JPH0659684A

JPH0659684A - 能動振動制御装置

Info

Publication number: JPH0659684A
Application number: JP4227976A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Sano; 久佐野; Hideji Sawada; 秀司沢田; Mitsutake Nakamura; 光勇中村; Nozomi Saito; 望斉藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Alpine Electronics Inc
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Alpine Electronics Inc
Priority date: 1992-08-04
Filing date: 1992-08-04
Publication date: 1994-03-04

Abstract

(57)【要約】【目的】使用開始時から直ちに騒音低減効果が得られ
る能動振動制御装置を提供する。【構成】騒音センサ１により検出された騒音が参照信
号として適応フィルタ２に入力される。適応フィルタ２
には、初期値として予め測定等により得られた値の平均
値が設定され、制御が開始されると、まず、スピーカ３
から該相殺音が発生され、振動が略除去される。この相
殺音により除去されない振動は、マイクロホン４により
誤差信号εとして適応フィルタ２にフィードバックされ
る。適応フィルタ２は、前記参照信号と誤差信号εを用
いて適応フィルタ２の係数値が更新され新たな相殺信号
を生成し、スピーカ３から該相殺信号に応じた相殺音を
発生し、誤差信号εを最小にする制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両や航空機等の交通
機関の振動及びこれらの振動に起因して生ずる騒音を能
動的に制御して低減させる能動振動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明における「振動」の語は、「騒
音」をも含めた意味で使用する。

【０００３】振動制御装置のうち、振動源（騒音源）か
ら発生する振動を減衰させて振動、騒音の低減化を図る
能動振動制御装置と呼称されるものがある。

【０００４】従来、この種の能動振動制御装置として
は、振動源からの振動を検出する振動検出手段と、該振
動検出手段により検出される振動が参照信号として入力
され、かつ該参照信号の振動伝達特性に対して逆位相の
伝達特性を有する相殺信号を適応フィルタを用いて生成
する制御手段と、該制御手段により生成された相殺信号
に基づいて相殺振動を発生する相殺振動発生手段と、該
相殺振動発生手段により発生する相殺振動と前記振動源
からの振動との相殺誤差を検出する誤差信号検出手段と
を備え、該誤差信号検出手段により検出される誤差信号
が最小値となるように前記相殺信号の伝達特性を制御す
る能動振動制御装置が知られている（例えば、特表平１
−５０１３４４号公報）。

【０００５】上記特表平１−５０１３４４号公報に開示
された能動振動制御装置においては、制御手段には２個
のＦＩＲ適応デジタルフィルタ（ＡＤＦ；以下「適応フ
ィルタ」という）が内蔵され、基本周波数とその高調波
の特定周波数のみを選択して処理している。

【０００６】また、上記制御手段において、最適な相殺
信号を生成するための適応アルゴリズム（計算法）とし
てはＬＭＳアルゴリズム（ＬＭＳ：ＬｅａｓｔＭｅａ
ｎＳｑｕａｒｅ）が使用されるのが一般的である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の能動振動制御装置においては、適応フィルタのフィ
ルタ係数の初期値は０であるため、例えば車両に搭載さ
れた能動振動制御装置を車両の出荷後初めて使用したと
きは振動低減効果が得られにくく、その後の装置の使用
に伴い、適応フィルタのフィルタ係数値が相殺すべき振
動に応じた値に収束してゆき、やがて所要の振動低減効
果が得られるようになる。このように、従来の能動振動
制御装置は、振動を十分に相殺する相殺信号を発生する
までの収束時間が長いという問題点があった。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、使用開始時から直ちに所望の騒音低
減効果が得られる能動振動制御装置を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、振動源からの振動と関連性の高い信号を参照
信号として入力し、かつ振動源からの振動伝達特性に対
して逆位相の伝達特性を有する相殺信号を適応フィルタ
を用いて生成する制御手段と、該制御手段により生成さ
れた相殺信号に基づいて相殺振動を発生する相殺振動発
生手段と、該相殺振動発生手段により発生する相殺振動
と前記振動源からの振動との相殺誤差を検出する誤差信
号検出手段とを備え、該誤差信号検出手段により検出さ
れる誤差信号が最小値となるように前記相殺信号の伝達
特性を制御する能動振動制御装置において、前記適応フ
ィルタの値として、相殺すべき振動に応じた所定の振動
伝達特性を有する相殺信号を生成する値を予め求め、該
求めた値を初期値として前記適応フィルタに設定して成
ることを特徴とする。そして、例えばエンジン騒音を対
象にしたときは、前記初期値は、車両の暖気運転時に発
生する振動を相殺するのに適した値であることを特徴と
する。

【００１０】更に、本発明は、振動源からの振動と関連
性の高い信号を参照信号として入力し、かつ振動源から
の振動伝達特性に対して逆位相の伝達特性を有する相殺
信号を適応フィルタを用いて生成する制御手段と、該制
御手段により生成された相殺信号に基づいて相殺振動を
発生する相殺振動発生手段と、該相殺振動発生手段によ
り発生する相殺振動と前記振動源からの振動との相殺誤
差を検出する誤差信号検出手段とを備え、該誤差信号検
出手段により検出される誤差信号が最小値となるように
前記相殺信号の伝達特性を制御する能動振動制御装置に
おいて、相殺すべき振動に応じた所定の振動伝達特性を
有する相殺信号を生成するフィルタ値を予め求め、該求
めたフィルタ値を設定した固定フィルタを前記適応フィ
ルタと共に用いることを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、請求項１，２記載の発明
は、制御手段は、予め求めた初期値が設定された適応フ
ィルタにより、装置の使用開始時から直ちに所定の振動
伝達特性を有する相殺信号を生成し、この相殺信号に応
じて相殺振動発生手段は相殺振動を発生する。該相殺振
動と振動源からの振動との相殺誤差は、誤差検出手段に
より検出され、該検出された相殺誤差が最小値となるよ
うに前記相殺信号の伝達特性が制御される。

【００１２】請求項３記載の発明は、制御手段は、装置
の使用開始時、予め求めた初期値が設定された固定フィ
ルタにより、所定の伝達特性を有する相殺信号を生成
し、誤差検出手段により検出された相殺誤差が最小値と
なるように前記相殺信号の伝達特性を制御する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１４】図１は、本発明に係る能動振動制御装置の
第１実施例の概略構成を示すブロック図である。

【００１５】本実施例の能動制御装置は、図１に示すよ
うに騒音源（振動源）からの騒音を検出する騒音センサ
１と、該騒音センサ１により検出される騒音が参照信号
として入力されかつ該参照信号の伝達特性に対して逆位
相の伝達特性を有する相殺信号を生成する適応フィルタ
２と、適応フィルタ２により生成された相殺信号に基づ
いて相殺音を発するスピーカ３と、スピーカ３により発
せられた相殺音と前記参照信号との誤差を検出するマイ
クロホン４とを主要部として構成されている。但し、ス
ピーカアンプ、マイクアンプ、騒音センサ用アンプは本
図から省いている。

【００１６】騒音センサ１により検出された騒音（一次
騒音）はＡ／Ｄコンバータ５によってサンプリングさ
れ、デジタルデータの基準信号（参照信号）Ｘとして適
応フィルタ２に入力される。該適応フィルタ２からは上
述の如く生成された相殺信号が出力されてＤ／Ａコンバ
ータ６でアナログ信号に変換され、スピーカ３から相殺
音（二次騒音）が発せられる。

【００１７】一方、マイクロホン４はスピーカ３からの
相殺音を受信し、該相殺音はＡ／Ｄコンバータ７により
サンプリングされ、デジタルデータの誤差信号εとして
取り出され、適応フィルタ２にフィードバックされる。
すなわち、誤差信号は、一次騒音と二次騒音との相殺誤
差を示すものであり、上記適応フィルタ２は前記誤差信
号が最小値となるように相殺信号の逆位相の伝達特性を
変更し騒音を低減する。

【００１８】また、上記適応フィルタ２において、最適
な相殺信号を生成するための適応アルゴリズム（計算
法）としてＬＭＳアルゴリズム（ＬＭＳ：Ｌｅａｓｔ
ＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）が使用されている。

【００１９】以上説明した図１の構成は、従来例で説明
したものと実質的に同一であるが、従来例では適応フィ
ルタ２のフィルタ係数の初期値が０であるのに対して、
本実施例では、該初期値が所定の振動伝達特性を有する
相殺信号を生成する値に予め設定されている点が異なっ
ている。

【００２０】上記初期値は、例えば、能動振動制御装置
が使用される交通機関を開発する際に予め測定等により
設定される。即ち、先ず適応フィルタのフィルタ係数値
が０の状態で、能動振動制御装置を搭載した交通機関、
例えば荒れた路面を走行する際に発生するロードノイズ
を対象にした場合、車両を実際の路上で実走させるか、
またはロードノイズ路面を備えたシャシダイナモメータ
上で走行させることにより、適応フィルタのフィルタ係
数値が０から変化し収束されて略一定になったときの値
を測定する。しかして、車両の量産時に、該測定したフ
ィルタ係数値を量産車に搭載される能動振動制御装置の
適応フィルタに入力しておく。上記設定したフィルタ係
数の初期値は予め実験的な測定により得られる複数の測
定値の平均値に設定される。しかし、製造上のバラツキ
等により振動の伝達特性等が車両毎に異なるため、上記
平均値に設定された初期値では振動を最小にすることは
できないが、従来のように初期値が０の状態から装置の
使用を開始する場合に比較して、フィルタ係数値の収束
時間ははるかに短かく、装置の使用開始時から直ちに略
所要の消音効果を得ることができる。

【００２１】上述のように、上記初期値で振動は完全に
相殺することができないがその後の装置の振動制御によ
りフィルタ係数値が更新されて短時間内で所要の値に収
束され、十分な消音効果が達成されるようになる。

【００２２】図２は、本発明に係る能動振動制御装置の
第２実施例の概略構成を示すブロック図である。本実施
例は、上記第１実施例の構成に対して、固定フィルタ８
を付加した点が異なるので、図１に共通な要素には同一
符号を付し、構成及び作用の詳細な説明は省略する。

【００２３】図２において、固定フィルタ８はＡ／Ｄコ
ンバータ５と適応フィルタ２の間に介装されている。こ
の固定フィルタ８のフィルタ係数値は上述した第１実施
例と同様に、予め実験的に測定した値に設定されてい
る。

【００２４】騒音センサ１により検出された騒音は、Ａ
／Ｄコンバータ５によりデジタルデータとしての基準信
号Ｘに変換された後固定フィルタ８に入力される。固定
フィルタ８は、所定の振動を制御する相殺信号、例え
ば、所定周波数域の振動を最小にする相殺信号を出力可
能にするフィルタで、基準信号Ｘは固定フィルタ８によ
りフィルタリングされ基準信号Ｘ′となり、該基準信号
Ｘ′は、適応フィルタ２に供給される。この固定フィル
タ８を用いたことにより、装置の使用開始時には、前述
した第１実施例と同様に、使用開始時から直ちに所定の
消音効果を奏する。

【００２５】第１実施例では、装置の使用開始時のみ所
定の相殺信号を出力するように適応フィルタ２のフィル
タ係数が決められ、制御が進むに従って前記誤差信号を
最小にするように順次フィルタ係数が更新されるが、本
実施例では、先ず装置の使用開始時には騒音源（振動
源）からの振動を基に、固定フィルタ８により所定の振
動が相殺され、これにより相殺できない振動成分のみが
適応フィルタ２の適応制御により相殺制御される。この
適応制御により適応フィルタ２のフィルタ係数が更新さ
れていく。このように、本実施例では、装置の使用開始
時から適応フィルタ２には、固定フィルタ８により所定
の振動を相殺する信号Ｘ′が供給されるため、適応フィ
ルタ２の負担が大幅に減少され、誤差信号εを最小にす
るまでの収束時間が大幅に短かくなる。

【００２６】また、固定フィルタ８としてランダム振動
を相殺するフィルタを用いた場合、相殺制御される振動
が周期振動とランダム振動との合成振動であるとき、適
応フィルタ２は、周期振動の除去のみに専念することが
でき、追従性が非常に良くなるという効果を奏する。

【００２７】尚、本実施例では、固定フィルタ８をＡ／
Ｄコンバータ５と適応フィルタ２との間の抻入したが、
これに代えて、適応フィルタ２とＤ／Ａコンバータ６と
の間に抻入しても同様の効果を奏する。

【００２８】また、固定フィルタ８のフィルタ係数の値
は、実験に供される制御系の振動伝達特性によって決定
されるが、該振動伝達特性を求める方法としては、例え
ば最尤法等のオフライン同定法若しくは前記ＬＭＳ法等
のオンライン同定法により入力される参照信号と出力さ
れる振動信号とから振動伝達特性を推定する方法、また
は有限要素法等を用いて直接運動方程式から求める方法
を用いることができる。

【００２９】更に、固定フィルタ８のフィルタ係数値は
単一の所定周波数域の振動を最小にする相殺信号を出力
可能にする値に設定してもよく、または複数の異なる所
定周波数域毎に、その振動を最小にする相殺信号を出力
可能とするように決められた複数のフィルタ係数値をメ
モリに格納し、制御時に相殺すべき振動の周波数に応じ
たフィルタ係数値を前記メモリから読み出し、固定フィ
ルタ８のフィルタ係数値としてもよい。

【００３０】〔適用例〕図３は、本発明に係る能動振動
制御装置を車両のロードノイズ制御装置（道路表面の凹
凸に起因する車両走行時のロードノイズを低減するため
の装置）に適用した場合の一例の概略構成を示すブロッ
ク図であり、本適用例においては、騒音源（振動源）と
しての各１個の車輪に対して、２個の加速度ピックアッ
プ等から成る騒音センサが車体に装着されている。

【００３１】実際には、４個の車輪を有する車体の懸架
装置には８個の騒音センサが装着されているが、図３に
は説明の都合上、車両の右側車輪を騒音源とする４個の
騒音センサ１０₁〜１０₄のみが図示されている。

【００３２】本適用例は、騒音センサ１０₁〜１０₄と、
騒音センサ１０₁〜１０₄により得られた信号をデジタル
信号ｘ₁〜ｘ₄に変換するＡ／Ｄコンバータ１１₁〜１１₄
と、デジタル信号ｘ₁〜ｘ₄を基準信号とし、後述するエ
ラー信号ｅ₁，ｅ₂を最小値にする相殺信号を発生する適
応制御回路１２₁〜１２₄と、適応制御回路１２₁〜１２₄
の出力信号ｙ₁₁〜ｙ₁₄及びｙ₂₁〜ｙ₂₄をそれぞれ加算す
る加算器１３₁，１３₂と、加算器１３₁，１３₂のデジタ
ル出力信号ｕ₁，ｕ₂をアナログ信号に変換するＤ／Ａコ
ンバータ１４₁，１４₂と、Ｄ／Ａコンバータ１４₁，１
４₂から出力される相殺信号を相殺音に変換するスピー
カ１５₁，１５₂と、車室内騒音（一時騒音）と該相殺音
（二次騒音）との相殺誤差を検出するマイクロホン１６
₁，１６₂と、マイクロホン１６₁，１６₂により検出され
たアナログデータとしての誤差信号をデジタル信号
ｅ₁，ｅ₂に変換するＡ／Ｄコンバータ１７₁，１７₂とに
より構成されている。

【００３３】適応制御回路１２₁は、対応する騒音源か
ら対応するマイクロホン１６₁，１６₂までのこの制御系
特有の遅延特性等を補償する４つのＦＩＲフィルタ１８
₁₁₁〜１８₁₂₂（そのフィルタ係数をそれぞれＣ₁₁（∧）
〜Ｃ₂₂（∧）とする）と、フィルタ係数Ｗ₁₁，Ｗ₂₁に基
づき基準信号ｘ₁から相殺信号を発生する適応フィルタ
１９₁₁，１９₁₂と、ＦＩＲフィルタ１８₁₁₁〜１８₁₂₂に
より補正された基準信号ｘ₁とエラー信号ｅ₁，ｅ₂に基
づき基準信号ｘ₁、即ち、騒音源からマイクロホン１
６₁，１６₂までの伝達特性に対して逆位相の伝達特性
（逆伝達特性）を演算し、適応フィルタ１９₁₁，１９₁₂
のフィルタ係数Ｗ₁₁，Ｗ₂₁を更新するＭＥＦＸＬＭＳ処
理部２０₁₁，２０₁₂とから成っている。

【００３４】ＭＥＦＸＬＭＳ処理部２０₁₁，２０
₁₂は、適応アルゴリズムとしてＭＥＦＸ（Multiple Err
or Filtered-X）ＬＭＳアルゴリズムを有し、該アルゴ
リズムによりＦＩＲフィルタ１８₁₁₁〜１８₁₂₂によりフ
ィルタリングされた基準信号ｘ₁とエラー信号ｅ₁，ｅ₂
とから最適な相殺信号を生成するべく、上記逆伝達特性
を演算し、該演算結果に基いて適応フィルタ１９₁₁，１
９₁₂のフィルタ係数Ｗ₁₁，Ｗ₂₁を更新する制御を実行す
る。

【００３５】更に、適応フィルタ１９₁₁，１９₁₂のフィ
ルタ係数Ｗ₁₁，Ｗ₂₁の初期値は、予め実験的に測定され
た値に設定されている。

【００３６】同様にして、適応制御回路１２ｎ（ｎ＝
２，３，４）は、ＦＩＲフィルタ１８ｎ₁₁〜１８ｎ
₂₂と、適応フィルタ１９ｎ₁，１９ｎ₂と、ＭＥＦＸＬ
ＭＳ処理部２０ｎ₁，２０ｎ₂（ｎ＝２，３，４）とから
成っている。

【００３７】以下、本適用例の制御動作について詳細に
説明する。

【００３８】図３において、騒音センサ１０₁〜１０₄に
よりピックアップされた騒音信号は、夫々Ａ／Ｄコンバ
ータ１１₁〜１１₄を介してデジタルデータとしての基準
信号ｘ₁〜ｘ₄に変換される。

【００３９】基準信号ｘ₁〜ｘ₄は、まず、夫々適応フィ
ルタ１９₁₁，１９₂₁，１９₃₁，１９₄₁のフィルタ係数Ｗ
₁₁，Ｗ₁₂，Ｗ₁₃，Ｗ₁₄と乗算され、デジタル信号ｙ
₁₁（＝Ｗ₁₁ｘ₁），ｙ₁₂（＝Ｗ₁₂ｘ₂），ｙ₁₃（＝Ｗ₁₃ｘ
₃），ｙ₁₄（＝Ｗ₁₄ｘ₄）が生成される。

【００４０】次に、デジタル信号ｙ₁₁，ｙ₁₂，ｙ₁₃，ｙ
₁₄は加算器１３₁により加算され、デジタル信号ｕ₁（＝
ｙ₁₁＋ｙ₁₂＋ｙ₁₃＋ｙ₁₄）が生成される。該信号ｕ
₁は、Ｄ／Ａコンバータ１４₁によりアナログ変換され、
スピーカ１５₁を介して音Ｕ₁として空間に伝搬される。

【００４１】同様にして、デジタル信号ｘ₁〜ｘ₄は、適
応フィルタ１９₁₂，１９₂₂，１９₃₂，１９₄₂のフィルタ
係数Ｗ₂₁，Ｗ₂₂，Ｗ₂₃，Ｗ₂₄と乗算され、デジタル信号
ｙ₂₁（＝Ｗ₂₁ｘ₁），ｙ₂₂（＝Ｗ₂₂ｘ₂），ｙ₂₃（＝Ｗ₂₃
ｘ₃），ｙ₂₄（＝Ｗ₂₄ｘ₄）が生成され、加算器１３₂を
介してデジタル信号ｕ₂（＝ｙ₂₁＋ｙ₂₂＋ｙ₂₃＋ｙ₂₄）
が生成され、同様にして、信号ｕ₂は、Ｄ／Ａコンバー
タ１４₂によりアナログ変換され、スピーカ１５₂を介し
て音Ｕ₂として空間に伝搬される。

【００４２】スピーカ１５₁からマイクロホン１６₁，１
６₂までの空間の伝達関数をそれぞれＣ₁₁，Ｃ₂₁，スピ
ーカ１５₂からマイクロホン１６₁，１６₂までの空間の
伝達関数をそれぞれＣ₁₂，Ｃ₂₂とすると、マイクロホン
１６₁，１６₂により入力された信号Ｅ₁，Ｅ₂は、以下の
ようになる。

【００４３】Ｅ₁＝Ｃ₁₁Ｕ₁＋Ｃ₁₂Ｕ₂＋Ｈ₁₁Ｘ₁＋Ｈ₂₁Ｘ
₂＋Ｈ₃₁Ｘ₃＋Ｈ₄₁Ｘ₄ Ｅ₂＝Ｃ₂₁Ｕ₁＋Ｃ₂₂Ｕ₂＋Ｈ₁₂Ｘ₁＋Ｈ₂₂Ｘ₂＋Ｈ₃₂Ｘ₃＋
Ｈ₄₂Ｘ₄ 但しＨｉｊは騒音センサ１０₁〜１０₄からマイクロホン
１６₁，１６₂まで直接伝播する伝播特性である。

【００４４】このアナログ信号Ｅ₁，Ｅ₂は、それぞれＡ
／Ｄコンバータ１６₁，１６₂によりデジタル信号である
エラー信号ｅ₁，ｅ₂に変換される。

【００４５】エラー信号ｅ₁，ｅ₂は、ＦＩＲフィルタ１
８₁₁₁，１８₁₂₁からの基準信号ｘ₁がＣ₁₁（∧）及びＣ
₂₁（∧）により補正された信号Ｃ₁₁（∧）ｘ₁及びＣ₂₁
（∧）ｘ₁とともにＭＥＦＸＬＭＳ処理部２０₁₁に入
力され、ＭＥＦＸＬＭＳアルゴリズムにより演算が行
われ、エラー信号ｅ₁，ｅ₂の値を最小にするように適応
フィルタ１９₁₁のフィルタ係数がＷ₁₁が決定され、更新
される。

【００４６】同様にして、フィルタ係数Ｗ₁₂〜Ｗ₁₄，Ｗ
₂₁〜Ｗ₂₄が更新され、これら更新されたフィルタ係数Ｗ
ｎｍ（ｎ＝１，２；ｍ＝１，２，３，４）により信号Ｙ
ｎｍ（＝Ｗｎｍ・ｘｍ）（ｎ＝１，２；ｍ＝１，２，
３，４）が更新される。次に、加算器１３₁，１３₂によ
り信号ｕ₁，ｕ₂が生成され、Ｄ／Ａコンバータ１４₁，
１４₂及びスピーカ１５₁，１５₂を介して、信号ｅ₁，ｅ
₂を最小にする相殺音Ｕ₁，Ｕ₂が空間に伝搬され、空間
に存在している振動音と干渉し、消音制御が行われる。
この相殺音によっても除去されない振動は、再び集音マ
イク１６₁，１６₂に入力され、以下、上述した制御手順
に従って順次空間内の振動を最小にするように制御が行
われる。

【００４７】上記適応フィルタ１９₁₁〜１９₄₂のフィル
タ係数Ｗ₁₁〜Ｗ₂₄の初期値は、初期値メモリＭ₁₁〜Ｍ₂₄
に格納されている。そして初期値メモリＭ₁₁〜Ｍ₂₄の値
は、例えばエンジンノイズを対象にしたとき、車両の乗
員が１人で暖機運転を行うときにエンジンの振動により
発生するいわゆるこもり音を十分除去できるように、予
めこのような場合をシミュレートした条件でエンジンを
作動させて適応フィルタの係数値を測定し、その平均値
を得ることにより決定される。しかして、能動振動制御
は、例えばエンジン始動後３秒経過した時、即ち、エン
ジンの回転数が暖機運転の回転数となった時に開始す
る。このようにして、エンジンが始動され、３秒経過す
ると、本装置の作動が開始され、初期値メモリＭ₁₁〜Ｍ
₂₄から読み込まれた前記初期値によって生成された相殺
信号が出力され、Ｄ／Ａコンバータ１４₁，１４₂を介し
てアナログ信号に変換され、スピーカ１５₁，１５₂から
相殺音が発せられる。適応フィルタの係数の初期値を上
述のように設定したので、装置の最初の使用時から略十
分な消音効果が得られる。尚、振動制御の開始時点を、
エンジン始動後３秒経過後にすることに代えて、スター
タスイッチをオフした時点としてもよい。

【００４８】以上のようにして、適応フィルタ１９₁₁〜
１９₄₂の係数の初期値として、同一車種の暖機運転時の
平均的な振動を最小にする値を採用することにより、所
要の消音効果を装置の使用開始時から直ちに得ることが
でき、また、ＭＥＦＸＬＭＳ処理部２０₁₁〜２０
₄₂は、この初期値では除去できない振動のみを相殺する
制御を行えばよいため、略完全な消音効果が得られるま
での収束時間が大幅に短縮される。

【００４９】尚、本適応例では、前記初期値として１人
乗車の暖機運転時の振動を最小にする値としたが、これ
に限るものではなく、例えば、エンジンの異なる所定回
転数毎に、その振動を最小にする複数の初期値を予め測
定により得てメモリに格納し、制御開始時の回転数に応
じた初期値をメモリから読み出して適応フィルタのフィ
ルタ係数の初期値として用いるようにしてもよい。

【００５０】この場合、前述したように、振動制御の開
始はエンジンが各所定の回転数になったときに行う。

【００５１】尚、図２の固定フィルタを適応フィルタと
併用する場合にも、上述と同様の初期値の設定および制
御開始時点の設定が可能であることは勿論である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、振動源
からの振動と関連性の高い信号を参照信号として入力
し、かつ振動源からの振動伝達特性に対して逆位相の伝
達特性を有する相殺信号を適応フィルタを用いて生成す
る制御手段と、該制御手段により生成された相殺信号に
基づいて相殺振動を発生する相殺振動発生手段と、該相
殺振動発生手段により発生する相殺振動と前記振動源か
らの振動との相殺誤差を検出する誤差信号検出手段とを
備え、該誤差信号検出手段により検出される誤差信号が
最小値となるように前記相殺信号の伝達特性を制御する
能動振動制御装置において、前記適応フィルタの値とし
て、相殺すべき振動に応じた所定の振動伝達特性を有す
る相殺信号を生成する値を予め求め、該求めた値を初期
値として前記適応フィルタに設定して成り、また、相殺
すべき振動に応じた所定の振動伝達特性を有する相殺信
号を生成するフィルタ値を予め求め、該求めたフィルタ
値を設定した固定フィルタを前記適応フィルタと共に用
いるので、制御を開始した時点から所定の振動特性を有
する振動を除去し、また、前記振動を十分に相殺する相
殺信号を発生するまでの収束時間を短縮することが可能
となる効果がある。

【００５３】また、前記初期値として車両の暖機運転時
の振動を相殺する相殺信号を生成する値をとることによ
り、暖機運転時に特有な振動を制御開始時から除去する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る能動振動制御装置の第１実施例の
概略構成を示すブロック図である。

【図２】本発明に係る能動振動制御装置の第２実施例の
概略構成を示すブロック図である。

【図３】本発明に係る能動振動制御装置をロードノイズ
キャンセラに適用した適用例の概略構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１騒音センサ（振動検出手段）２適応フィルタ（制御手段）３スピーカ（相殺振動発生手段）４マイクロホン（誤差信号検出手段）８固定フィルタ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年９月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】能動振動制御装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００４】従来、この種の能動振動制御装置として
は、振動源からの振動を検出する振動検出手段と、該振
動検出手段により検出される振動が参照信号として入力
され、かつ該参照信号に適応フィルタを用いて参照信号
にフィルタリングを施すことにより相殺信号を生成する
制御手段と、該制御手段により生成された相殺信号に基
いて相殺振動を発生する相殺振動発生手段と、該相殺振
動発生手段により発生する相殺振動と前記振動源からの
振動との相殺誤差を検出する誤差信号検出手段とを備
え、該誤差信号検出手段により検出される誤差信号のパ
ワーが最小となるように前記相殺信号を制御する能動振
動制御装置が知られている。

【０００５】上記特表平１−５０１３４４号公報に開示
された能動振動制御装置においては、制御手段にはＦＩ
Ｒ適応デジタルフィルタ（ＡＤＦ：以下「適応フィル
タ」という）が内蔵され、基本周波数とその高調波の特
定周波数のみを対象として処理を行っている。

【０００６】また、上記制御手段において、適応アルゴ
リズム（適応フィルタのフィルタ係数更新規則）として
は、一般にＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズム
が用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の能動振動制御装置においては、適応フィルタのフィ
ルタ係数の初期値は０であるため、例えば車両に搭載さ
れた能動振動制御装置を車両の出荷後初めて使用したと
きは振動低減効果が得られにくく、その後の装置の使用
に伴い、適応フィルタのフィルタ係数値が相殺すべき振
動に応じた値に収束してゆき、やがて所要の振動低減効
果が得られるようになる。このように、従来の能動振動
制御装置は、振動を十分に相殺する相殺信号を発生する
までに要する時間が長いという問題点があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、振動源からの振動と相関性の高い信号を参照
信号として入力し、かつ適応フィルタを用いて参照信号
にフィルタリングを施すことにより相殺信号を生成する
制御手段と、該制御手段により生成された相殺信号に基
づいて相殺信号を発生する相殺振動発生手段と、該相殺
振動発生手段により発生する相殺振動と前記振動源から
の振動との相殺誤差を検出する誤差信号検出手段とを備
え、該誤差信号検出手段により検出される誤差信号のパ
ワーが最小となるように前記相殺信号を制御することに
よって、前記振動源からの振動を制御する能動振動制御
装置において、相殺すべき振動に応じた所定の相殺信号
を生成するフィルタ特性（フィルタ係数値）をあらかじ
め求め、該求めたフィルタ特性を前記適応フィルタに初
期特性として設定しておくことを特徴とする。

【００１０】更に、本発明は、振動源からの振動と相関
性の高い信号を参照信号として入力し、かつ適応フィル
タを用いて参照信号にフィルタリングを施すことにより
相殺信号を生成する制御手段と、該制御手段により生成
された相殺信号に基いて相殺振動を発生する相殺振動発
生手段と、該相殺振動発生手段により発生する相殺振動
と前記振動源からの振動との相殺誤差を検出する誤差信
号検出手段とを備え、該誤差信号検出手段により検出さ
れる誤差信号のパワーが最小となるように前記相殺信号
を制御することによって、前記振動源からの振動を制御
する能動振動制御装置において、相殺すべき振動に応じ
た所定の相殺信号を生成するフィルタ特性をあらかじめ
求め、該求めたフィルタ特性を設定した特性時不変のフ
ィルタ（固定フィルタ）を前記適応フィルタとともに用
いることを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、請求項１記載の発明は、制
御手段は、あらかじめ求めた初期特性が設定された適応
フィルタにより、装置の使用開始時から直ちに所定の相
殺信号を生成し、この相殺信号に応じて相殺振動発生手
段は相殺振動を発生する。該相殺振動と振動源からの振
動との相殺誤差は、誤差検出手段により検出され、該検
出された相殺誤差のパワーが最小となるように前記相殺
信号を生成する適応フィルタの伝達特性が制御される。

【００１２】請求項２記載の発明は、制御手段は、装置
の使用開始時、あらかじめ求めた初期特性が設定された
固定フィルタにより、所定の相殺信号を生成し、誤差検
出手段により検出された相殺誤差のパワーが最小値とな
るように前記相殺信号を生成する適応フィルタの伝達特
性が制御される。

【００１３】

【００１５】本実施例の能動制御装置は、図1に示すよ
うに騒音源(振動源)からの騒音を検出する参照信号セン
サ1と、該参照信号センサ1により検出される騒音が参照
信号として入力されかつ該参照信号にフィルタリングを
施すことにより相殺信号を生成する適応フィルタ２と、
適応フィルタ２により生成された相殺信号に基いて相殺
音を発するスピーカ３と、スピーカ３により発せられた
相殺音と前記騒音源からの騒音との誤差を検出するマイ
クロホン４とを主要部として構成されている。但し、ス
ピーカを駆動するためのパワーアンプ、マイクアンプ、
騒音センサ用アンプは本図から省いている。

【００１６】参照信号センサ１により検出された騒音は
Ａ／Ｄコンバータ５によってサンプリングされ、デジタ
ルデータの基準信号Ｘとして適応フィルタ２に入力され
る。該適応フィルタ２からは上述のごとく生成された相
殺信号が出力されてＤ／Ａコンバータ６でアナログ信号
に変換され、スピーカ３から相殺音が発せられる。

【００１７】一方、マイクロフォン４は、騒音源（振動
源）からの騒音とスピーカ３からの相殺音との和（相殺
誤差）を検出し、該相殺誤差はＡ／Ｄコンバータ７によ
りサンプリングされ、デジタルデータの誤差信号εとし
て取り出され、適応フィルタ２にフィードバックされ
る。適応フィルタ２は、振幅が騒音と同じで位相が反転
している相殺音が生成されるようにフィルタ係数を調整
することによって騒音を低減する。なおフィルタ１０
は、スピーカ３からマイクロフォン４までの伝達特性を
有している固定フィルタである。フィルタ１０は、本発
明で述べている固定フィルタとは目的が異なる。

【００１８】また、上記適応フィルタ２の構成要素であ
る８において、最適な相殺信号を生成するための適応ア
ルゴリズム（計算法）としてＬＭＳアルゴリズム（ＬＭ
Ｓ：Least Mean Square）が使用されている。

【００１９】以上説明した図１の構成は、従来例で説明
したものと実質的に同一であるが、従来例では適応フィ
ルタ２の構成要素であるデジタルフィルタ９のフィルタ
係数Ｗの初期値が０であるのに対して、本実施例では、
該初期値が所定の相殺信号を生成する値にあらかじめ設
定されている点が異なっている。

【００２０】上記初期値は、例えば、能動振動制御装置
が使用される交通機関を開発する際に予め測定等により
設定される。即ち、先ず適応フィルタのフィルタ係数値
が０の状態で、能動振動制御装置を搭載した交通機関、
例えば荒れた路面を走行する際に発生するロードノイズ
を対象にした場合、車両を実際の路上で実走させるか、
またはロードノイズ路面を備えたシャシダイナモメータ
上で走行させることにより、適応フィルタのフィルタ係
数値が０から変化し収束して略一定になったときの値を
測定する。しかして、車両の量産時に、該測定したフィ
ルタ係数値を量産車に搭載される能動振動制御装置の適
応フィルタに入力しておく。上記設定したフィルタ係数
の初期値は予め実験的な測定により得られる複数の測定
値の平均値に設定される。しかし、製造上のバラツキ等
により振動の伝達特性等が車両毎に異なるため、上記平
均値に設定された初期値では振動を最小にすることはで
きないが、従来のように初期値が０の状態から装置の使
用を開始する場合に比較して、フィルタ係数値の収束時
間ははるかに短かく、装置の使用開始時から直ちに略所
要の消音効果を得ることができる。

【００２１】上述のように、上記初期値で振動は完全に
相殺することができないがその後の装置の振動制御によ
り適応フィルタの係数値が更新されて短時間内で所要の
値に収束し、十分な消音効果が達成されるようになる。

【００２２】図２，３は、本発明に係る能動振動制御装
置の第２実施例の概略構成を示すブロック図である。本
実施例は、上記第１実施例の構成に対して、固定フィル
タ１１を付加した点が異なるので、図１に共通な要素に
は同一符号を付し、構成及び作用の詳細な説明は省略す
る。

【００２３】図２において、固定フィルタ１１はＡ／Ｄ
コンバータ５と適応フィルタ２の間に介装されている。
この固定フィルタ１１のフィルタ係数値は上述した第１
実施例と同様に、あらかじめ測定した値に設定されてい
る。図３において、固定フィルタ１１はＡ／Ｄコンバー
タ５とフィルタ１０の間および適応フィルタ２とＤ／Ａ
コンバータ６との間に介装されている。この固定フィル
タ１１のフィルタ係数値は上述した第１実施例と同様
に、あらかじめ測定した値に設定している。

【００２４】図２に示す構成では、参照信号センサ１に
より検出された騒音は、Ａ／Ｄコンバータ５によりデジ
タルデータとしての参照信号Ｘに変換された後、固定フ
ィルタ１１に入力される。固定フィルタ１１は、所定の
振動を制御する相殺信号、例えば、所定周波数域の振動
を最小にする相殺信号を出力可能にするフィルタで、参
照信号Ｘは固定フィルタ１１によりフィルタリングされ
参照信号Ｘ′となり、該参照信号Ｘ′は、適応信号処理
部２に供給される。また、デジタルフィルタＷの初期特
性は、その伝達関数が振幅１、位相０の特性をもつよう
に設定しておく。この固定フィルタ１１を用い、かつデ
ジタルフィルタＷの初期値を上記のように設定しておく
ことにより、装置の使用開始時には、前述した第１実施
例と同様に、使用開始時から直ちに所定の消音効果を奏
する。図３に示す構成は、図２に示す構成を等価に変換
した構成である。したがって図２の実施例と同様の効果
を奏する。

【００２５】第１実施例では、装置の使用開始時のみ所
定の相殺信号を出力するようにデジタルフィルタ９のフ
ィルタ係数が決められ、制御が進むに従って前記誤差信
号を最小にするように順次フィルタ係数が更新される
が、本実施例では、まず装置の使用開始時には騒音源
（振動源）からの振動を基に、固定フィルタ１１により
所定の振動が相殺され、これにより相殺できない振動成
分のみがデジタルフィルタ９により相殺制御される。デ
ジタルフィルタ９のフィルタ係数は、適応アルゴリズム
８により更新される。このように、本実施例では装置の
使用開始時からデジタルフィルタ９には、固定フィルタ
１１により所定の振動を相殺する信号Ｘ′が供給される
ため、デジタルフィルタ９の負担が大幅に減少され、誤
差信号εを最小にするまでの収束時間が大幅に短かくな
る。

【００２６】また、固定フィルタ１１のフィルタ係数の
値は、実験に供される制御系の振動伝達特性によって決
定されるが、該振動伝達特性を求める方法としては、例
えば最尤法等のオフライン同定法若しくは前記ＬＭＳ法
等のオンライン同定法により、入力される参照信号と出
力される振動信号とから振動伝達特性を推定する方法、
または有限要素法等を用いて直接運動方程式から求める
方法を用いることができる。

【００２７】更に、固定フィルタ１１のフィルタ係数値
は単一の所定周波数域の振動を最小にする相殺信号を出
力可能にする値に設定してもよく、または複数の異なる
所定周波数域毎に、その振動を最小にする相殺信号を出
力可能とするように決められた複数のフィルタ係数値を
メモリに格納し、制御時に相殺すべき振動の周波数に応
じたフィルタ係数値を前記メモリから読み出し、固定フ
ィルタ１１のフィルタ係数値としてもよい。

【００２８】〔適用例〕図４は、本発明に係る能動振動
制御装置を車両のロードノイズ制御装置（道路表面の凹
凸に起因する車両走行時のロードノイズを低減するため
の装置）に適用した場合の一例の概略構成を示すブロッ
ク図であり、本適用例においては、騒音源（振動源）と
しての各１個の車輪に対して、２個の加速度ピックアッ
プ等から成る騒音センサが車体に装着されている。

【００２９】実際には、４個の車輪を有する車体の懸架
装置には８個の参照信号センサが装着されているが、図
４には説明の都合上、車両の右側車輪を騒音源とする４
個の参照信号センサ１０₁〜１０₄のみが図示されてい
る。

【００３０】本適用例は、固定フィルタ２１₁〜２１₈を
デジタルフィルタ１９₁₁〜１９₄₂と併用した場合であ
り、参照信号センサ１０₁〜１０₄により得られた信号を
デジタル信号ｘ₁〜ｘ₄に変換するＡ／Ｄコンバータ１１
₁〜１１₄と、デジタル信号ｘ₁〜ｘ₄を参照信号とし、後
述するエラー信号ｅ₁，ｅ₂のパワー和を最小にする相殺
信号を発生する適応信号処理部１２₁〜１２₄と、適応信
号処理部１２₁〜１２₄の出力信号ｙ₁₁〜ｙ₁₄およびｙ₂₁
〜ｙ₂₄をそれぞれ加算する加算器１３₁，１３₂と、加算
器１３₁，１３₂のデジタル出力信号ｕ₁，ｕ₂をアナログ
信号に変換するＤ／Ａコンバータ１４₁，１４₂と、Ｄ／
Ａコンバータ１４₁，１４₂から出力される相殺信号を相
殺音に変換するスピーカ１５₁，１５₂と、車室内騒音と
該相殺音との相殺誤差を検出するマイクロホン１６₁，
１６₂と、マイクロホン１６₁，１６₂により検出された
アナログデータとしての誤差信号をデジタル信号ｅ₁，
ｅ₂に変換するＡ／Ｄコンバータ１７₁〜１７₄とにより
構成されている。

【００３１】本適用例は、適応アルゴリズムとしては、
ＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムを用いている。適応信号
処理部１２₁は、対応するスピーカ１５₁，１５₂からマ
イクロホン１６₁，１６₂までの伝達特性を有する４つの
デジタルフィルタ１８₁₁₁〜１８₁₂₂（そのフィルタ係数
をそれぞれＣ₁₁（∧）〜Ｃ₂₂（∧）とする）と、フィル
タ係数Ｗ₁₁，Ｗ₂₁に基づき参照信号ｘ₁から相殺信号を
演算するデジタルフィルタ１９₁₁，１９₁₂と、デジタル
フィルタ１８₁₁₁〜１８₁₂₂によりフィルタリングされた
参照信号ｘ₁と誤差信号ｅ₁，ｅ₂に基づき信号ｘ₁、すな
わち騒音源からマイクロフォン１６₁，１６₂までの伝達
特性に対して振幅が等しく位相が逆の伝達特性（逆伝達
特性）になるように、デジタルフィルタ１９₁₁，１９₁₂
のフィルタ係数Ｗ₁₁，Ｗ₂₁を更新するＭＥＦＸＬＭＳ
処理部２０₁₁，２０₁₂とから成っている。

【００３２】ＭＥＦＸＬＭＳ処理部２０₁₁，２０
₁₂は、適応アルゴリズムとしてＭＥＦＸ（Multiple Err
or Filtered-X）ＬＭＳアルゴリズムを有し、該アルゴ
リズムによりＦＩＲフィルタ１８₁₁₁〜１８₁₂₂によりフ
ィルタリングされた参照信号ｘ₁とエラー信号ｅ₁，ｅ₂
とから最適な相殺信号を生成するべく、上記逆伝達特性
を演算し、該演算結果に基いて適応フィルタ１９₁₁，１
９₁₂のフィルタ係数Ｗ₁₁，Ｗ₂₁を更新する制御を実行す
る。

【００３３】更に、固定フィルタ２１₁〜２１₈は、予め
実験的に測定された値に設定されている。

【００３４】同様にして、適応制御回路１２ｎ（ｎ＝
２，３，４）は、デジタルフィルタ１８ｎ₁₁〜１８ｎ₂₂
と、デジタルフィルタ１９ｎ₁，１９ｎ₂と、ＭＥＦＸ
ＬＭＳ処理部２０ｎ₁，２０ｎ₂（ｎ＝２，３，４）とか
ら成っている。

【００３５】次に、固定フィルタ２１₁〜２１₈を併用す
る代わりにデジタルフィルタ１９₁₁〜１９₄₂の初期値を
あらかじめ実験的に測定された値に設定した場合も前記
の実施例と同様の効果を奏する。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、振動源
からの振動と相関性の高い信号を参照信号として入力
し、かつ適応フィルタを用いて参照信号にフィルタリン
グを施すことにより相殺信号を生成する制御手段と、該
制御手段により生成された相殺信号に基づいて相殺信号
を発生する相殺振動発生手段と、該相殺振動発生手段に
より発生する相殺振動と前記振動源からの振動との相殺
誤差を検出する誤差信号検出手段とを備え、該誤差信号
検出手段により検出される誤差信号のパワーが最小とな
るように前記相殺信号を制御することによって、前記振
動源からの振動を制御する能動振動制御装置において、
相殺すべき振動に応じた所定の相殺信号を生成するフィ
ルタ特性（フィルタ係数値）をあらかじめ求め、該求め
たフィルタ特性を前記適応フィルタに初期特性として設
定してあり、また、相殺すべき振動に応じた所定の相殺
信号を生成するフィルタ特性をあらかじめ求め、該求め
たフィルタ特性を設定した特性時不変のフィルタ（固定
フィルタ）を前記適応フィルタとともに用いるので、制
御を開始した時点から所定の振動特性を有する振動を除
去し、また、前記振動を十分に相殺する相殺信号を発生
するまでの収束時間を短縮することが可能となる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図３】本発明に係る能動振動制御装置の第２実施例の
概略構成を示すブロック図である。

【図４】本発明に係る能動振動制御装置をロードノイズ
キャンセラに適用した適用例の概略構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】１参照信号センサ（振動検出手段）２適応フィルタ（制御手段）３スピーカ（相殺振動発生手段）４マイクロホン（誤差信号検出手段）１１固定フィルタ

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村光勇埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者斉藤望東京都品川区西五反田１丁目１番８号アルパイン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動源からの振動と関連性の高い信号を
参照信号として入力し、かつ振動源からの振動伝達特性
に対して逆位相の伝達特性を有する相殺信号を適応フィ
ルタを用いて生成する制御手段と、該制御手段により生
成された相殺信号に基づいて相殺振動を発生する相殺振
動発生手段と、該相殺振動発生手段により発生する相殺
振動と前記振動源からの振動との相殺誤差を検出する誤
差信号検出手段とを備え、該誤差信号検出手段により検
出される誤差信号が最小値となるように前記相殺信号の
伝達特性を制御する能動振動制御装置において、前記適応フィルタの値として、相殺すべき振動に応じた
所定の振動伝達特性を有する相殺信号を生成する値を予
め求め、該求めた値を初期値として前記適応フィルタに
設定して成ることを特徴とする能動振動制御装置。
【請求項２】前記初期値は、車両の暖機運転時に発生
する振動を相殺するのに適した値であることを特徴とす
る請求項１記載の能動振動制御装置。
【請求項３】振動源からの振動と関連性の高い信号を
参照信号として入力し、かつ振動源からの振動伝達特性
に対して逆位相の伝達特性を有する相殺信号を適応フィ
ルタを用いて生成する制御手段と、該制御手段により生
成された相殺信号に基づいて相殺振動を発生する相殺振
動発生手段と、該相殺振動発生手段により発生する相殺
振動と前記振動源からの振動との相殺誤差を検出する誤
差信号検出手段とを備え、該誤差信号検出手段により検
出される誤差信号が最小値となるように前記相殺信号の
伝達特性を制御する能動振動制御装置において、相殺すべき振動に応じた所定の振動伝達特性を有する相
殺信号を生成するフィルタ値を予め求め、該求めたフィ
ルタ値を設定した固定フィルタを前記適応フィルタと共
に用いることを特徴とする能動振動制御装置。