JPH03501317A - 繰返し現象のための選択的能動キャンセレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 繰返し現象のための 選択的能動キャンセレーションシステムこの発明は一般的には繰返し現象のため の能動キャンセレーションシステムに関し、かつより特定的には、手動同調もま た可能なこの問題に対する速い適応性の低コスト解決策に関する。

たとえば、チャプリン（Ｃｈａｐｌｉｎ）の米国特許第４．１２２，３０３号、 ワルナカ（Ｗａｒｎａｋａ）米国特許第４，４７３，６０６号およびエリクソン （Ｅｒｉｋｓｓｏｎ）米国特許第４，６７７．６７６号および第４゜６７７．６ ７７号の、リニアフローエアダクトシステムは、線型の一次元の流れにおける方 向性流れを利用して上流センサを用い、それにはキャンセレーションアクチュエ ータおよび下流エラーセンサが連続して続く。これらのシステムは繰返しおよび ランダムなノイズをキャンセルする。チャプリンは、“時間関係プログラム動作 ステップ”を含めて、一般的畳込み（ｃｏｎｖｏ　ｌｕ　ｔ　ｉ　ｏｎ）プロセ スとして制御器を特徴づける。ワルナカは適応性フィルタを用い、適応時間を速 めかつスピーカとダクトとの間のより大きな間隔づけを可能とする。エリクソン は帰納的最小二乗平均（ＲＬＭＳ）および最小二乗平均（ｍｅａｎ　５ｑｕａ　 ｒ　ｅ）（ＬＭＳ）適応性フィルタを特定し、畳込みを行ないかつノイズのある 状態でのシステムの伝達関数を測定する。

これらのシステムは、１−３次元の応用における繰返し現象の選択的キャンセル を与えるために外部同期タイミングを用いず、かつ上流および下流センサの両方 を必要とする。

たとえば、チャプリン米国特許第４．１５３．８１５号および第４．４１７．０ ９８号において、繰返しノイズおよび振動をキャンセルするためのシステムは、 繰返しノイズまたは振動の選択的キャンセルを与えるための同期タイミング信号 の使用を説明する。付加的には、制御器、アクチュエータおよびエラーセンサが 用いられる。チャプリンによってこれらの特許において示される方法は、ノイズ または振動の期間を多数の間隔に分割して、かつ同一のまたは遅延された間隔内 でのエラーセンサの符号または振幅に応答して各間隔内でキャンセリング信号の 振幅を調節する。

米国特許第４，４９０，８４１号において、チャプリンは周波数領域において信 号を処理するためのフーリエ変換の使用を説明する。この方法はランダムな信号 のために用いられてもよい一方で、処理時間の要件は一般的に繰返し信号に対す るそれの応用を制限する。

これらのシステムは高価なまたは複雑なフィルタを用いかつシステムにおける可 変遅延を考慮しない。また、それらは同期センサおよびエラーセンサの両方を必 要とし、かつそれらは適応するのが遅すぎて手動で同調できない。

電子信号における必要とされない成分のキャンセルは一般的に通信信号に応用さ れる。レニツク（Ｒｅｎｎｉｃｋ）などは、米国特許第４，２３２，３８１号に おいて、電子回路内での自己発生エンジンノイズをキャンセルするためにエンジ ンの回転に同期された整流フィルタを用いる０キャンセリング信号のレベルが手 動で調節され、かつ位相シフトまたは異なる調波の変化する振幅に対して適応さ せるための方法は示されない。

ガルコナット（Ｇａｒｃｏｎｎａｔ）などは、米国特許第４，５９４．６９４号 において、２つのセンサを用い、その一方は必要な信号および必要ではない信号 の両方を感知し、かつ他方は必要でない信号だけを感知する。狭帯域フィルタま たはフーリエ変換が結合された信号から必要とされない信号を除去するために用 いられる。

ウィドロウ（Ｗｉ　ｄ　ｒ　ｏｗ）は、Ｉ　ＥＥＥの議事録、Ｖｏｌ、６３、Ｎ ｏ、１２．１９７５年１２月の“適応性ノイズキャンセリングの原理および応用 （ＡｄａｐｔｉｖｅＮｏｉｓｅ　ＣａｎｃｅＩＩｉｎｇ　Ｐｒ１ｎｃｉｐｌｅｓ 　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）”において、２つの形の能動適応性キャ ンセラを説明する。第１図に示されるように、第１のものは、キャンセルされる べきノイズと相互関係づけられた基準信号を伴う、マルチタップ適応性ＦＩＲフ ィルタを用いる。基準信号はエラー信号の位相で９０°内であることを必要とさ れる。結果として、アダプタによって用いられる基準信号それ自体がしばしばフ ィルタ処理を必要とし、結果としての方策は“フィルタ処理−Ｘアルゴリズム” と呼ばれる。

ウィドロウによって説明される第２の形式は、第２図に示されるように、単一周 波数ノツチフィルタを備え、かっただ２つの信号のタップのフィルタを必要とす る。再び、ノイズと相互関係づけられた基準信号が用いられかつフィルタの１つ ごとに９０°位相シフトされる。グローバ（Ｇｌｏｖｅｒ）は、Ｐｈ、Ｄ、学位 論文、１９７５年５月、カリフォルニア、スタンフォード、スタッフォードユニ バーシティ　“正弦干渉の適応性ノイズキャンセリング（Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｎ ｏ１ｓｅ　Ｃａｎｃｅｌｌｉｎｇ　ｏｆＳｉｎｕｓｏｉｄａｌ　Ｉｎｔｅｒｆｅ ｒｅｎｃｅｓ）”において、この技術を多重周波数に展開させた。

ウィドロウの技術の各々は２つのセンサ、すなわち基準信号のためのセンサとエ ラー信号のためのセンサとを必要とする。

こうして、この発明の目的は、基準またはタイミング信号のためのセンサととも に、またはそれなしで、用いられるのに十分はやく適応する、繰返し現象のため の改良された選択的能動キャンセレーションシステムを提供することである。

この発明の別の目的は、センサまたはタイミング源からの外部被同期タイミング と組合せて比較的安価でかつ複雑でないフィルタを用いる能動キャンセレーショ ンシステムを提供することである。

さらに、この発明の別の目的は、基準またはタイミング信号と組合せてエラーセ ンサのみを必要とする繰返し現象のための選択的能働キャンセレーションシステ ムを提供することである。

別の目的は、キャンセルされるべき基本周波数、それゆえその調波を選択するた めに繰返し現象の源の上または近くのセンサなしで、手動または自動的に同調さ れることができる繰返し現象のための選択的能働キャンセレーションシステムを 提供することである。

この発明のさらなる目的は、繰返し現象のレベルまたは周波数における変更に対 する改良された速度の適応を提供することである。

この発明のなおさらなる目的は、処理時間および環境的発生遅延における変化を 説明する繰返し現象のためのキャンセレーションシステムを提供することである 。

この発明のなおまたさらなる目的は、同期タイミング信号および単一残留センサ を用いる、所望でない信号成分の選択的キャンセルおよび信号成分のレベルおよ び位相に対する自動適応を提供することである。

この発明の一層さらなる目的は、外部基準信号の使用なしに適切な位相関係を維 持するためのシステムの適応性を準備することである。

これらおよび他の目的は、現象入力信号およびタイミング入力信号を受けるプロ セッサを有する制御器によって達成され、それらは、最初に現象をかつ続いてキ ャンセルされるべき残留現象および現象の繰返し速度をそれぞれ示し、かつそれ は、信号の和の関数としてそれのフィルタ処理特性を適応させることによるキャ ンセル信号を発生するための安価でかつ単純な適応性フィルタと、フィルタ処理 特性の適応を現象信号の９０°の位相内に維持するための位相回路とを含む。そ のプロセッサは、繰返し現象の源上または近くにセンサを持つことなく、キャン セルされるべき繰返し成分と、手動的または自動的に同調されたタイミング信号 に基づいて発生されたキャンセリング波形との間の、位相のエラーに対して適応 するのに十分速い。タイミング信号は、その現象が発生されている速度に対して 、近いかもしれないが、ちょうど等しくはない。

適応性フィルタは、キャンセルされるべき各周波数ごとに、もしそれが単一の周 波数およびそれの調波または複数個の基本周波数であれば、タイミング信号に応 答しかつその出力が合計されてキャンセル信号を与える第１および第２の適応性 フィルタに入力を与える正弦および余弦発生器を含む。第１および第２のアダプ タは、残留現象を表わす感知された現象信号および位相回路から受取られた信号 の関数として第１および第２のフィルタの第１および第２のフィルタの重みを適 応させ、それゆえ第１および第２のアダプタは現象信号の９０°位相内で動作す る。

位相回路は、キャンセル信号の供給と現象信号の受取りの間の遅延を測定し、か つ測定された遅延の関数として位数として位相を考慮および調節する。位相回路 は、テスト信号を発生するためのテスト信号発生器を含み、それはキャンセル信 号と結合されてかつモニタされるべき領域内に与えられる。第３の適応性フィル タはテスト信号を受取りかつフィルタ処理された信号を与えるために設けられる 。

フィルタ処理された信号と現象残留信号とに関して差がとられる。アダプタは、 差信号および遅延されたテスト信号の関数として第３のフィルタの重みを適応さ せる。第３のフィルタの重みはシステムの遅延時間を表わしかつ適切な位相補正 を与えるために用いられる。

この発明の他の目的、利点および新規の特徴は、添付の図面と関連して考慮され るとき、この発明の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は先行技術の適応性ノイズキャンセレーションの概念である。

第２図は先行技術の単一周波数適応性ノツチフィルタである。

第３図はこの発明の原理に従う選択的キャンセル制御器のブロック図を示す。

第４図はこの発明の原理に従う単一基本周波数キャンセレーションプロセッサの ブロック図である。

第５図はこの発明の原理に従う多重基本周波数キャンセレーションプロセッサの ブロック図である。

第６図はこの発明の原理に従うシステムインパルス測定プロセッサのブロック図 である。

第７図はこの発明の原理に従う信号プロセスのフローチ第３図に示されるこの発 明の繰返し現象キャンセル制御器１０は、１４からのタイミング信号の源を受取 るための入力１２と、残留または現象センサ１８から信号を受取るための入力１ ６と、制御されるべき領域内にキャンセリング現象を与えるためにアクチュエー タ２２を駆動するためのキャンセレーション信号の出力２０とを含む。

入力１２における速度またはタイミング信号センサは、繰返し現象が発生されて いる基本周波数（ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を決めるため に用いられる。異なる速度で起きている源から繰返し現象が起こるときに多重の タイミング信号が用いられる。この信号（１つまたは複数）は、たとえば、エン ジン回転速度計、移動装置上の光センサからかもしれず、電子的に制御された、 または発生された、ノイズ源からの“クロック”信号かもしれず、またはそれは 繰返し現象それ自体からの速度を決めることによって、たとえばそのタイミング を追随するための位相ロックループの使用によってかもしれない。それに代り、 速度が安定しているとき、精密関数発生器などの独立タイミング装置がタイミン グ信号を与えてもよい。

アクチュエータ２２は、２つが代数的に加算するように元の繰返し現象と相互作 用するように電子波形からキャンセリング繰返し現象を発生する。たとえば、ア クチュエータ２２は、拡声器、ヘッドフォンまたは他の音響アクチュエータ、電 気機械、電気液圧、圧電または他の振動アクチュエータ、または電子ミキシング 回路であってもよい。

センサ１８は、元の繰返し現象およびキャンセリング繰返し現象の代数的加算の 結果を検出し、かつこれをこの残留を表わす電子波形に変換する。残留センサ１ ８は、たとえば、マイクロフォン、加速度計、圧力センサまたは電子ミキシング 回路の出力かもしれない。

制御器１０はタイミング信号（１つまたは複数個）および残留センサの波形を用 いてキャンセリング波形を発生する。

タイミング入力または電子回路２６はプロセッサ２４における使用のためにタイ ミング信号（１つまたは複数個）を変換する。そのような回路は典型的には増幅 器、パルス整形機能を含み、かつおそらくたとえばフェイズロックループおよび カウンタなどの調整可能速度周波数乗算器／除算器を含み、プロセッサによって 必要とされるようにタイミング信号の速度を増加／減少させ、それはたとえば１ 回転当り１回の回転速度計信号に１回転当りに処理されるべきポイントの数を乗 算することである。その出力は処理速度クロック信号である。

現象入力電子回路２８．３０はプロセッサ２４における使用のために残留センサ 信号を変換し、そのような回路は典型的には増幅器２８、おそらくそれは制御可 能利得を有し、アンチエイリアシングフィルタ３０、サンプル・ホールド機能お よびアナログ・ディジタルコンバータラ含ム。

出力電子回路はプロセッサ２４からの出力信号をキャンセリング波形に変換する 。そのような回路は典型的には、ディジタル・アナログコンバータ、サンプリン グ周波数を除去するための再構成フィルタ３４および増幅器３６を必要に応じて 含む。

プロセッサ２４は以下のものを提供する、１、タイミング信号（１つまたは複数 個）に対して処理を同期するための手段、 ２、システムインパルス応答を決めかつ更新するための手段、 ３、　サイクル当り処理されるべきポイントの数によって決められる間隔での余 弦および正弦値、４、　現象または残留信号の９０°位相内でフィルタの重みの 適応を維持するためにシステムインパルス応答内で余弦および正弦値を畳込むた めの手段、５、フィルタの重みのための記憶装置、６、　たとえばＬＭＳアルゴ リズムなどの、残留信号の関数を最小化するために、残留信号値および畳込まれ た余弦および正弦値を用いてフィルタの重みを適応させるための手段、さらに、 ７、フィルタの重みおよび余弦および正弦値からキャンセリング信号を発生する ための手段。

タイミング信号（１つまたは複数個）は、繰返し減少が発生されている速度（単 数または複数）と処理を同期する。

これらの速度は、現象の源に依存して、繰返しサイクルの長さを決める。たとえ ば、繰返しサイクルは、電気モータの回転ごとにおよび４サイクルエンジンの１ 回転おきに起こる。この速度はまた繰返し現象゛の基本周波数をも決める。

たとえば、１８００ＲＰＭで動いている電気モータは３０Ｈｚの基本周波数で毎 秒３００回転る。１８００ＲＰＭで動いている４サイクルデイーゼルエンジンも また毎秒３００回転るが、毎秒ただ１５の完全なファイアリングサイクルおよび １５ヘルツの基本周波数でである。

もし必要であれば、タイミング信号（１つまたは複数個）は周波数てい倍および ／または分割され、各繰返しサイクル内でＳｎポイントを与える処理速度クロッ ク（１つまたは複数個）を発生する。しばしばＳｎは２のべき、たとえば１２８ であり、計算を容易にする。

プロセッサ２４は、インターラブド、ディジタルインタフェイスまたは処理速度 クロックをプロセッサとインクフェイスする他の方法を介して処理速度クロック と同期され得る。

入力３２上のサンプル速度クロックは固定速度に設定されるかまたは処理速度ク ロックから直接とられ得る。固定速度が用いられるとキャンセレーションの何ら かの劣化が起こり得るが、固定周波数フィルタが用いられ得るので、より簡単な システムがもたらされ得る。

プロセッサ２４は、固定プログラムハードウェア、カスタムチップを含む様々な 形で、または１つまたはそれ以上のストアされたプログラムマイクロプロセッサ において実現され得る。プロセッサ２４の機能はフィルタの重みを計算および更 新することであり、それはエラー信号の二乗平均値の最小化をもたらし、かつ必 要とされるときは、サンプリング速度およびシステムインパルス応答を決めるこ とである。

キャンセレーション信号処理計算は各サンプル間隔で行なわれ、かつそれゆえ、 処理速度に対してクリティカルである。順に処理速度は、迅速な適応を維持する 一方で所与のサンプル速度でキャンセルされ得る調波の数を決める。

もちろん、応用において処理速度は最小数の調波をキャンセルするのに十分速く なければならない。

処理速度の効果に影響を与えるためにいくつかのファクタが相互作用する。選択 的であるために、サンプル速度は、ノイズが発生されている速度およびノイズサ イクル当りのサンプルポイントの数に依存する。たとえば、１２００ＲＰＭで動 いている電気モータは毎秒１サイクルを２０回完了する。サイクルの間に］２８ ポイントをサンプリングすると、毎秒２５６０サンプル、または毎３９０マイク ロ秒ごとに１サンプルのサンプル速度を与える。こうして、キャンセレーション 信号計算はそのような応用において３９０マイクロ秒よりも少ない間に完全に行 われることができなくてはならない。

プロセッサは、単一の基本周波数に調波を足したものをキャンセルするか、また は、各々がおそら（調波を有する、多重周波数をキャンセルするように構成され ることができる。

第４図を参照して、単一基本周波数プロセッサのためのサンプルにでのキャンセ レーション信号ｙｃが下記のように計算される、 ここで、ＷＱ、、［ｋ］およびＷｌ、ｈ　［ｋ］はサンプルにでの調波りのため のフィルタの重みの値であり、かつ、ここでＳ。は繰返しサイクル当りに処理さ れるポイントの数であり、ｈは調波指数であり、１は基本に対してであり、２は 第１の調波に対して、などであり、さらに、０と５ｎ−１との間のに数列であり 、それは各処理サンプル間隔において変化する。

余弦および正弦発生器４０．４２は処理速度クロックの基本周波数および調波で の値を与える。正弦および余弦発生器の出力Ｘ。、およびＸｌ、、は、重み関数 Ｗ。、、およびｗｌ、を有するそれぞれのフィルタ４４．４６に与えられる。フ ィルタ４４および４６の出力は加算器４８において加算されて出力キャンセレー ション信号ｙｃを与える。フィルタ重みアダプタ５０．５２は残留信号ｒを受取 りかつ遅延回路５４．５６をそれぞれ介する正弦および余弦発生器からの遅延さ れた信号でそれを修正する。

アダプタ５０．５２は残留ｒを最小化する任意の型のものであってもよく、それ はたとえばＬＭＳアルゴリズムである。ＬＭＳアルゴリズムが用いられるとき、 フィルタの重みは次のように更新される。

ここでＤｅｌａｙ、は調波りでのシステムインパルス応答の影響であり、かつａ ｌｐｈａは収束を確実にするように設定される。

遅延回路５４．５６はキャンセレーション信号ｙｃから残留信号ｒへのシステム インパルス応答の効果を再生する。

このインパルス応答は制御器それ自体のうちにフィルタの効果を含み、それは外 部ファクタを支配し得る。その遅延の目的は、アダプタ５０．５２に向かうＸ。

およびＸ、の値を残留信号ｒの９０°位相内に保つことである。しばしば、イン パルス応答をシンプルな時間遅延と近似させることが適切である。それが適切で はないとき、遅延回路５４．５６はシステムインパルス応答での信号Ｘ。および ｘｌの畳込みとなる。

遅延の値が周波数にかつこうして調波に依存し得ることに注意されたい。

第５図を参照すると、多重処理速度信号が用いられ得て、各基本周波数ごとに１ つである。複数個の処理速度クロックＰＲＣがそれらの個々の単一基本周波数プ ロセッサ５ＦＦＰ２４に与えられるのが示される。それらの出力は加算器５８に おいて結合される。単一基本周波数プロセッサ２４は、そこに示される他の回路 と同様に、一対の適応可能ノツチフィルタ４４．４６を有する第４図の構成を各 々含むであろう； サンプルにでのキャンセレーション信号ｙｃは次のように計算される、 ここでＳｎは繰返しサイクル当りに処理されるポイントの数であり、さらに、０ および５ｎ−１の間のに、数列は独立して、各基本周波数ｆに対してであり、各 処理サンプル間隔で変化する。

前のようにアダプタは残留ｒを最小にする任意の型のものであり得て、それはた とえばＬＭＳアルゴリズムである。

ＬＭＳアルゴリズムが用いられるとき、フィルタの重みは次のように更新される 、 ここでＤｅｌａｙ、は周波数ｆでのシステムインパルス応答の効果であり、かつ 、ａｌｐｈａは収束を確実にするように設定される。

遅延の値が周波数に依存することに注意されたい。

各基本周波数の多重調波は以前に説明されたようにキャンセルされ得る。

システムインパルス応答を測定する目的は、余弦および正弦値を残留信号の９０ °位相内にあるように調節することである。一般的な場合において、余弦／正弦 の値をシステムインパルス応答で畳込むことによって位相補正が達成される。し ばしば、プロセッサ出力および残留値入力の間に導入された遅延だけ余弦／正弦 の値を単に遅延させることが十分である。遅延はアンチ・エイリアシングフィル タ、再構成フィルタおよび環境における遅延によって引起こされ得て、たとえば それはアクチュエータおよび残留センサの間の距離である。

システム時間遅延が固定されかつ予め知られているとき、その値はプロセッサ内 に作られ得てかつ実時間測定が除去される。

他の応用例においては、システムインパルス応答が測定されなければならず、か つシステム遅延がそれゆえ計算される。これらの２つのプロセスは必要とされる ときシステムを自己校正するために行なわれる。実務において、システム応答は ゆっくり変化する傾向がある。たとえば、自動車の応用における自己校正は自動 車が発進するたびごとに起こるかもしれない。その結果として、このエレメント は適応性の速度に影響しない。システム応答の進行中の測定が必要とされる応用 例において、このエレメントは、キャンセレーション信号処理と同時発生のプロ セスとして実現され得る。

必要とされるとき、システムインパルス応答を測定するいくつかの方法が使用可 能である。これらは、掃引された（ｓｗａｐ・ｔ）正弦（単一周波数）信号、イ ンパルス発生器、応答と相互関連づけられた擬似ランダムテスト信号および擬似 ランダムテスト信号に適応性フィルタを加えたものを含む。

第６図に示されるように、システムインパルス応答を測定する好ましい方策は、 擬似−ランダムノイズを発生するための擬似ランダムテスト信号発生器６０に、 システムのインパルス応答に整合するように適応された適応性フィルタ６２を加 えたものを用いる。擬似ランダムテスト信号は遅延線６４内にストアされ、かつ キャンセレーション出力、加算器６６での３’ｃｓに加えられる。適応性フィル タの重みは、残留センサ値ｒと、遅延線およびフィルタの重みの内容の畳込みと の間の、７０からの差を用いることによって、ＬＭＳアルゴリズムなどの最小化 アルゴリズムを用いてアダプタ６８によって調節される。ＬＭＳアルゴリズムが 用いられるとき、重みは次のように更新される、ここで、Ｃ［ｋコはサンプルに でのフィルタのｊ番目の重みであり、ｙｔ［ｋ−ｊｌはサンプルにおよびｊ番目 の重みでの擬似ランダムテスト信号値の遅延であり、ｒは現在のサンプルでの残 留センス信号値であり、かつ、ａｌｐｈａＣは収束のために設定される 結果としてのフィルタの重みＣ＋　［ｋ　＋　１１はシステムインパルス応答に 近似し、かつ遅延５４．５６を設定するためにプロセッサ２４によって用いられ る。

擬似ランダムテスト信号を発生する好ましい方法は、最大長シーケンス発生器の 使用である。サンプルにでのテスト信号ｙｔ［ｋｌのこのシーケンシ−は次のよ うに発生され得る、 ｄ［ｋｌ　−ｄ［ｋ−２８］　ｘｏｔ　ｄ［ｋ−３１１ここで、ｄ［ｋコはサン プルにでの数列の２進値である。

テスト信号ｙｔ［ｋｌは次のように発生される、＋　テスト信号レベル、　ｄ［ ｋｌ　−１゜−グヌＦ信号しベノン、　ｄ［ｋｌ　、、　Ｏ。

テスト信号レベルは典型的にはフルスケールの２５％ないし５０％である。フィ ルタの重みの数およびサンプル速度は、最長システム時間遅延が測定されかつ最 短システム時間遅延を識別するために十分な分解能が存在することを確実にする ように設定される。たとえば、６４のフィルタの重みおよび２ｋＨｚのサンプル 速度が多くの音響の応用例に対して十分であり、０．５ミリ秒の分解能および３ ２ミリ秒までの遅延を与え、それは各方向において約１６フイートである。

一旦システムインパルス応答が測定されてしまうと、システムの遅延テーブルが 計算される。遅延テーブルは、システム応答における遅延のために適応性アルゴ リズムを調節するためにキャンセレーションの間に必要とされるデータを含む。

テーブル内のこれらのデータの記憶は、キャンセレーション信号処理における時 間のかかる計算を避ける。

このテーブル内にストアされたデータは各周波数増分、たとえば、０ヘルツから キャンセルされるべき周波数上限への各１ヘルツ、での位相シフトの余弦および 正弦である。

これらは次のようにシステムインパルス応答から計算される、 ここで、５ｒｃａｌは校正の間のサンプル速度である。

システムインパルス応答が線型位相によって近似され得るとき、システム時間遅 延の単一の値がその応答を説明する。そのとき、Ｄ　ｅ　１　ａ　７　ｈおよび Ｄｅｌａｙ＋の値はこの単一値によって与えられ得る。この値は次のように処理 速度の変化を説明するように調節される、Ｄｅｌａｙ　＋−ｔｄ　ＩＩ　Ｐｒ ここで、Ｄ　ｅ　１　ａ　ｙは処理間隔単位であり、ｔｄは秒でのシステム時間 遅延であり、かつ、Ｐｒは毎秒の処理速度である。

一般的場合において、遅延の値は周波数に依存する。これらの遅延はインパルス 応答を周波数領域内に変換すること（たとえば、フーリエまたはハートレー変換 の使用によって）によって、および位相値から遅延を計算することによって決め られ得る。その計算の例は次のようなものである、 ここで、ｔｄ＋は秒での周波数ｆでの時間遅延であり、ｐｈａｓｅ、はラジアン での周波数ｆでの位相であり、かつｆはヘルツでの周波数である。

第４図におけるＤｅｌａｙｂまたはＤｅｌａｙ、（Ｄ値はそのとき次のように決 められる、 Ｄｅｌａｙｒｈ　鯰　ｔｄｆ　”　Ｐｒここで、ｆｈ＝Ｆ、＊ｈであり、ｆｌｌ はチャネル基本周波数であり、かつｈは調波指数であり、または、Ｄｅｌａｙｆ 　−１七６ｆ　”　Ｐｒ その代りには、正弦および余弦の値の遅延値は次のように決められ得る、 ｓｉｎ　（ｔｈｅｔａ　＋　ｐｈａｓｅ　）　＋ｍ　ｓｉｎ　（ｔｈｅｔａ）　 ｃｏｓ　（ｐｈａｓｅｆ）　＋ｆ ｓｉｎ　（仁ｈｅｔａ）　ｓｉｎ　（ｐｈａｓｅｆ）ここ乙　ｔｈｅｔａ　Ｗ　 ２　宵　ｐｉ−トｈ　１１　セ／Ｓｎ　Ｊゾよひ゛ｆ冨ｆ　＊ｈ 単一センサシステムのソフトウェア実現例において、システム遅延正弦および余 弦および符号の付された位相の正弦および余弦がルックアップテーブルにストア され、かつプロセッサ２４は第７図において略述されたプログラムを行なうであ ろう。

最初に、処理をサンプルタイミングと同期するためにサンプル間隔が始まるのを プロセスが待つ。この決定はポーリングを介して、またはサンプルタイミングか ら駆動されるインタラブドであり得る。

次に、サンプル処理が初期化されかつエラーセンサ値が読出される。このステッ プにおいて、以下のことが達成される、 １、Ａ／Ｄ変換が開始される、 ２、　サンプルカウンタ“ｋ”が増分される、３、　処理されるべき最低および 最高調波がキャンセルされるべき最低および最高周波数から計算されかつ現在の サンプル速度は、 ｆｏ−Ｓｒ／５ｎ Ｓｒは現在のサンプル速度であり、 Ｓｎはノイズサイクル当りのサンプルポイントの数であり、 Ｆｌ。−はキャンセルされるべき最低周波数でありかつＦ　ｈｌｇｈはキャンセ ルされるべき最高周波数である。

４、　キャンセレーション信号値を保持するためのアキュムレータがＯに設定さ れる、 ５、　調波指数“ｈ”がＨｏ。、に設定され、さらに、６、エラーセンサ値が読 出される。

現在の調波のためのシステム遅延値を得るステップにおいて、余弦および正弦の 値がＳｙｓｔｅｍ　ＤｅｌａｙＴａｂ　Ｉ　ｅから検索され、そこでテーブルへ のインデックスは次のように計算される、 ｆ＝ｈ”　ｆ。

ここで、ｈは処理されている調波のインデックスであり、かつｆ。はＳ　ｒ　／ 　Ｓ　ｎとして計算された基本周波数である。

遅延された余弦および正弦値の計算のステップにおいて、余弦および正弦値はＣ ｏ５１ｎｅ　ａｎｄ　５ｉｎｅ　Ｔａｂｌｅから検索される。余弦および正弦の 遅延された値は次のように計算される、 ここで、ｋはサンプルナンバーであり、ｋｈはに＊ｈであり、 Ｃｏ５ｆｎｅＴａｂｌｅ＊はＣｏ５１ｎｅ　ａｎｄ　５ｉｎｅ　Ｔａｂｌｅにお けるに番目のエントリからの余弦の値であり、 ５ｉｎｅＴａｂｌｅｈはＣｏ５１ｎｅ　ａｎｄ　５ｉｎｅ　Ｔａｂｌｅにおける に番目のエントリからの正弦値であり、 ｆは処理されている調波の周波数であり、５ｙｓＤｅｌａｙＣｏｓｉｎｅ＋はＳ ｙｓｔｅｍ　Ｄｅｌａｙ　Ｔａｂｌｅにおけるｆ番目のエントリからの余弦値で あり、さらに、 ５ｙｓＤｅｌａｙＳｉｎｅ＋はＳｙｓｔｅｍ　Ｄｅｌａｙ　Ｔａｂｌｅにおける ｆ番目のエントリからの正弦値である。

調波に対するフィルタの重みの適応ステップにおいて、フィルタの重みはＬＭＳ アルゴリズムを介して次のように適応される、 ここで、Ｅｒｒはエラーセンサから読出された値であり、Ｗ　ｃ　ｏ　Ｓ　ｂお よびＷｓｆｎｈは調波りのためのフィルタの重みであり、かつａｌｐｈａは設定 された収束および速い適応性である。キャンセレーション信号値計算および累算 ステップにおいて、信号値に対する現在の調波の貢献（ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏ ｎ）が次のように計算されかつ累算される、 次に、調波指数りが増分されかつ値りをＨｏ、と比較することによってすべての 調波が処理されたかどうかについての判定がなされる。もしその答えがｎｏであ れば、次の調波に対するシステム遅延値を得ることで始まって処理が繰返される 。もし答えがｙｅｓであれば、キャンセレーションの値が出力される。

７ｃの累算された値は否定にされ、かつＤ／Ａハードウェアおよび出力に対して 必要とされるように変換される。

この後、プロセスはステップ“Ｗａｉｔ　ｆｏｒ　Ｓａｍｐｌｅ　Ｔｉｍｅ″に 戻る。

この発明の詳細な説明されかつ示されたけれども、それは説明および例示のため のみであり、かつ制限として働かないことが明らかに理解されるべきである。こ の発明の精神および範囲は添付の請求の範囲の項によってのみ制限される。

Ｆ’ｌｌＧ、　６； 国際調査報告

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．繰返し現象キャンセレーション制御器であって、キャンセルされるべき残留 現象を表わす現象信号を供給するための現象入力手段と、 前記現象の繰返し速度を表わすタイミング信号を供給するためのタイミング入力 手段と、 前記現象信号および前記タイミング信号のための入力を有し、前記現象を実質上 除去するためにキャンセレーション信号を発生するためのプロセッサ手段と、前 記プロセッサ手段に接続され、前記キャンセレーション信号の関数としてキャン セレーション現象を供給するための出力手段と、 前記プロセッサ手段内の、前記現象信号およびタイミング信号の関数としてフィ ルタ手段フィルタ処理特性を適応させることによって前記キャンセレーション信 号を発生するための適応性フィルタ手段と、 前記プロセッサ手段内の、前記フィルタ処理特性の前記適応を前記現象信号の９ ０°位相内に維持するための位相手段とを含む、繰返し現象キャンセレーション 制御器。
2. ２．前記適応性フィルタ手段が、キャンセルされるべき各周波数ごとに、 前記タイミング信号の正弦および余弦をそれぞれ発生するための正弦および余弦 手段と、 それぞれ前記正弦および余弦信号を受取りかつそれぞれ前記第１および第２のフ ィルタ処理手段の第１および第２のフィルタの重みの関数として第１および第２ のキャンセレーション信号を供給するための、第１および第２のフィルタ手段と 、 前記第１および第２のキャンセレーション信号の和として前記キャンセレーショ ン信号を供給するための加算手段と、 それぞれ前記正弦および余弦信号および前記現象信号の関数としてそれぞれ前記 第１および第２のフィルタの重みを適応させるための第１および第２のアダプタ 手段とを含み、さらに、 前記位相手段が前記第１および第２のアダプタ手段に与えられた前記正弦および 余弦信号の位相を調節し、それゆえ前記第１および第２のアダプタ手段が前記現 象信号の９０°位相内にある、請求項１に記載の繰返し現象キャンセレーション 制御器。
3. ３．前記位相手段が前記キャンセレーション信号の供給と前記現象信号の受取り との間の遅延を測定するための手段と、測定された遅延の関数として前記位相を 調節するための調節手段とを含む、請求項２に記載の繰返し現象キャンセレーシ ョン制御器。
4. ４．前記位相手段が前記処理手段の処理遅延を測定するための手段を含み、かつ 前記調節手段がまた前記プロセッサ手段の処理遅延の関数として前記位相を調節 する、請求項３に記載の繰返し現象キャンセレーション制御器。
5. ５．前記位相手段が、 テスト信号を発生するためのテスト信号手段を含み、前記テスト信号は前記出力 手段に供給され、さらに、前記テスト信号を受取りかつ第３のフィルタの重みの 関数としてフィルタ処理された信号を供給するための第３のフィルタ手段と、 前記フィルタ処理された信号および前記現象信号の差信号を供給するための差手 段と、 前記テスト信号から遅延されたテスト信号を供給するための遅延手段と、 前記遅延されたテスト信号および前記差信号の関数として前記第３のフィルタの 重みを適応させるための第３のアダプタ手段とを含む、請求項２に記載の繰返し 現象キャンセレーション制御器。
6. ６．前記位相手段が前記キャンセレーション信号の供給および前記現象信号の受 取りの間の遅延を測定するための手段と、測定された遅延の関数として前記位相 を調節するための調節手段とを含む、請求項１に記載の繰返し現象キャンセレー ション制御器。
7. ７．前記位相手段が前記処理手段の処理遅延を測定するための手段を含み、かつ 前記調節手段がまた前記プロセッサ手段の処理遅延の関数として前記位相を調節 する、請求項６に記載の繰返し現象キャンセレーション制御器。
8. ８．前記位相手段が、 テスト信号を発生するためのテスト信号手段を含み、前記テスト信号は前記出力 手段に供給され、さらに、前記テスト信号を受取りかつ第３のフィルタの重みの 関数としてフィルタ処理された信号を供給するための第３のフィルタ手段と、 前記フィルタ処理された信号と前記現象信号との差信号を供給するための差手段 と、 前記テスト信号から遅延されたテスト信号を供給するための遅延手段と、 前記遅延されたテスト信号と前記差信号との関数として前記第３のフィルタの重 みを適応させるための第３のアダプタ手段とを含む、請求項１に記載の繰返し現 象キャンセレーション制御器。
9. ９．前記位相手段が予め定められた位相値を設定するための手段を含む、請求項 １に記載の繰返し現象キャンセレーション制御器。
10. １０．前記タイミング入力手段が前記現象の前記繰返し速度を感知しかつ前記タ イミング信号を発生するためのタイミング手段を含む、請求項１に記載の繰返し 現象キャンセレーション制御器。
11. １１．前記タイミング手段が回転速度計を含む、請求項１０に記載の繰返し現象 キャンセレーション制御器。
12. １２．前記タイミング手段が位相ロックループ回路を含む、請求項１０に記載の 繰返し現象キャンセレーション制御器。
13. １３．前記タイミング入力手段が前記タイミング信号を発生するための関数発生 器を含む、請求項１０に記載の繰返し現象キャンセレーション制御器。