WO2012137418A1 - 車両の振動低減システム - Google Patents

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    • G05D19/02—Control of mechanical oscillations, e.g. of amplitude, of frequency, of phase characterised by the use of electric means
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K5/00—Arrangement or mounting of internal-combustion or jet-propulsion units
    • B60K5/12—Arrangement of engine supports

Definitions

  • the present invention relates to a vibration reduction system that reduces vibration at a predetermined position in a vehicle.
  • an adaptive control technique using an adaptive digital filter is widely used for the purpose of reducing vibration and sound, and many methods such as Filtered-X LMS (Least Mean Square) have been proposed. Further, various structures such as FIR (Finite Impulse Response) filters and SAN (Single-frequency Adaptive Notch) filters have been proposed for the structure of adaptive filters. Among them, for adaptive control targeting periodic signals such as engine vibrations of automobiles, the technique of configuring an adaptive digital filter with a SAN filter is widely used mainly in terms of improving the amount of control computation and the convergence of the filter. ing.
  • Patent Document 1 proposes an active vibration isolator that suppresses vibration at a vibration detection position by driving an electromagnetic actuator by adaptive control for a vibration detection position with the largest control deviation. Yes.
  • Various adaptive control methods have been proposed (see, for example, Patent Document 2).
  • the coefficient of the adaptive digital filter is updated in accordance with a certain rule. Therefore, while the control is functioning well, the engine to be controlled when the filter converges. Although the vibration takes the minimum value, a certain amount of time is required until the filter converges.
  • the filter coefficient is reset to 0 at that time, Update of the filter coefficient is started again at that frequency. That is, every time the rotation speed (frequency) changes, the filter coefficient is reset to 0. Whenever the frequency changes, the time until the filter converges is necessary. It means that it is difficult to obtain a good followability for all of the various steps.
  • the present invention has been made in view of such a problem related to the convergence of the filter, and an object of the present invention is to provide a vehicle vibration reduction system capable of improving the high-speed control. .
  • the first invention provides at least one vibration device for generating a vibration force, at least one vibration detection device for detecting vibration at a predetermined position in the vehicle, and generation of a control object.
  • a frequency is calculated from the rotation speed signal of the source, a cosine wave and a sine wave (reference signal) whose frequency is a real number multiple of the fundamental frequency of the rotation speed signal are generated, and the signal obtained from the vibration detection device and the reference signal are
  • An adaptive filter is updated based on a signal (filtered signal) multiplied by a transfer characteristic from the vibration device to the vibration detection device, and an excitation force is generated in the vibration device by the reference signal and the adaptive filter.
  • a vibration reduction system for a vehicle comprising: a control device for controlling vibration generated at a predetermined position in the vehicle; wherein the control device changes the rotational speed of the generation source to be controlled.
  • a control device for controlling vibration generated at a predetermined position in the vehicle; wherein the control device changes the rotational speed of the generation source to be controlled.
  • an adaptive filter value of a past control result corresponding to the frequency is set as an initial value, and an excitation force is generated in the excitation device by the adaptive filter updated from the initial value. The vibration generated at the predetermined position is reduced.
  • the control device includes the adaptive filter of the past control result corresponding to the frequency among the values of the adaptive filter of the past control result stored for each frequency. Is rewritten with the updated value of the adaptive filter.
  • the initial value of the adaptive filter is not reset to 0, but the data of the filter coefficient stored in advance is given as the initial value, and the convergence value (optimal solution) Since the coefficient is updated from the filter coefficient close to (), the arrival time to the convergence value (optimum solution) of the filter is shortened, and the high-speed control can be improved.
  • the coefficient is always calculated from the filter coefficient close to the convergence value (optimal solution) in the current environment even if there is aged deterioration of the vibration exciter or a change in the environment used (temperature, etc.). Since updating is performed, the arrival time until the convergence value (optimum solution) of the filter is shortened, and not only can the speed of control be improved, but also the robustness of the control can be maintained.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a vehicle vibration reduction system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a control system according to an embodiment of the vehicle vibration reduction system.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating estimated transfer characteristics for each frequency stored in the control device.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the convergence value of the adaptive filter coefficient for each frequency stored in the control device.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the crankshaft rotation pulse signal and the rotation primary and secondary vibration waveforms of the crankshaft.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation when the convergence value of the adaptive filter coefficient for each frequency stored in the control device is updated.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a vehicle vibration reduction system according to the present invention.
  • the engine 12 is supported by an active control mount (ACM) 3 a incorporating an actuator such as a voice coil and a plurality of engine mounts 5.
  • the ACM 3a has a function as a vibration device as well as a function of supporting the engine 12, and functions to actively generate a vibration force to suppress vibration at a predetermined position in the vehicle.
  • the engine 12 is provided with a sensor 6 for measuring the rotational speed of the crankshaft of the engine.
  • a sensor 9 for detecting vibration is attached to a predetermined position in the vehicle.
  • a control device 11 for controlling the damping force of the ACM 3a is disposed at a position in front of the driver's seat (for example, in the instrument panel).
  • the sensor 9 that detects vibration functions to detect vibration (for example, acceleration) at a predetermined position in the vehicle in real time.
  • the sensor 9 detects the vibration with high sensitivity and near the vibration source (for example, engine mount). It is preferable to be disposed on the vehicle body side portion or the like.
  • the sensor 9 is disposed on the steering 4 or the floor portion of the driver's seat, but may be provided on the seat 13, the vehicle body 14, the headrest portion of the front seat, the floor portion of the rear seat, or the like.
  • an acceleration sensor, a load sensor, or the like can be used.
  • the control device 11 may be arranged at any location in the vehicle.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a control system according to an embodiment of a vehicle vibration reduction system.
  • the control device 11 includes a control frequency calculation unit 48, a cosine wave generator 31, a sine wave generator 32, an adaptive filter 33, an adaptive filter 34, an adder 35, an adder 36, and an LMS calculation unit 37. And an adder 38 and an LMS calculator 39.
  • the control frequency calculation unit 48 calculates a control frequency from the crankshaft rotation pulse signal output from the sensor 6.
  • the cosine wave generator 31 generates a cosine wave having the frequency calculated by the control frequency calculation unit 48.
  • the sine wave generator 32 generates a sine wave having a frequency calculated by the control frequency calculation unit 48.
  • the adaptive filter 33 adjusts the gain of the cosine wave (reference signal) output from the cosine wave generator 31.
  • the adaptive filter 34 adjusts the gain of the sine wave (reference signal) output from the sine wave generator 32.
  • the adder 35 adds the control signal from the adaptive filter 33 and the control signal from the adaptive filter 34, and outputs a control signal y (t) to the ACM (actuator) 3a.
  • the adder 36 adds the signal obtained by multiplying the reference signal from the cosine wave generator 31 by the transfer characteristic from the ACM (actuator) 3a to the sensor 9 and the reference signal from the sine wave generator 32 to the sensor 9 from the ACM (actuator) 3a. And the signal multiplied by the transfer characteristic up to.
  • the LMS calculation unit 37 reads the output of the adder 36 and the acceleration signal (error signal) e (t) detected by the sensor 9 and updates the filter coefficient of the adaptive filter 33.
  • the adder 38 adds the signal obtained by multiplying the reference signal from the cosine wave generator 31 by the transfer characteristic from the ACM (actuator) 3a to the sensor 9 and the reference signal from the sine wave generator 32 to the sensor 9 from the ACM (actuator) 3a. And the signal multiplied by the transfer characteristic up to.
  • the LMS calculation unit 39 reads the output of the adder 38 and the acceleration signal (error signal) e (t) detected by the sensor 9 and updates the filter coefficient of the adaptive filter 34.
  • C indicates the actual transfer characteristic from the ACM 3a to the sensor 9.
  • Cr (fk) and Ci (fk) are estimated transfer characteristics from the ACM 3a to the sensor 9 at each control frequency fk.
  • Cr (fk) and Ci (fk) are the coefficient of the cosine component and the coefficient of the sine component, respectively. is there.
  • the control device 11 obtains Cr (fk) and Ci (fk) in advance at each control frequency fk and stores them for each frequency as shown in FIG.
  • the control device 11 stores the convergence values of the filter coefficients of the adaptive filters 33 and 34 obtained at each frequency when adaptive control was performed in the past as shown in FIG.
  • the control device 11 stores one Wr (fk) and one Wi (fk) for each frequency, but the operating state (slow acceleration or sudden acceleration, the engine shape due to the road surface difference) It is considered that the optimum solution varies depending on the load state, etc., so Wr (fk) and Wi (fk) are obtained and stored in advance for each of a plurality of different operation states, and Wr ( fk) and Wi (fk) may be read out.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the vibration reduction system of the present invention.
  • the control frequency calculation unit 48 detects the rotation speed of the generation source to be controlled, and calculates the frequency from the rotation speed signal (S101).
  • the control device 11 determines whether or not the frequency (the number of rotations) has changed (S102).
  • the control device 11 stores the convergence value Wr of the filter coefficients of the adaptive filters 33 and 34 based on the past control results corresponding to the frequency stored in the control device 11.
  • (Fk) and Wi (fk) are read and set as initial values in the adaptive filters 33 and 34 (S103).
  • the control device 11 generates a cosine wave having a fundamental frequency and a frequency that is a multiple of the fundamental frequency by the cosine wave generator 31, and generates the cosine wave by using the initial value of the filter coefficient described above by the adaptive filter 33.
  • the gain of the reference signal output from the device 31 is adjusted.
  • the sine wave generator 32 generates a sine wave having a fundamental frequency and a frequency that is a multiple of the fundamental frequency
  • the adaptive filter 34 uses the initial value of the filter coefficient described above to generate the sine wave generator 32. Adjust the gain of the reference signal output from.
  • the control device 11 adds the control signal from the adaptive filter 33 and the control signal from the adaptive filter 34, and outputs the control signal y (t) to the ACM (actuator) 3a. (S106).
  • the control device 11 uses the adder 36 to multiply the reference signal from the cosine wave generator 31 by the Cr (fk) of the control frequency fk and the reference signal from the sine wave generator 32 to the control frequency fk.
  • the signal multiplied by Ci (fk) is added (filtered signal is created) (S104).
  • the control device 11 reads the output signal of the adder 36 and the acceleration signal (error signal) e (t) detected by the sensor 9 and updates the filter coefficient of the adaptive filter 33 in the LMS calculation unit 37 ( S105).
  • the control device 11 uses a signal obtained by multiplying the reference signal from the cosine wave generator 31 by Cr (fk) at the control frequency fk and the reference signal from the sine wave generator 32 to ⁇ Ci at the control frequency fk.
  • the signal multiplied by (fk) is added (filtered signal creation) (S104).
  • the control device 11 reads the output of the adder 38 and the acceleration signal (error signal) e (t) detected by the sensor 9 and updates the filter coefficient of the adaptive filter 34 in the LMS calculation unit 39 (S105).
  • the adaptive filters 33 and 34 output the control signal y (t) to the ACM 3a based on the updated filter coefficient (S106).
  • the present invention repeats the above operation, and when the frequency of the control target to be reduced fluctuates, the initial value of the adaptive filter is not reset to 0, but is stored in advance with filter coefficient data (created based on past control results). Is given as the initial value, the filter coefficient is updated from the initial value.
  • the initial value of the filter coefficient is almost the convergence value, and the coefficient is updated from the filter coefficient close to the convergence value. Therefore, the arrival time to the filter convergence value (optimal solution) is shortened, and the control speed is high. Can be greatly improved.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the crankshaft rotation pulse signal and the rotation primary and secondary vibration waveforms of the crankshaft.
  • the rotation pulse signal shown in FIG. 6 is a pulse signal in which there is a missing tooth used for detecting the crank angle of the crankshaft.
  • this position is the origin of the cosine wave and sine wave generated by the cosine wave generator 31 and the sine wave generator 32 (the amplitude of the sine wave). Is 0, or the cosine wave amplitude is 1).
  • the origin is determined on the basis of the missing position of the rotation pulse signal of the crankshaft.
  • the missing tooth position is, for example, a position determined as (previous High level period) ⁇ 2 ⁇ (Low level period).
  • the origin is set to the time point when the first pulse signal falling after the determined missing position (tooth missing period) is detected.
  • the origin may be set at the time when the rising edge of the pulse signal is detected.
  • the present invention can determine the origin of the sine wave and cosine wave by the above-described method, for example.
  • a high-speed control effect can be obtained by using the filter coefficient stored in the control device 11.
  • the crankshaft rotation pulse signal when the crankshaft rotation pulse signal is not missing, the ignition pulse signal and TDC (Top Dead Center) position of a specific cylinder are detected. It goes without saying that the reference point of the crankshaft (the origin position of the sine wave and cosine wave) may be determined using a signal or the like.
  • the present invention may have a function of updating the stored value to the convergence value of the latest control result.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation when the convergence value of the adaptive filter coefficient for each frequency stored in the control device is updated.
  • FIG. 7 shows a form in which the values of the adaptive filters 33 and 34 updated at each time are stored as Wr (fk) and Wi (fk) of the frequency fk at that time at any time.
  • the control device 11 detects the rotational speed of the generation source to be controlled at a certain sample time n, and calculates the frequency fk from the rotational speed signal (S201). Next, the control device 11 reads the convergence values Wr (fk) and Wi (fk) of the filter coefficients of the adaptive filter corresponding to the frequency fk stored in the control device 11 and sets them as initial values in the adaptive filter.
  • the filtered signal is created in the same manner as S104 shown in FIG. 5 (S202). Next, similarly to S105 shown in FIG. 5, the control device 11 reads the filtered signal and the acceleration signal (error signal) e (n) detected by the sensor 9, and updates the filter coefficient of the adaptive filter. (S203).
  • the control device 11 After updating the adaptive filter, the control device 11 rewrites Wr (fk) and Wi (fk) with the updated values of the adaptive filter (S204). The adaptive filter outputs the control signal y (n) to the ACM 3a based on the updated filter coefficient (S205). Further, the control device 11 repeats the above processing at the sample time n + 1, reads the stored Wr (fk) and Wi (fk), and updates the adaptive filter.
  • Wr (fk) and Wi (fk) stored for each frequency are constantly updated as optimum values in the current use environment, and the present invention is shown in FIG. It is also possible to omit the process of detecting frequency fluctuations.
  • the calculation unit 48 has a function capable of calculating a plurality of frequencies to be controlled, calculates a fundamental frequency determined from the rotation signal and a frequency that is a multiple of the basic frequency, and the cosine wave generator 31 and the sine wave generator 32 The cosine wave and sine wave of the selected frequency can be generated.
  • the present invention can generate the cosine wave generator 31 and the sine wave generation.
  • the device 32 generates a set frequency and a sine wave and cosine wave that are real multiples of the set frequency. In the present invention, parallel operations are required for the number of frequencies to be reduced.
  • the present invention is applicable to a case where there are two or more ACMs and / or a sensor that detects vibration. It can be applied to two or more cases.
  • the vibration device is not limited to the ACM, but may be an active mass damper (Active Mass Damper) or a torque rod type.
  • the place where the vibration device is provided is not limited to the lower part of the engine, but may be between the suspension device and the vehicle body. According to the present invention, for example, by providing a vibration device between the suspension device and the vehicle body, vibration due to rotation of the tire can be more efficiently reduced.
  • the present invention is applicable not only to vibration reduction but also to sound reduction.
  • the present invention includes a speaker for reducing sound instead of the vibration device, and a noise detection device microphone such as a microphone instead of the vibration detection device.
  • the filter coefficient update processing of the adaptive filter is performed using the LMS algorithm.
  • the filter coefficient update processing is performed using a complex LMS algorithm (Complex Least Mean Square Algorithm) or a Normalized LMS algorithm (Normalized Least).
  • Mean Square Algorithm Mean Square Algorithm
  • Projection Algorithm Projection Algorithm
  • SHARF algorithm Simple Hyperstable Adaptive Recursive Filter Algorithm
  • RLS algorithm Recursive Least Square Algorithm
  • FLMS algorithm Fast Least Mean Square Adgorithm-appropriate
  • Filter using Discrete Cosine Transform Discrete Cosine Transform
  • SAN filter Single Frequency Adaptive Notch Filter
  • neural network Neral Network
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Abstract

　制御対象の発生源の回転信号を検出し、回転数（周波数）が変化したときは、制御装置１１内に格納されている、当該周波数に対応する過去の制御結果に基づく適応フィルタ３３、３４のフィルタ係数の収束値を読み込んで、適応フィルタ３３、３４に初期値として設定する。適応フィルタ３３、３４は、フィルタ係数の初期値を用いて更新され、ＡＣＭ（アクチュエータ）３ａに制御信号ｙ（ｔ）を出力する。ＬＭＳ演算部３７、３９は、回転信号から算出された参照信号と、センサ９で検出した加速度信号（誤差信号）ｅ（ｔ）とを読み込んで適応フィルタ３３、３４のフィルタ係数の更新処理を行う。適応フィルタ３３，３４は、更新されたフィルタ係数に基づいて制御信号ｙ（ｔ）をＡＣＭ３ａに出力する。

Description

車両の振動低減システム
　本発明は、車両内の所定位置での振動を低減する振動低減システムに関する。
　一般に、適応デジタルフィルタを用いた適応制御技術は、振動や音の低減を目的として広く用いられており、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ－Ｘ ＬＭＳ（Least Mean Square）など多くの手法が提案されている。さらに、適応フィルタの構造についても、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタやＳＡＮ（Single-frequency Adaptive Notch）フィルタなど、様々な構造が提案されている。
　その中で、自動車のエンジン振動等の周期信号を対象とした適応制御については、制御演算量やフィルタの収束性向上の面で、適応デジタルフィルタをＳＡＮフィルタで構成する手法が主に広く用いられている。
　また、特許文献１には、制御のずれが最大の振動検出位置を対象として、適応制御により電磁アクチュエータを駆動することにより、振動検出位置での振動を抑制する能動型防振装置が提案されている。また、適応制御の手法については、種々のものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２－１５５９８５号公報 特開平８－４４３７７号公報
　しかしながら、ＳＡＮフィルタを用いた制御過程においては、適応デジタルフィルタの係数をある法則に従って更新していくため、制御が良好に機能している間は、フィルタが収束した時点で、制御対象とするエンジン振動が最小値をとるが、フィルタが収束するまでにはある程度の時間が必要である。
　また、適応制御の過程においては、発生するエンジン振動の周波数が変動した場合、つまり回転数が変動した場合を考えると、一般的な手法においては、その時点で、フィルタ係数は０にリセットされ、その周波数において再度フィルタ係数の更新が開始される。
　つまり、回転数（周波数）が変動するたびにフィルタ係数が０にリセットされるということは、周波数が変動するたびにフィルタ収束までの時間が必要となり、例として自動車の運転状態を考えると、アクセルの様々な踏み方全てに対して良好な追従性を得ることは困難であることを意味する。
　本発明は、このようなフィルタの収束性に関する問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、制御の高速性を向上させることのできる車両の振動低減システムを提供することにある。
　上記目的を達成するため、第１の発明は、加振力を発生する少なくとも１つの加振装置と、車両内の所定位置での振動を検出する少なくとも１つの振動検出装置と、制御対象の発生源の回転数信号から周波数を算出して、周波数が回転数信号の基本周波数の実数倍の余弦波および正弦波（参照信号）を生成し、前記振動検出装置から得た信号と前記参照信号に加振装置から振動検出装置までの伝達特性を乗じた信号（濾波信号）とに基づいて適応フィルタを更新し、前記参照信号と前記適応フィルタにより前記加振装置に加振力を発生させて、前記車両内の所定位置に生じる振動を低減するように制御する制御装置と、を備えた車両の振動低減システムであって、前記制御装置は、前記制御対象の発生源の回転数が変化した際に、前記適応フィルタに、前記周波数に対応する過去の制御結果の適応フィルタの値を初期値として設定し、前記初期値から更新された適応フィルタにより前記加振装置に加振力を発生させて、前記車両内の所定位置に生じる振動を低減するようにしたことを特徴とする。
　第２の発明は、第１の発明において、前記制御装置は、周波数毎に格納している過去の制御結果の前記適応フィルタの値のうち、前記周波数に対応する過去の制御結果の前記適応フィルタの値を、前記更新された適応フィルタの値で書き換えることを特徴とする。
　第１の発明によれば、低減したい制御対象の周波数が変動した際、適応フィルタの初期値を０にリセットせず、予め保存されたフィルタ係数のデータを初期値として与え、収束値（最適解）に近いフィルタ係数から係数を更新するので、フィルタの収束値（最適解）までの到達時間が短くなり、制御の高速性を向上させることができる。
　第２の発明によれば、加振装置の経年劣化や使用される環境の変化（温度等）があっても、常に現在の環境下での収束値（最適解）に近いフィルタ係数から係数を更新するので、フィルタの収束値（最適解）までの到達時間が短くなり、制御の高速性を向上させることができるだけでなく、制御のロバスト性を保つこともできる。
図１は、本発明に係る車両の振動低減システムの実施例を示す模式図である。 図２は、車両の振動低減システムの実施例に係る制御系を示すブロック線図である。 図３は、制御装置に格納されている周波数毎の推定伝達特性を示す図である。 図４は、制御装置に格納されている周波数毎の適応フィルタ係数の収束値を示す図である。 図５は、本発明の動作を説明するフローチャートである。 図６は、クランク軸の回転パルス信号とクランク軸の回転１次、２次振動の波形との関係を示す図である。 図７は、制御装置に格納されている周波数毎の適応フィルタ係数の収束値を更新するときの動作を説明するフローチャートである。
　本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る車両の振動低減システムの実施例を示す模式図である。図１において、エンジン１２は、ボイスコイルなどのアクチュエータを内蔵させたアクティブコントロールマウント（ＡＣＭ）３ａと複数個のエンジンマウント５によって支持されている。ＡＣＭ３ａは、エンジン１２を支持する機能と共に、加振装置としての機能を有し、加振力を能動的に発生させて、車両内の所定位置での振動を抑制するように機能する。エンジン１２には、エンジンのクランク軸の回転数を測定するセンサ６が設けられている。車両内の所定位置には振動を検出するセンサ９が取り付けられている。運転席の前部の位置（例えばインストルメントパネル内）には、ＡＣＭ３ａの制振力を制御する制御装置１１が配置されている。
　振動を検出するセンサ９は、車両内の所定位置での振動（例えば加速度）をリアルタイムで検出するように機能するものであり、乗員が高い感度で体感する場所や振動源近傍（例えばエンジンマウントの車体側部位など）に配設されるのが好ましい。センサ９は、上述の例では、ステアリング４や運転席のフロア部に配設したが、シート１３、車体１４、前席のヘッドレスト部、後席のフロア部等に設けるようにしても良い。センサ９には、例えば加速度センサ、荷重センサ等を用いることができる。
　制御装置１１は、車両内のいずれの場所に配置しても良い。
　図２は、車両の振動低減システムの実施例に係る制御系を示すブロック線図である。制御装置１１は、制御周波数算出部４８と、余弦波生成器３１と、正弦波生成器３２と、適応フィルタ３３と、適応フィルタ３４と、加算器３５と、加算器３６と、ＬＭＳ演算部３７と、加算器３８と、ＬＭＳ演算部３９とを備えている。
　制御周波数算出部４８は、センサ６から出力されたクランク軸の回転パルス信号から制御する周波数を算出する。余弦波生成器３１は、制御周波数算出部４８で算出された周波数の余弦波を生成する。正弦波生成器３２は、制御周波数算出部４８で算出された周波数の正弦波を生成する。適応フィルタ３３は、余弦波生成器３１から出力された余弦波（参照信号）のゲインを調整する。適応フィルタ３４は、正弦波生成器３２から出力された正弦波（参照信号）のゲインを調整する。加算器３５は、適応フィルタ３３からの制御信号と適応フィルタ３４からの制御信号とを加算して、ＡＣＭ（アクチュエータ）３ａに制御信号ｙ（ｔ）を出力する。加算器３６は、余弦波生成器３１からの参照信号にＡＣＭ（アクチュエータ）３ａからセンサ９までの伝達特性を乗じた信号と正弦波生成器３２からの参照信号にＡＣＭ（アクチュエータ）３ａからセンサ９までの伝達特性を乗じた信号とを加算する。ＬＭＳ演算部３７は、加算器３６の出力とセンサ９で検出した加速度信号（誤差信号）ｅ（ｔ）とを読み込んで適応フィルタ３３のフィルタ係数の更新処理を行う。加算器３８は、余弦波生成器３１からの参照信号にＡＣＭ（アクチュエータ）３ａからセンサ９までの伝達特性を乗じた信号と正弦波生成器３２からの参照信号にＡＣＭ（アクチュエータ）３ａからセンサ９までの伝達特性を乗じた信号とを加算する。ＬＭＳ演算部３９は、加算器３８の出力とセンサ９で検出した加速度信号（誤差信号）ｅ（ｔ）とを読み込んで適応フィルタ３４のフィルタ係数の更新処理を行う。
　図２において、ＣはＡＣＭ３ａからセンサ９までの実際の伝達特性を示す。Ｃｒ（ｆｋ）とＣｉ（ｆｋ）は各制御周波数ｆｋにおけるＡＣＭ３ａからセンサ９までの推定伝達特性である。ＡＣＭ３ａを加振した時のセンサ９の応答を周波数ｆｋにて余弦成分と正弦成分の和で表した時、Ｃｒ（ｆｋ）、Ｃｉ（ｆｋ）はそれぞれ、余弦成分の係数、正弦成分の係数である。制御装置１１は、Ｃｒ（ｆｋ）とＣｉ（ｆｋ）を、予め各制御周波数ｆｋにて求めておいて、図３に示すように、周波数毎に格納している。
　制御装置１１は、過去に適応制御を行った際に、各周波数において得られた適応フィルタ３３、３４のフィルタ係数の収束値を、図４に示すように、周波数毎に格納している。ここで図４では、制御装置１１は、周波数毎にＷｒ（ｆｋ）、Ｗｉ（ｆｋ）をそれぞれ１つずつ格納しているが、運転状態（緩加速や急加速、路面の形状違いによるエンジンの負荷状態等）によって最適解が異なることが考えられるため、複数の異なる運転状態毎にあらかじめＷｒ（ｆｋ）、Ｗｉ（ｆｋ）を求めて格納しておき、その時々の運転状態に対応するＷｒ（ｆｋ）、Ｗｉ（ｆｋ）を読み出すようにしてもよい。
　図５は、本発明の振動低減システムの動作を説明するフローチャートである。制御装置１１は、制御周波数算出部４８にて、制御対象の発生源の回転数を検出し、回転数信号から周波数を算出する（Ｓ１０１）。次に、制御装置１１は、周波数（回転数）が変化したか否かを判定する（Ｓ１０２）。制御装置１１は、周波数が変化したとき（Ｙｅｓの場合）は、制御装置１１内に格納されている、当該周波数に対応する過去の制御結果に基づく適応フィルタ３３、３４のフィルタ係数の収束値Ｗｒ（ｆｋ）、Ｗｉ（ｆｋ）を読み込んで、適応フィルタ３３、３４に初期値として設定する（Ｓ１０３）。そして、制御装置１１は、余弦波生成器３１にて、基本周波数とその実数倍の周波数の余弦波を生成し、適応フィルタ３３にて、上述したフィルタ係数の初期値を用いて、余弦波生成器３１から出力された参照信号のゲインを調整する。制御装置１１は、正弦波生成器３２にて、基本周波数とその実数倍の周波数の正弦波を生成し、適応フィルタ３４にて、上述したフィルタ係数の初期値を用いて、正弦波生成器３２から出力された参照信号のゲインを調整する。次に、制御装置１１は、加算器３５にて、適応フィルタ３３からの制御信号と適応フィルタ３４からの制御信号とを加算して、ＡＣＭ（アクチュエータ）３ａに制御信号ｙ（ｔ）を出力する（Ｓ１０６）。
　次に、制御装置１１は、加算器３６にて、余弦波生成器３１からの参照信号に制御周波数ｆｋのＣｒ（ｆｋ）を乗じた信号と正弦波生成器３２からの参照信号に制御周波数ｆｋのＣｉ（ｆｋ）を乗じた信号とを加算（濾波信号作成）する（Ｓ１０４）。制御装置１１は、ＬＭＳ演算部３７にて、加算器３６の出力信号とセンサ９で検出した加速度信号（誤差信号）ｅ（ｔ）とを読み込んで適応フィルタ３３のフィルタ係数の更新処理を行う（Ｓ１０５）。制御装置１１は、加算器３８にて、余弦波生成器３１からの参照信号に制御周波数ｆｋのＣｒ（ｆｋ）を乗じた信号と正弦波生成器３２からの参照信号に制御周波数ｆｋの-Ｃｉ（ｆｋ）を乗じた信号とを加算（濾波信号作成）する（Ｓ１０４）。制御装置１１は、ＬＭＳ演算部３９にて、加算器３８の出力とセンサ９で検出した加速度信号（誤差信号）ｅ（ｔ）とを読み込んで適応フィルタ３４のフィルタ係数の更新処理を行う（Ｓ１０５）。
　適応フィルタ３３，３４は、更新されたフィルタ係数に基づいて制御信号ｙ（ｔ）をＡＣＭ３ａに出力する（Ｓ１０６）。
　本発明は、以上の動作を繰り返し、低減したい制御対象の周波数が変動した際、適応フィルタの初期値を０にリセットせず、予め保存されたフィルタ係数のデータ（過去の制御結果を基に作成されたデータ）を初期値として与えることで、当該初期値からフィルタ係数の更新を行う。本発明は、フィルタ係数の初期値が、ほぼ収束値であり、収束値に近いフィルタ係数から係数を更新するので、フィルタの収束値（最適解）までの到達時間が短くなり、制御の高速性を大幅に向上させることができる。
　次に、余弦波生成器３１および正弦波生成器３２が余弦波および正弦波を生成する時の余弦波および正弦波の原点を決定する方法について説明する。図６は、クランク軸の回転パルス信号とクランク軸の回転１次、２次振動の波形との関係を示す図である。図６に示す回転パルス信号は、クランク軸のクランク角などの検出に用いられる歯抜けが存在するパルス信号である。
　図６において、ａとｂの位置は、クランク角が同位置となるため、この位置を、余弦波生成器３１および正弦波生成器３２が生成する余弦波および正弦波の原点（正弦波の振幅が０、もしくは余弦波の振幅が１となる点）とする。原点は、クランク軸の回転パルス信号の歯抜け位置を基準にして決定される。
　歯抜け位置は、例えば、（１つ前のＨｉｇｈレベルの期間）×２＜（Ｌｏｗレベルの期間）と判定された位置である。図６に示した例では、判定された歯抜け位置（歯抜け期間）後の最初のパルス信号の立ち下がりを検出した時点を原点に設定している。サンプリング周波数が十分に高い場合は、パルス信号の立ち上がりを検出した時点を原点に設定してもよい。
　制御装置１１に格納されている適法フィルタのフィルタ係数は、この原点を基準としたフィルタ係数となるため、本発明は、例えば、上述のような手法で正弦波および余弦波の原点を決定すれば、制御装置１１に格納されているフィルタ係数を用いて高速な制御効果を得ることができる。
　なお、このような原点の決定方法以外にも、クランク軸の回転パルス信号が歯抜け無しの場合などは、ある特定のシリンダーの点火パルス信号やＴＤＣ（Top Dead Center：上死点）位置を検出する信号などを用いて、クランク軸の基準点（正弦波および余弦波の原点位置）を決定してもよいことは言うまでもない。
　また、３気筒エンジンなど奇数個のシリンダーを持つエンジンにおいては、１．５次などハーフ次数の振動・音が主となるが、クランク軸の回転パルス信号のみで原点を求め、上記の制御を実行した場合、制御を開始するタイミングによっては、制御対象を低減できる場合と、加振してしまう場合が考えられる。
　これは、奇数個のシリンダーを持つエンジンでは、上記方法で原点とするクランク角度位置における制御対象の振動方向が一意に定まらないためであり、現在の制御開始時の原点位置における振動方向が、過去の制御開始時の原点位置における振動方向と逆方向である場合に生じる。
　しかしながら、このような場合にも、例えば、クランク軸の回転パルス信号だけでなく、上述したシリンダーの点火パルス信号やＴＤＣ位置を検出する信号などの別の信号を併用することで、原点およびその位置での振動方向が一意に決定できるため、提案する制御手法を適用することが可能である。
　図４において、周波数毎に格納されているＷｒ（ｆｋ）、Ｗｉ（ｆｋ）は、加振装置の経年劣化や使用される環境の変化（温度等）によっても現在の最適解からのずれを生じることも考えられるため、本発明は、格納された値を最新の制御結果の収束値に更新する機能を有するようにしてもよい。
　図７は、制御装置に格納されている周波数毎の適応フィルタ係数の収束値を更新するときの動作を説明するフローチャートである。図７は、各時間にて更新された適応フィルタ３３、３４の値を、各時間にて随時その時点での周波数ｆｋのＷｒ（ｆｋ）、Ｗｉ（ｆｋ）として格納する形態を示している。
　制御装置１１は、あるサンプル時間ｎにおいて、制御対象の発生源の回転数を検出し、回転数信号から周波数ｆｋを算出する（Ｓ２０１）。次に、制御装置１１は、制御装置１１内に格納されている、周波数ｆｋに対応する適応フィルタのフィルタ係数の収束値Ｗｒ（ｆｋ）、Ｗｉ（ｆｋ）を読み込んで、適応フィルタに初期値として設定し、図５で示したＳ１０４と同様に、濾波信号を作成する（Ｓ２０２）。次に、制御装置１１は、図５で示したＳ１０５と同様に、濾波信号とセンサ９で検出した加速度信号（誤差信号）ｅ（ｎ）とを読み込んで適応フィルタのフィルタ係数の更新処理を行う（Ｓ２０３）。制御装置１１は、適応フィルタを更新後、Ｗｒ（ｆｋ）、Ｗｉ（ｆｋ）を更新された適応フィルタの値に書き換える（Ｓ２０４）。適応フィルタは、更新されたフィルタ係数に基づいて制御信号ｙ（ｎ）をＡＣＭ３ａに出力する（Ｓ２０５）。さらに、制御装置１１は、サンプル時間ｎ＋１において、以上の処理を繰り返し、格納されているＷｒ（ｆｋ）、Ｗｉ（ｆｋ）を読み込んで、適応フィルタを更新する。
　以上の処理を繰り返すことによって、周波数ごとに格納されているＷｒ（ｆｋ）、Ｗｉ（ｆｋ）は、現在の使用環境における最適値として常に更新され続けるわけであり、本発明は、図５に示す周波数の変動を検知する処理を省略することも可能となる。
　制御周波数が複数の場合、例えば４気筒エンジンの回転２次成分と４次成分のように、回転信号から決定される基本周波数の高調波を複数同時に制御する場合等は、本発明は、制御周波数算出部４８により、制御を行う周波数を複数算出可能な機能を備えており、回転信号から決定される基本周波数およびその実数倍の周波数を算出し、余弦波生成器３１、正弦波生成器３２により、選択された周波数の余弦波、正弦波を生成可能である。
　なお、車両に発生する振動は様々な位相で合成され、０．５倍や１．５倍の周波数の振動も増大する可能性があるので、本発明は、余弦波生成器３１、正弦波生成器３２により、設定した周波数およびその実数倍の正弦波、余弦波を生成している。本発明では、低減したい周波数の数だけ並列演算が必要である。
　また、上述した実施例では、１つのＡＣＭと１つの振動を検出するセンサで振動を低減する場合について説明したが、本発明は、ＡＣＭが２つ以上の場合および／または振動を検出するセンサが２つ以上の場合についても適用可能である。
　また、加振装置は、ＡＣＭに限らず、アクティブマスダンパー（Active Mass Damper）やトルクロッドタイプのものでも良い。加振装置を設ける箇所は、エンジン下部に限らず、サスペンション装置と車体との間でも良い。本発明は、例えば加振装置をサスペンション装置と車体との間に設けることによりタイヤの回転による振動をより効率良く低減することができる。
　また、本発明は、振動の低減だけでなく、音の低減についても適用可能である。その場合には、本発明は、加振装置に代えて、音を低減するためのスピーカーを備え、振動検出装置に代えて、マイクロフォン等の騒音検出装置マイクを備える。
　また、上述した実施例では、ＬＭＳアルゴリズムを用いて適応フィルタのフィルタ係数の更新処理を行ったが、フィルタ係数の更新処理は、複素ＬＭＳアルゴリズム（Complex Least Mean Square Algorithm）、Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ＬＭＳアルゴリズム（Normalized Least Mean Square Algorithm）、射影アルゴリズム（Projection Algorithm）、ＳＨＡＲＦアルゴリズム（Simple Hyperstable Adaptive Recursive Filter Algorithm）、ＲＬＳアルゴリズム（Recursive Least Square Algorithm）、ＦＬＭＳアルゴリズム（Fast Least Mean Square Algorithm）、ＤＣＴを用いた適法フィルタ（Adaptive Filter using Discrete Cosine Transform）、ＳＡＮフィルタ（Single Frequency Adaptive Notch Filter）、ニューラルネットワーク（Neural Network）、遺伝的アルゴリズム（Genetic Algorithm）等、種々のアルゴリズムを用いて行うことができることは言うまでもない。
　３ａ　ＡＣＭ
　４　ステアリング
　６　センサ
　７　センサ
　９　センサ
　１０　車両
　１１　制御装置
　１２　エンジン
　１３　シート
　１４　車体
　３１　余弦波生成器
　３２　正弦波生成器
　３３，３４　適応フィルタ
　３５，３６，３８　加算器
　３７，３９　ＬＭＳ演算部
　４８　制御周波数算出部

Claims (2)

  1. 　加振力を発生する少なくとも１つの加振装置と、車両内の所定位置での振動を検出する少なくとも１つの振動検出装置と、制御対象の発生源の回転数信号から周波数を算出して、周波数が回転数信号の周波数の実数倍の参照信号を生成し、前記振動検出装置から得た信号と前記参照信号とに基づいて適応フィルタを更新し、前記適応フィルタにより前記加振装置に加振力を発生させて、前記車両内の所定位置に生じる振動を低減するように制御する制御装置と、を備えた車両の振動低減システムであって、
    　前記制御装置は、前記制御対象の発生源の回転数が変化した際に、前記適応フィルタに、前記周波数に対応する過去の制御結果の適応フィルタの値を初期値として設定し、前記初期値から更新された適応フィルタにより前記加振装置に加振力を発生させて、前記車両内の所定位置に生じる振動を低減するようにしたことを特徴とする車両の振動低減システム。
  2. 　前記制御装置は、周波数毎に格納している過去の制御結果の前記適応フィルタの値のうち、前記周波数に対応する過去の制御結果の前記適応フィルタの値を、前記更新された適応フィルタの値で書き換えることを特徴とする請求項１に記載の車両の振動低減システム。
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