値とスピーカからマイクロフォンまでの距離とＩＭＣフ
ィルタの伝達関数との積の絶対値が１未満となるように
ＩＭＣフィルタの可変パラメータを設定し、設定された
可変パラメータに基づいて騒音抑制対象音場内の騒音を
抑制制御するものである。Here, the transfer function of the sound field to be noise-suppressed is preliminarily set to the frequency as an additional perturbation in terms of the amount of fluctuation caused by disturbance factors and disturbance factors among the transfer functions obtained from the wave equation of the sound field to be noise suppression. The variable parameter of the IMC filter is set so that the absolute value of the product of the approximate set value, the distance from the speaker to the microphone, and the transfer function of the IMC filter is less than 1, and based on the set variable parameter. Thus, the noise in the noise suppression target sound field is suppressed and controlled.
【０００７】上記のアクティブ騒音抑制制御方法による
ときは、フィードバック系の安定性の確保に有効であ
り、かつプラントの伝達関数の変動を考慮したロバスト
制御を適用できる点で効果がある。The active noise suppression control method described above is effective in ensuring the stability of the feedback system, and is effective in that robust control can be applied in consideration of the fluctuation of the transfer function of the plant.
【０００８】しかし、アクティブ騒音抑制制御の場合、
騒音打ち消し音源から騒音検出手段までの間に距離遅延
が存在するために、系にむだ時間が存在する。すなわ
ち、この騒音抑制対象音場はむだ時間システムとして扱
う必要がある。However, in the case of active noise suppression control,
Since there is a distance delay between the noise canceling sound source and the noise detecting means, there is a dead time in the system. That is, it is necessary to treat this noise suppression target sound field as a dead time system.
【０００９】このために、フィードバックコントローラ
の設計のためには、無限次元システムであるむだ時間系
を有理多項式で近似する必要がある。このためむだ時間
を、パデの近似を用いて近似することになる。ここで、
むだ時間の精度を得るために高次の近似式を用いると有
理多項式の次数が増加して、フィードバックコントロー
ラの次数も高次となるという問題点がある。For this reason, in order to design a feedback controller, it is necessary to approximate a dead time system which is an infinite dimensional system by a rational polynomial. Therefore, the dead time is approximated using Padé's approximation. here,
If a higher-order approximation equation is used to obtain dead time accuracy, the order of the rational polynomial increases, and the order of the feedback controller also becomes higher.
【００１０】したがって、アクティブ騒音抑制制御装置
の実装化時に、多くの演算を必要とするため高性能のプ
ロセッサが必要となるという問題点があり、このため
に、コスト高になるという問題点も生じる。Therefore, when the active noise suppression control device is mounted, there is a problem that a large number of calculations are required and a high-performance processor is required, which causes a problem that the cost is increased. .
【００１１】一方、インターナルモデルコントローラの
特別な場合として、制御対象のモデルを用いた局所フィ
ードバック補償によってむだ時間の影響を除去すること
ができるスミス法が知られており、インターナルモデル
コントローラの場合と同様に、むだ時間システムの代表
である化学プラントで広く用いられている。On the other hand, as a special case of the internal model controller, there is known a Smith method which can eliminate the effect of dead time by local feedback compensation using a model of a control object. Similarly, it is widely used in chemical plants that are representative of dead time systems.
【００１２】図６にスミス法による場合の従来のブロッ
ク線図を示す。FIG. 6 shows a conventional block diagram in the case of the Smith method.
【００１３】従来のスミス法は、プラント４と同一の伝
達関数に設定された局所フィードバック補償器５を備え
て、局所フィードバック補償器５はむだ時間要素のない
伝達関数を有する補償器２とむだ時間要素を構成する補
償器３とからなり、コントローラ１からの出力に外乱が
加わった信号はプラント４および局所フィードバック補
償器５に供給し、プラント４の出力から局所フィードバ
ック補償器５の出力を減算し、該減算出力と目標値との
偏差から補償器２の出力を減算し、該減算出力をコント
ローラ１に入力するように構成されている。The conventional Smith method includes a local feedback compensator 5 set to the same transfer function as the plant 4, and the local feedback compensator 5 is combined with the compensator 2 having a transfer function without a dead time element. A signal in which disturbance is added to the output from the controller 1 is supplied to the plant 4 and the local feedback compensator 5, and the output of the local feedback compensator 5 is subtracted from the output of the plant 4. The output of the compensator 2 is subtracted from the difference between the subtracted output and the target value, and the subtracted output is input to the controller 1.
【００１４】ここで、コントローラ１の伝達関数をＣ′
（ｓ）、プラント４の伝達関数をＰｃ′（ｓ）ｅｘｐ−
（τ′ｓ）（プラント４のむだ時間をτ′で示す）、補
償器２の伝達関数をＰｃ′（ｓ）、補償器３の伝達関数
をｅｘｐ（−τ′ｓ）、目標値をＲ（ｓ）、外乱をＤ
（ｓ）、プラント４の出力をＥ（ｓ）としたとき、目標
値Ｒ（ｓ）からプラント４の出力Ｅ（ｓ）までの伝達関
数Ｇ１（ｓ）は下記の（１）式のように表される。ｓは
ラプラス演算子を示す。Here, the transfer function of the controller 1 is represented by C '.
(S), the transfer function of the plant 4 is represented by Pc ′ (s) exp−
(Τ ′s) (dead time of the plant 4 is indicated by τ ′), the transfer function of the compensator 2 is Pc ′ (s), the transfer function of the compensator 3 is exp (−τ ′s), and the target value is R (S) Disturbance is D
(S), when the output of the plant 4 is E (s), the transfer function G1 (s) from the target value R (s) to the output E (s) of the plant 4 is expressed by the following equation (1). expressed. s indicates a Laplace operator.
【００１５】[0015]
【数１】 (Equation 1)
【００１６】（１）式から明らかなように、プラント４
の出力Ｅ（ｓ）から局所フィードバック補償器５の出力
の減算および該減算出力Ｙ（ｓ）と目標値Ｒ（ｓ）との
偏差から補償器２の出力の減算により、伝達関数Ｇ１
（ｓ）の分母にむだ時間要素が含まれない。このために
コントローラ１の設計が容易となる。As is apparent from the equation (1), the plant 4
Is subtracted from the output E (s) of the local feedback compensator 5 and the output of the compensator 2 is subtracted from the difference between the subtracted output Y (s) and the target value R (s).
The dead time element is not included in the denominator of (s). For this reason, the design of the controller 1 becomes easy.
【００１７】また、図６に示す構成のスミス法を用いる
とき、外乱Ｄ（ｓ）からプラント４の出力Ｅ（ｓ）まで
の感度関数Ｓ１（ｓ）は下記の（２）式のように表わさ
れる。When the Smith method having the configuration shown in FIG. 6 is used, the sensitivity function S1 (s) from the disturbance D (s) to the output E (s) of the plant 4 is expressed by the following equation (2). It is.
【００１８】[0018]
【数２】 (Equation 2)
【００１９】[0019]
【発明が解決しようとする課題】しかし、アクティブ騒
音抑制制御に上記した従来のスミス法を適用したとき
は、感度関数Ｓ１（ｓ）の分母にはむだ時間要素が現わ
れないが、分子にはむだ時間要素が現われる。分子にむ
だ時間要素が現われることにより、線形２次形式最適
（ＬＱ）制御、Ｈ無限大制御などのフィードバック制御
理論が直接適用できないという問題点があった。However, when the above-mentioned conventional Smith method is applied to the active noise suppression control, a dead time element does not appear in the denominator of the sensitivity function S1 (s), but it is wasteful in the numerator. The time element appears. Due to the appearance of the dead time element in the numerator, there is a problem that feedback control theory such as linear quadratic optimal control (LQ) control and H infinity control cannot be directly applied.
【００２０】しかも図６に示すように、従来のスミス法
は目標値追従型の構成であることに加え、外乱がプラン
トの入力部に加わる構成になっているため（ＡＮＣでは
外乱がマイクロフォンの入力、すなわちプラントの出力
部に加わる構成になっているため）、アクティブ騒音抑
制制御に直接スミス法が適用できないという問題点があ
る。Further, as shown in FIG. 6, the conventional Smith method has a configuration in which a disturbance is applied to the input portion of the plant in addition to the target value tracking type configuration (in the ANC, the disturbance is caused by the input of the microphone. That is, since it is configured to be added to the output section of the plant), there is a problem that the Smith method cannot be directly applied to the active noise suppression control.
【００２１】本発明は、スミス法を適用したアクティブ
騒音抑制制御装置を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide an active noise suppression control device to which the Smith method is applied.
【００２２】[0022]
【課題を解決するための手段】本発明にかかるアクティ
ブ騒音抑制制御装置は、騒音抑制対象音場内に設けた騒
音打ち消しのためのアクチュエータから騒音抑制対象音
場内に設けた騒音検出手段までの伝達関数をＰｃ（ｓ）
ｅｘｐ（−τｓ）（ｓはラプラス演算子、τはアクチュ
エータから騒音検出手段までのむだ時間）としたとき伝
達関数Ｐｃ（ｓ）の第１補償器と伝達関数ｅｘｐ（−τ
ｓ）の第２補償器とが直列接続された局所フィードバッ
ク補償器と、騒音検出手段の出力から局所フィードバッ
ク補償器の出力を減算する減算器と、減算器の出力と第
１補償器の出力を加算する加算器と、加算器の出力を入
力とするフィードバックコントローラとを備え、フィー
ドバックコントローラの出力の極性反転出力を騒音打ち
消しのためのアクチュエータへの入力および局所フィー
ドバック補償器への入力とすることを特徴とする。An active noise suppression control device according to the present invention comprises a transfer function from an actuator for canceling noise provided in a sound field to be suppressed to a noise detecting means provided in the sound field to be suppressed. To Pc (s)
exp (-τs) (where s is a Laplace operator, and τ is a dead time from the actuator to the noise detection means) and the first compensator of the transfer function Pc (s) and the transfer function exp (-τ
s) a local feedback compensator in which the second compensator is connected in series, a subtractor for subtracting the output of the local feedback compensator from the output of the noise detection means, and an output of the subtractor and an output of the first compensator. An adder for adding, and a feedback controller having the input of the output of the adder as an input, wherein the polarity inversion output of the output of the feedback controller is used as an input to an actuator for noise cancellation and an input to a local feedback compensator. Features.
【００２３】本発明にかかるアクティブ騒音抑制制御装
置は、騒音抑制対象音場内に設けた騒音打ち消しのため
のアクチュエータへの入力と局所フィードバック補償器
への入力がフィードバックコントローラからの出力の極
性反転出力とされ、騒音検出手段の出力から局所フィー
ドバック補償器の出力が減算器にて減算され、該減算出
力と第１補償器の出力とが加算器にて加算されてフィー
ドバックコントローラの入力とされるために、騒音検出
手段の出力端から加算器の出力端までの伝達関数の分母
および分子にむだ時間要素が含まれず、騒音抑制対象音
場はあたかもむだ時間のない騒音抑制対象音場と見做す
ことができて、フィードバックコントローラを低次のフ
ィードバックコントローラで構成することができ、低次
のフィードバックコントローラを用いて騒音の抑制制御
が行えることになる。In the active noise suppression control device according to the present invention, the input to the actuator for canceling noise and the input to the local feedback compensator provided in the noise suppression target sound field are the inverted output of the output from the feedback controller. Then, the output of the local feedback compensator is subtracted from the output of the noise detection means by a subtractor, and the subtracted output and the output of the first compensator are added by an adder and input to the feedback controller. The denominator and numerator of the transfer function from the output terminal of the noise detection means to the output terminal of the adder do not include a dead time element, and the sound field to be subjected to noise suppression is regarded as a sound field to be subjected to noise suppression without dead time. The feedback controller can be composed of a low-order feedback controller, Thereby capable of performing suppression control of the noise using a controller.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態にか
かるアクティブ騒音抑制制御装置のブロック線図であ
る。FIG. 1 is a block diagram of an active noise suppression control device according to an embodiment of the present invention.
【００２５】図１に示すように、本発明の実施の一形態
にかかるアクティブ騒音抑制制御装置は、騒音抑制対象
音場４１内に設けられた音源と騒音抑制対象音場４１内
に設けられた騒音検出手段との間にＰｃ（ｓ）ｅｘｐ
（−τｓ）の伝達関数を有する騒音抑制対象音場４１に
おける騒音を抑制制御する。As shown in FIG. 1, an active noise suppression control device according to an embodiment of the present invention is provided with a sound source provided in a sound field 41 subject to noise suppression and a sound source provided in the sound field 41 subject to noise suppression. Pc (s) exp between noise detection means
The noise in the noise suppression target sound field 41 having a transfer function of (−τs) is suppressed and controlled.
【００２６】本発明の実施の一形態にかかるアクティブ
騒音抑制制御装置は、騒音抑制対象音場４１内の音源へ
の入力Ｖ（ｓ）が供給される局所フィードバック補償器
５１を備えている。局所フィードバック補償器５１は伝
達関数Ｐｃ（ｓ）を有する補償器２１と伝達関数ｅｘｐ
（−τｓ）のむだ時間要素の補償器３１とを直列接続し
て構成してある。The active noise suppression control device according to one embodiment of the present invention includes a local feedback compensator 51 to which an input V (s) to a sound source in the sound field 41 to be suppressed is supplied. The local feedback compensator 51 includes a compensator 21 having a transfer function Pc (s) and a transfer function exp
The compensator 31 having a dead time element of (−τs) is connected in series.
【００２７】ここで、騒音抑制対象音場４１はプラント
に対応し、音源は騒音抑制対象音場４１内に設けた騒音
打ち消しのためのアクチュエータに対応し、補償器２１
は特許請求の範囲の記載における第１補償器に対応し、
補償器３１は特許請求の範囲の記載における第２補償器
に対応している。Here, the noise suppression target sound field 41 corresponds to the plant, the sound source corresponds to the noise canceling actuator provided in the noise suppression target sound field 41, and the compensator 21.
Corresponds to the first compensator described in the claims,
The compensator 31 corresponds to the second compensator described in the claims.
【００２８】また、局所フィードバック補償器５１の伝
達関数は騒音抑制対象音場４１内に設けられた騒音打ち
消し音源と騒音抑制対象音場４１内に設けられた騒音検
出手段との間の伝達関数に同定してある。The transfer function of the local feedback compensator 51 is defined as the transfer function between the noise canceling sound source provided in the sound field 41 subject to noise suppression and the noise detecting means provided in the sound field 41 subject to noise suppression. Identified.
【００２９】騒音抑制対象音場４１内に設けられた騒音
検出手段の出力に外乱Ｄ（ｓ）が加算された加算出力Ａ
（ｓ）から局所フィードバック補償器５１の出力Ｆ
（ｓ）を減算器６２にて減算し、該減算出力Ｊ（ｓ）に
補償器２１の出力Ｋ（ｓ）を加算器６３にて加算した加
算出力Ｍ（ｓ）をフィードバックコントローラ６１に供
給し、フィードバックコントローラ６１からの出力の極
性を反転して入力Ｖ（ｓ）として騒音抑制対象音場４１
内に設けられた音源および局所フィードバック補償器５
１に入力として供給するように構成してある。The added output A obtained by adding the disturbance D (s) to the output of the noise detecting means provided in the noise suppression target sound field 41.
From (s), the output F of the local feedback compensator 51 is obtained.
(S) is subtracted by a subtractor 62, and an addition output M (s) obtained by adding an output K (s) of the compensator 21 to the subtraction output J (s) by an adder 63 is supplied to the feedback controller 61. , The polarity of the output from the feedback controller 61 is inverted and the input sound V 41 is set as the input V (s).
Sound source and local feedback compensator 5 provided inside
1 as an input.
【００３０】上記のように構成した本発明の実施の一形
態にかかるアクティブ騒音抑制制御装置において、外乱
Ｄ（ｓ）の入力点から加算器６３の出力点（Ｍ（ｓ））
までの伝達関数Ｇ２（ｓ）は、下記の（３）式のように
なる。In the active noise suppression control device according to the embodiment of the present invention configured as described above, the input point of the disturbance D (s) to the output point of the adder 63 (M (s)).
The transfer function G2 (s) up to is expressed by the following equation (3).
【００３１】[0031]
【数３】 (Equation 3)
【００３２】また、外乱Ｄ（ｓ）の入力点から加算器６
３の出力点（Ｍ（ｓ））までの伝達関数を感度関数Ｓ２
（ｓ）というため、感度関数Ｓ２（ｓ）も（３）式のよ
うになる。Further, an adder 6 is applied from the input point of the disturbance D (s).
Transfer function up to the output point (M (s)) of the sensitivity function S2
Because of (s), the sensitivity function S2 (s) is also as shown in equation (3).
【００３３】（３）式から明らかなように、（３）式の
分母にも分子にもむだ時間要素が現われない。したがっ
て、むだ時間の補償が行われて、あたかも本発明の実施
の一形態にかかるアクティブ騒音抑制制御装置はむだ時
間がないように取り扱えることが判る。As is apparent from the equation (3), no dead time element appears in the denominator and the numerator of the equation (3). Therefore, it can be seen that the dead time is compensated, and the active noise suppression control device according to the embodiment of the present invention can be handled as if there is no dead time.
【００３４】このように、伝達関数Ｇ２（ｓ）がむだ時
間のない有理多項式で構成されているために、直接、フ
ィードバック制御理論の適用が可能となって、本発明の
実施の一形態にかかるアクティブ騒音抑制制御装置のフ
ィードバックコントローラ６１を、ＬＱ制御やＨ無限大
制御などの制御理論により設計できるだけでなく、ＰＩ
Ｄ動作のコントローラなどの低次元のコントローラにて
設計することもできる。As described above, since the transfer function G2 (s) is constituted by a rational polynomial without dead time, it is possible to directly apply the feedback control theory, and according to the embodiment of the present invention. The feedback controller 61 of the active noise suppression control device can be designed not only by the control theory such as LQ control and H infinity control, but also by PI
It is also possible to design with a low-dimensional controller such as a D-operation controller.
【００３５】[0035]
【実施例】次に本発明にかかるアクティブ騒音抑制制御
装置の実施例について説明する。Next, an embodiment of an active noise suppression control device according to the present invention will be described.
【００３６】本実施例は本発明の実施の一形態にかかる
アクティブ騒音抑制制御装置を車室内の騒音を抑制制御
する場合に適用した例である。This embodiment is an example in which the active noise suppression control device according to one embodiment of the present invention is applied to the case where the noise in the vehicle interior is controlled to be suppressed.
【００３７】図２（Ａ）、（Ｂ）、図３および図４は本
発明にかかるアクティブ騒音抑制制御装置の実施例を車
両に適用したときにおける車両の模式側面図、模式平面
図、制御ブロック図およびブロック線図である。FIGS. 2A, 2B, 3 and 4 show a schematic side view, a schematic plan view, and a control block of a vehicle when an embodiment of the active noise suppression control device according to the present invention is applied to a vehicle. It is a figure and a block diagram.
【００３８】本発明の一実施例では騒音抑制対象音場４
１に対応する車室内に騒音を打ち消すためのアクチュエ
ータに対応する音源としてのスピーカを設け、スピーカ
からの発生音である打ち消し音にて打ち消されずに残っ
ている残留音を検出する騒音検出手段に対応するエラー
センサとしてのマイクロフォンを車室内に設けて残留音
を検出して、マイクロフォンの出力に基づいてスピーカ
を駆動する。In one embodiment of the present invention, the noise suppression target sound field 4
A speaker as a sound source corresponding to an actuator for canceling noise is provided in the vehicle cabin corresponding to No. 1, and a noise detecting means for detecting a residual sound which is not canceled by a canceling sound generated from the speaker and remains. A microphone as an error sensor is provided in the vehicle interior to detect a residual sound, and a speaker is driven based on the output of the microphone.
【００３９】図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように車室
４１Ａの後部座席４０ａおよび４０ｂの後の所定位置に
それぞれスピーカ４２ａおよび４２ｂが各別に設けてあ
るとともに、後部座席４０ａのヘッドレスト位置近傍の
所定位置および後部座席４０ｂのヘッドレスト位置近傍
の所定位置にマイクロフォン４３ａおよび４３ｂがそれ
ぞれ各別に設けてある。As shown in FIGS. 2A and 2B, speakers 42a and 42b are separately provided at predetermined positions behind rear seats 40a and 40b of vehicle compartment 41A, respectively, and the headrest position of rear seat 40a is provided. Microphones 43a and 43b are separately provided at a predetermined position near the headrest position of the rear seat 40b and at a predetermined position near the headrest position.
【００４０】図２（Ａ）および（Ｂ）に示す本発明にか
かるアクティブ騒音抑制制御装置の実施例では、アクテ
ィブ騒音抑制制御装置が車室４１Ａの右側用と左側用と
にそれぞれ独立している場合であって、１座席について
みれば図３に示す如く１入力１出力フィードバックシス
テムとなる。なお、図３において、符号１０は後記の制
御装置を示している。In the embodiment of the active noise suppression control device according to the present invention shown in FIGS. 2A and 2B, the active noise suppression control device is independent for the right side and the left side of the vehicle compartment 41A. In this case, as for one seat, a one-input one-output feedback system is provided as shown in FIG. In addition, in FIG. 3, the code | symbol 10 has shown the control apparatus mentioned later.
【００４１】ここで、車室４１Ａは騒音抑制対象音場４
１に対応しており、互いに対応するスピーカ４２ａとマ
イクロフォン４３ａの一対の場合をブロック線図で例示
すれば図４のように表示でき、スピーカ４２ａとスピー
カ４２ａに対応するマイクロフォン４３ａとの間におけ
る車室４１Ａの伝達関数およびスピーカ４２ｂとスピー
カ４２ｂに対応するマイクロフォン４３ｂとの間におけ
る車室４１Ａの伝達関数はともにＰｃ（ｓ）ｅｘｐ（−
τｓ）である。以下、Ｐｃ（ｓ）ｅｘｐ（−τｓ）を単
に車室４１Ａの伝達関数とも記す。Here, the cabin 41A is located in the sound field 4 for noise suppression.
4, a pair of speakers 42a and microphones 43a corresponding to each other can be displayed as shown in FIG. 4 by way of example in a block diagram, and a vehicle between the speakers 42a and the microphones 43a corresponding to the speakers 42a. The transfer function of the compartment 41A and the transfer function of the compartment 41A between the speaker 42b and the microphone 43b corresponding to the speaker 42b are both Pc (s) exp (−
τs). Hereinafter, Pc (s) exp (−τs) is also simply referred to as a transfer function of the vehicle interior 41A.
【００４２】図４において、制御装置１０は図１におけ
る騒音抑制対象音場４１を除いた構成要素からなる制御
装置であって、局所フィードバック補償器５１、フィー
ドバックコントローラ６１、マイクロフォン４３ａの出
力から局所フィードバック補償器５１の出力を減算する
減算器６２、減算器６２の出力と補償器２１の出力とを
加算し加算出力をフィードバックコントローラ６１へ供
給する加算器６３を備え、フィードバックコントローラ
６１の出力の極性を反転した信号をスピーカ４２ａおよ
び局所フィードバック補償器５１に入力Ｖ（ｓ）として
供給するように構成してある。なお、制御装置１０は車
両のエンジン制御のためのコンピュータを利用して形成
することもできる。In FIG. 4, a control device 10 is a control device including components other than the noise suppression target sound field 41 in FIG. 1, and includes a local feedback compensator 51, a feedback controller 61, and a local feedback from outputs of the microphone 43a. A subtractor 62 for subtracting the output of the compensator 51, an adder 63 for adding the output of the subtractor 62 and the output of the compensator 21 and supplying an added output to the feedback controller 61 are provided. The inverted signal is supplied to the speaker 42a and the local feedback compensator 51 as an input V (s). The control device 10 can also be formed using a computer for controlling the engine of the vehicle.
【００４３】局所フィードバック補償器５１の伝達関数
は車室４１Ａの伝達関数に同定してあって、補償器２１
の伝達関数は伝達関数Ｐｃ（ｓ）に設定してあり、補償
器３１の伝達関数は伝達関数ｅｘｐ（−τｓ）に設定し
てある。The transfer function of the local feedback compensator 51 is identified as the transfer function of the cabin 41A.
Is set to the transfer function Pc (s), and the transfer function of the compensator 31 is set to the transfer function exp (−τs).
【００４４】上記したように、図４に示した制御装置１
０と車室４１Ａとによるアクティブ騒音抑制制御装置は
図１に示した本発明の実施の一形態にかかるアクティブ
騒音抑制制御装置と等価であり、伝達関数Ｇ２（ｓ）お
よび感度関数Ｓ２（ｓ）は上記の（３）式に示すとおり
である。As described above, the control device 1 shown in FIG.
The active noise suppression control device including the vehicle noise 0 and the vehicle compartment 41A is equivalent to the active noise suppression control device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and has a transfer function G2 (s) and a sensitivity function S2 (s). Is as shown in the above equation (3).
【００４５】ここで、スピーカ４２ａ（４２ｂ）を物理
モデリングし、スピーカ４２ａ（４２ｂ）からマイクロ
フォン４３ａ（４３ｂ）までの距離遅延をむだ時間τと
し、マイクロフォン４３ａ（４３ｂ）はコンデンサマイ
クを使用して所定の定数とおいて、求めた車室４１Ａの
伝達関数Ｐｃ（ｓ）ｅｘｐ（−τｓ）は、下記の（４）
式の如くである。Here, the speaker 42a (42b) is physically modeled, and the distance delay from the speaker 42a (42b) to the microphone 43a (43b) is set to a dead time τ. The microphone 43a (43b) uses a condenser microphone for a predetermined time. , The obtained transfer function Pc (s) exp (−τs) of the vehicle compartment 41A is expressed by the following (4)
It is like a formula.
【００４６】[0046]
【数４】 (Equation 4)
【００４７】（４）式において右辺第１項の［ ］内は
車室４１Ａの伝達関数中のＰｃ（ｓ）に対応し、右辺第
２項の［ ］内は車室４１Ａの伝達関数中のむだ時間要
素ｅｘｐ（−τｓ）に対応している。In the equation (4), the first term on the right side of [] corresponds to Pc (s) in the transfer function of the vehicle compartment 41A, and the second term on the right side of [] represents the value in the transfer function of the vehicle compartment 41A. This corresponds to the dead time element exp (−τs).
【００４８】この車室４１Ａの伝達関数をもとに設計し
たＰＩＤ動作のコントローラからなるフィードバックコ
ントローラ６１の伝達関数Ｃ（ｓ）は下記の（５）式の
如くであり、２次のフィードバックコントローラです
む。The transfer function C (s) of the feedback controller 61, which is a PID operation controller designed based on the transfer function of the passenger compartment 41A, is as shown in the following equation (5), and is a secondary feedback controller. No.
【００４９】[0049]
【数５】 (Equation 5)
【００５０】また、騒音抑制制御を行わない場合と、イ
ンターナルモデルコントローラによる騒音抑制制御のた
めに設計した７次のフィードバックコントローラを用い
た場合と、本発明にかかるアクティブ騒音抑制制御装置
の実施例による２次のフィードバックコントローラを用
いた場合との、騒音抑制制御特性は図５に示す如くであ
る。図５において、横軸は周波数、縦軸は音圧レベルを
示し、実線は制御なしの場合を示し、一点鎖線はインタ
ーナルモデルコントローラによる騒音抑制制御のために
設計した７次のフィードバックコントローラを用いた場
合を示し、破線は本発明にかかるアクティブ騒音抑制制
御装置の実施例による２次のフィードバックコントロー
ラを用いた場合を示している。The case where the noise suppression control is not performed, the case where the seventh-order feedback controller designed for the noise suppression control by the internal model controller is used, and the embodiment of the active noise suppression control device according to the present invention. FIG. 5 shows the noise suppression control characteristics when the secondary feedback controller is used. In FIG. 5, the horizontal axis represents frequency, the vertical axis represents sound pressure level, the solid line represents the case without control, and the dashed line represents the use of a seventh-order feedback controller designed for noise suppression control by the internal model controller. The broken line indicates the case where the secondary feedback controller according to the embodiment of the active noise suppression control device according to the present invention is used.
【００５１】図５からも判るように、本発明にかかるア
クティブ騒音抑制制御装置の実施例による２次のフィー
ドバックコントローラを用いた場合には、インターナル
モデルコントローラによる騒音抑制制御のために設計し
た７次のフィードバックコントローラを用いた場合と同
程度の騒音抑制効果が得られて、騒音抑制制御に有効で
あることが判る。As can be seen from FIG. 5, when the secondary feedback controller according to the embodiment of the active noise suppression control device according to the present invention is used, the design is made for noise suppression control by the internal model controller. The same level of noise suppression effect as when the following feedback controller is used is obtained, and it is understood that this is effective for noise suppression control.
【００５２】なお、上記の実施例においてアクティブ騒
音抑制制御が車室４１Ａの右側用と左側用としてそれぞ
れ独立している場合を説明したが、マイクロフォン４３
ａの出力およびマイクロフォン４３ｂの出力を並列接続
して残留騒音の平均値を検出し、かつスピーカ４２ａの
入力端およびスピーカ４２ｂの入力端を並列接続して共
通の駆動信号によってスピーカ４２ａおよび４２ｂを駆
動するように構成して、制御装置１０によって制御する
ようにしてもよい。In the above embodiment, the case where the active noise suppression control is independent for the right side and the left side of the vehicle compartment 41A has been described.
a and the output of the microphone 43b are connected in parallel to detect the average value of the residual noise, and the input terminals of the speaker 42a and the speaker 42b are connected in parallel to drive the speakers 42a and 42b with a common drive signal. May be configured to be controlled by the control device 10.
【００５３】この場合、マイクロフォン４３ａ、４３ｂ
は同一出力抵抗特性のものを使用する。したがって、並
列接続されたマイクロフォン４３ａ、４３ｂの出力は平
均残留騒音に基づく電気信号を送出することになる。ス
ピーカ４２ａ、４２ｂは同一入力抵抗特性のものを使用
する。したがって、並列接続されたスピーカ４２ａ、４
２ｂからの発生騒音は入力信号に基づき同一レベル、か
つ同一周波数の打ち消し騒音を発生することになる。こ
のようにすることでも、フィードバックコントローラ６
１は低次のフィードバックコントローラで構成でき、か
つ十分な騒音抑制効果が得られる。In this case, the microphones 43a, 43b
Have the same output resistance characteristics. Therefore, the outputs of the microphones 43a and 43b connected in parallel transmit an electric signal based on the average residual noise. The speakers 42a and 42b have the same input resistance characteristics. Therefore, speakers 42a, 4
The noise generated from 2b generates cancellation noise of the same level and the same frequency based on the input signal. By doing so, the feedback controller 6
Numeral 1 can be constituted by a low-order feedback controller, and a sufficient noise suppression effect can be obtained.
【００５４】[0054]
【発明の効果】以上説明したように本発明にかかるアク
ティブ騒音抑制制御装置によればスミス法が適用でき
て、騒音抑制対象音場があたかもむだ時間がないように
取り扱えるという効果が得られ、フィードバックコント
ローラに低次元のフィードバックコントローラが使用で
きるという効果が得られる。この結果、安価なアクティ
ブ騒音抑制制御装置を得ることができる。As described above, according to the active noise suppression control apparatus of the present invention, the Smith method can be applied, and the effect that the sound field targeted for noise suppression can be handled as if there is no dead time is obtained. The effect is obtained that a low-dimensional feedback controller can be used as the controller. As a result, an inexpensive active noise suppression control device can be obtained.
【図１】本発明の実施の一形態にかかるアクティブ騒音
抑制制御装置のブロック線図である。FIG. 1 is a block diagram of an active noise suppression control device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明にかかるアクティブ騒音抑制制御装置の
実施例を車両に適用したときにおける車両の模式側面図
および模式平面図である。FIG. 2 is a schematic side view and a schematic plan view of a vehicle when an embodiment of the active noise suppression control device according to the present invention is applied to a vehicle.
【図３】本発明にかかるアクティブ騒音抑制制御装置の
実施例を車両へ装着したときにおける制御ブロック図で
ある。FIG. 3 is a control block diagram when the embodiment of the active noise suppression control device according to the present invention is mounted on a vehicle.
【図４】本発明にかかるアクティブ騒音抑制制御装置の
実施例を車両へ装着したときにおけるブロック線図であ
る。FIG. 4 is a block diagram when the embodiment of the active noise suppression control device according to the present invention is mounted on a vehicle.
【図５】本発明にかかるアクティブ騒音抑制制御装置の
実施例によるときの騒音抑制特性図である。FIG. 5 is a noise suppression characteristic diagram when an active noise suppression control device according to an embodiment of the present invention is used.
【図６】従来のスミス法を示すブロック線図である。FIG. 6 is a block diagram showing a conventional Smith method.
１０…制御装置 ２１、３１…補償器 ４０ａ、４０ｂ…後部座席 ４１…騒音抑制対象
音場 ４１Ａ…車室 ４２ａ、４２ｂ…ス
ピーカ ４３ａ、４３ｂ…マイクロフォン ５１…局所フィード
バック補償器 ６１…フィードバックコントローラDESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Control device 21, 31 ... Compensator 40a, 40b ... Rear seat 41 ... Noise suppression target sound field 41A ... Car room 42a, 42b ... Speaker 43a, 43b ... Microphone 51 ... Local feedback compensator 61 ... Feedback controller
Claims (1)
のためのアクチュエータから騒音抑制対象音場内に設け
た騒音検出手段までの伝達関数をＰｃ（ｓ）ｅｘｐ（−
τｓ）（ｓはラプラス演算子、τはアクチュエータから
騒音検出手段までのむだ時間）としたとき伝達関数Ｐｃ
（ｓ）の第１補償器と伝達関数ｅｘｐ（−τｓ）の第２
補償器とが直列接続された局所フィードバック補償器
と、騒音検出手段の出力から局所フィードバック補償器
の出力を減算する減算器と、減算器の出力と第１補償器
の出力を加算する加算器と、加算器の出力を入力とする
フィードバックコントローラとを備え、フィードバック
コントローラの出力の極性反転出力を騒音打ち消しのた
めのアクチュエータへの入力および局所フィードバック
補償器への入力とすることを特徴とするアクティブ騒音
抑制制御装置。The transfer function from the noise canceling actuator provided in the noise suppression target sound field to the noise detecting means provided in the noise suppression target sound field is represented by Pc (s) exp (-
τs) (where s is the Laplace operator, and τ is the dead time from the actuator to the noise detection means) and the transfer function Pc
(S) of the first compensator and transfer function exp (−τs) of the second
A local feedback compensator in which a compensator is connected in series, a subtractor for subtracting the output of the local feedback compensator from the output of the noise detection means, and an adder for adding the output of the subtractor and the output of the first compensator. And a feedback controller having an input of an output of the adder, wherein an inverted output of the output of the feedback controller is used as an input to an actuator for noise cancellation and an input to a local feedback compensator. Suppression control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10154678A JPH11344983A (en) | 1998-06-03 | 1998-06-03 | Active noise suppression control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10154678A JPH11344983A (en) | 1998-06-03 | 1998-06-03 | Active noise suppression control device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11344983A true JPH11344983A (en) | 1999-12-14 |
Family
ID=15589531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10154678A Pending JPH11344983A (en) | 1998-06-03 | 1998-06-03 | Active noise suppression control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11344983A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002048806A1 (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Feedback control device |
| US7725201B2 (en) | 2000-12-14 | 2010-05-25 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Feedback control device |
-
1998
- 1998-06-03 JP JP10154678A patent/JPH11344983A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002048806A1 (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Feedback control device |
| US7725201B2 (en) | 2000-12-14 | 2010-05-25 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Feedback control device |
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