(57)【要約】【課題】アクチュエータの制御指令信号から加速度検出信号までの伝達特性を測定する際に、測定信号のＳ／Ｎ比改善と、テスト信号による乗員の不快感低減を両立させる。【解決手段】伝達特性測定部４２は、アクチュエータへの制御指令信号から加速度センサの加速度検出信号までの伝達特性を測定する際に、先ず一つのアクチュエータにテスト信号を供給して、該アクチュエータの制御指令信号から加速度検出信号までの伝達特性を測定し、次に、まだ伝達特性を測定していないアクチュエータにテスト信号を供給して伝達特性を測定するときに、既に伝達特性を取得したアクチュエータがテスト信号による構造物内騒音を打ち消す波動を発生するように制御する。【選択図】図８
2010188871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の振動を検出する振動検出手段と、
前記構造物に波動を加える複数の波動印加手段と、
前記振動検出手段の検出信号に基づき、所定空間で聞こえる前記構造振動による騒音を低減するように前記波動印加手段へ制御指令信号を供給する制御手段と、
前記波動印加手段への制御指令信号から前記振動検出手段の検出信号までの伝達特性を測定する伝達特性測定手段と、
を備えた能動振動騒音制御装置であって、
前記伝達特性測定手段は、
前記波動印加手段にテスト信号を加えて伝達特性を取得する際に、既に伝達特性を取得した前記波動印加手段を用いて、テスト信号による構造物内騒音を打ち消す波動を発生するように制御することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項２】
前記伝達特性測定手段は、
前記波動印加手段から構造物に加える波動の周波数帯域を複数の小帯域に分割し、
前記波動印加手段毎に異なる小帯域に属する周波数のテスト信号を供給して、それぞれの波動印加手段への制御指令信号から前記振動検出手段の検出信号までの伝達特性を並列に測定するとともに、小帯域毎にまだ伝達特性を測定していない波動印加手段にテスト信号を供給して伝達特性を測定するときに、既に該小帯域の伝達特性を取得した波動印加手段がテスト信号による構造物内騒音を打ち消す波動を発生するように制御することを特徴とする請求項１に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項３】
前記伝達特性測定手段は、
テスト信号による構造物騒音を打消すために用いる波動印加手段の数が増えるほど、テスト信号による構造物内騒音を低減する所定空間の数を増やすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項４】
乗員位置を検出もしくは推定する乗員位置検出手段を有し、
重点的に乗員のいる位置のテスト信号による騒音を低減することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項５】
前記伝達特性測定手段は、構造物の騒音源振動の大きさを推定し、推定した騒音源振動の大きさが大きいほどテスト信号の周波数帯域幅を小さくすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項６】
前記伝達特性測定手段は、テスト信号を一定の時間毎に周波数が変更される単一周波数の正弦波とすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項７】
前記伝達特性測定手段は、構造物の騒音源振動の大きさを推定し、この大きさが大きいほど前記テスト信号の大きさを大きくすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項８】
前記構造物は、開閉可能な窓を少なくとも一つ備え、
前記伝達特性測定手段は、伝達特性の測定を前記窓のうち少なくとも一つの窓が開いた状態で行うことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項９】
前記構造物は、該構造物内にオーディオ出力するオーディオ装置を備え、
前記伝達特性測定手段は、前記オーディオ装置からオーディオ出力時に伝達特性の測定を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項１０】
測定した伝達特性を用いて、構造物の騒音源振動から波動印加手段への閉ループの安定度を推定する安定度推定手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項１１】
前記安定度推定手段が推定した安定度推定値が所定値を下回った場合、伝達特性測定手段で測定した伝達特性に基づいて、前記閉ループの安定度を増加させるように前記制御手段を変更する安定確保手段を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項１２】
前記所定値は、予め測定した使用条件下による制御指令信号から振動検出信号までの伝達特性の変動量とすることを特徴とする請求項１１に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項１３】
構造物の振動を検出し、この検出信号に基づき、所定空間で聞こえる前記構造振動による騒音を低減するように波動印加手段を制御する能動振動騒音制御装置における前記波動印加手段への制御指令信号から前記振動の検出信号までの伝達特性を測定する伝達特性測定方法であって、
先ず一つの波動印加手段にテスト信号を供給して、該波動印加手段への制御指令信号から前記振動検出手段の検出信号までの伝達特性を測定する段階と、
次に、まだ伝達特性を測定していない波動印加手段にテスト信号を供給して伝達特性を測定するときに、既に伝達特性を取得した波動印加手段がテスト信号による構造物内騒音を打ち消す波動を発生するように制御する段階と、を備えたことを特徴とする伝達特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体等の構造物の振動や騒音を打ち消す波動を加えて騒音や振動を低減する能動振動騒音制御装置及びこの装置における伝達特性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定空間の騒音を検出し、この騒音を打ち消すような音波を発生して騒音を低減する能動騒音低減装置が知られている。このような能動騒音低減装置では、マイクロフォンへの音波外乱や、スピーカの劣化や故障などによる制御系の変化などにより、騒音制御系が不安定になることがある。これを防止するために、伝達特性を測定するためのテスト信号をスピーカから発生させてマイクロフォンで検出し、テスト信号及びマイクロフォン検出信号から制御系モデルを再同定する技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４８９１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術は、乗員にとってテスト信号が不快なレベルにならないように、騒音の音量よりの小さい音量のテスト信号を使用しているので、マイクロホンで検出した信号のＳ／Ｎ比が低下して制御系モデルの再同定ができず、特性変化の補償が行えない虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、構造物の振動を検出し、検出した構造物の振動に基づいて、所定空間で聞こえる構造振動による騒音を低減するように複数の波動印加手段を制御する能動振動騒音制御装置において、波動印加手段にテスト信号を加えて伝達特性を取得する際に、既に伝達特性を取得した波動印加手段を用いて、テスト信号による構造物内騒音を打ち消す波動を発生するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、テスト信号による構造物内騒音を低減できるので、テスト信号レベルを大きくして同定用計測信号のＳ／Ｎ比を改善し、テスト信号による乗員の不快感を低減しながら、伝達特性変化を確実に補償して安定な騒音制御を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】路面の凹凸の影響による車体の振動およびロードノイズの伝播経路の概念図である。
【図２】騒音制御時のアクチュエータおよび加速度センサを含む音と振動の伝播経路の略図である。
【図３】実施例の騒音制御系ブロック図である。
【図４】騒音制御系の安定度を説明する図である。
【図５】本発明の概念を説明する図である。
【図６】本実施例で前提とする加速度センサとアクチュエータと制御空間の数の定義を示す図である。
【図７】実施例の能動振動騒音制御装置の概略図である。
【図８】実施例の制御指令信号算出部の内部構造を示すブロック図である。
【図９】実施例のテスト信号の説明図である。
【図１０】実施例の伝達特性測定部の処理を説明するフローチャートである。
【図１１】実施例の開ループ伝達特性変動の説明図である。
【図１２】実施例の騒音制御部の構造を示すブロック図である。
【図１３】実施例の騒音制御部を設計するための一般化プラントを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。車外から侵入する車室内騒音の原因は、代表的なものとして、エンジンの振動に起因するエンジン騒音、走行時に路面の凹凸の影響がタイヤから進入することに起因する騒音（以下、ロードノイズと呼ぶ）、走行時に空気の気流によって発生する風切音などがある。本実施形態では、主にロードノイズの低減を扱う。
【実施例】
【０００９】
図１は、路面の凹凸の影響による車体１の振動およびロードノイズの伝播経路を示す概念図である。タイヤ２から車体１に進入したロードノイズの主成分となる振動は、まず車軸１２０およびサスペンション１３０の取り付け部（図示省略）からメンバ１４０と呼ばれる剛性の高い梁状の部材に進入する。その後、メンバ１４０によって囲まれたフロアパネル３と呼ばれる比較的剛性の低い板状の部材に振動が伝播し、フロアパネル３が振動する。そして、フロアパネル３の振動により車室内の空気振動が引き起こされ、車室内に共振現象を起こすために、車室内の所定空間６（以下、制御空間６と呼ぶ）においてロードノイズが聞こえる。
【００１０】
フロアパネル３の他にルーフパネルや窓ガラス（いずれも図示省略）が振動することによっても騒音が発生するが、主にサスペンション１３０の取り付け部から進入するロードノイズの大部分は、フロアパネル３の振動と関連性が高いことがわかっている。
【００１１】
このため、フロアパネル３の振動に応じてロードノイズを打ち消すように騒音制御を行えば、ロードノイズを低減することができる。
【００１２】
本発明では、フロアパネル３に後述する加速度センサ４を配置してフロアパネル３の振動を検出し、加速度センサ４が検出した振動と車室内騒音との因果関係を考慮したコントローラにより、車室内騒音を低減する制御指令信号を生成し、この制御指令信号に基づいてフロアパネル３に設けた後述するアクチュエータ５（波動印加部）により発生した制御音を車室内に入力するという手法をとる。
【００１３】
また、制御空間６にマイクロフォンを設置せず、フロアパネル３に設置した加速度センサ４を用いて音圧を推定するため、制御対象としてフロアパネル３振動と関係の高いロードノイズを扱う。ここで、加速度センサ４の設置場所としてフロアパネル３を選択したのは、車室内騒音との間のコヒーレンシーが高いからである。
【００１４】
なお、コヒーレンシーＣｘｙ（ω）は次の式（１）で定義され、信号ｘと信号ｙとの間の因果関係の度合いを表す。Ｃｘｙ（ω）が１のとき、信号ｘと信号ｙとが一致し、Ｃｘｙ（ω）が０のとき、信号Ｘと信号ｙとは無関係であることを示す。
【数１】
2010188871.tif 000003
【００１５】
ここで、Ｐｘｙは信号ｘと信号ｙとの間のクロスパワースペクトル、Ｐｘｘは信号ｘのオートパワースペクトル、Ｐｙｙは信号ｙのオートパワースペクトルである。また、ＰＨはＰのエルミート転置行列を表す。
【００１６】
図２に、騒音制御時のアクチュエータ５および加速度センサ４を含む音と振動の伝播経路の略図を示す。路面からタイヤ２に入力される加振力は、図１の説明で述べたようにフロアパネル３に振動を発生させる。よってピッチの粗い破線に示すように、タイヤ加振力からフロアパネル３上の加速度センサ４へ振動が伝播し、加速度センサ４でタイヤ加振力に起因した振動が検出される。同時にフロアパネル３の振動は車室内騒音を発生させるので、実線で示すように、制御空間６でタイヤ加振力に起因した騒音が発生する。また、アクチュエータ５も、制御によりフロアパネル３に振動を発生させる。よってピッチの細かい破線に示すように、アクチュエータ５からフロアパネル３上の加速度センサ４へ振動が伝播し、加速度センサ４でアクチュエータ５の波動に起因した振動が検出される。そして、タイヤ加振力の場合と同様に、一点鎖線で示すように、制御空間６へアクチュエータ５に起因した振動による制御音が伝搬する。
【００１７】
図３は、本実施例の能動振動騒音制御装置の制御装置本体（以下、コントローラとも呼ぶ）も含めた騒音制御系のブロック図を示す。図３において、ｄはタイヤ加振力に起因した加速度センサ４の位置での振動、αはコントローラの入力である加速度センサ４の検出信号、ｕはコントローラからアクチュエータ５へ出力する制御指令信号、ＳＰＬは制御空間音圧、Ｃ（ｓ）はコントローラの伝達関数、ＧdSPL（ｓ）はタイヤ加振力ｄから制御空間音圧ＳＰＬへの伝達関数（図２における実線に相当）、Ｇuα（ｓ）は制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの伝達関数（図２における破線に相当）、ＧuSPL（ｓ）は制御指令信号ｕから制御空間音圧ＳＰＬへの伝達関数（図２における一点鎖線に相当）である。
【００１８】
図３に示すように、コントローラＣの出力である制御指令信号ｕは伝達関数Ｇuα（ｓ）で表される特性でフロアパネルを伝播し、加速度センサでタイヤからの振動に加わって検出され、コントローラＣに入力される。この閉ループの存在により制御系が不安定化する可能性がある。よって、コントローラの設計時には、タイヤ加振力ｄから制御空間音圧ＳＰＬへの伝達関数ＧdSPL（ｓ）と、アクチュエータへの制御指令信号ｕから制御空間音圧ＳＰＬへの伝達関数ＧuSPL（ｓ）とを考慮して騒音低減すると同時に、制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの伝達特性Ｇuα（ｓ）を考慮して制御系の安定性を確保する必要がある。
【００１９】
閉ループ系の安定度は、例えば、閉ループを一点で切った場合の開ループ伝達関数のゲイン余裕および位相余裕で計ることができる。安定な閉ループ系の開ループ伝達関数ボード線図の一例を図４に示す。ゲイン余裕とは、図４に示すように位相が−１８０度のときにゲインがゼロｄＢより下回る量であり、位相余裕はゲインがゼロｄＢのときに位相が−１８０度に対し進んだ量であり、ともに正の値となるときに閉ループ系は安定となる。
【００２０】
ゲイン余裕と位相余裕のいずれかが負になったときに閉ループ系は不安定化し、閉ループ系を伝達する信号が発散してしまう。ゲイン余裕と位相余裕の取り方は仕様条件によって一概に言えないが、経験的に追従制御ではゲイン余裕１０〜２０ｄＢ、位相余裕４０〜６０°、定値制御ではゲイン余裕３〜１０ｄＢ、位相余裕２０°以上が選ばれる。
【００２１】
例えば、本実施例で扱っている図３に示す騒音制御系では、制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの伝達特性Ｇuα（ｓ）を考慮して閉ループ系が安定となるようにコントローラＣが設計されていたとしても、フロアパネルやアクチュエータの経年劣化や、飛び石などによるフロアパネルの変形などで制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの伝達特性Ｇuα（ｓ）が変化し、前述したゲイン余裕もしくは位相余裕が負になって、閉ループ系が不安定になる可能性がある。閉ループ系が不安定になると、コントローラＣの出力である制御指令信号ｕが発散し、その結果、制御空間音圧ＳＰＬが発散するという現象が発生し、騒音が低減されず乗員に不快感を与える可能性がある。
【００２２】
この不快感を低減するためには、制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの伝達特性Ｇuα（ｓ）の変化を同定し、制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの伝達特性Ｇuα（ｓ）とコントローラの伝達特性Ｃとからなる開ループ伝達関数ＣＧuαの変化から、安定度の変化を推定し、安定度低下に対して、安定度を復帰させるようにコントローラの伝達関数を再設計するなど、制御的な対応を行えばよい。
【００２３】
このためには、制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの伝達特性Ｇuα（ｓ）の変化を精度良く同定したい。精度良く同定するためには、Ｓ／Ｎ比良く伝達特性同定のために用いる信号を測定する必要がある。Ｓ／Ｎ比良く測定するためには、同定用のテスト信号入力を大きくすれば良いが、テスト信号による車室内騒音も大きくなってしまうという問題がある。
【００２４】
そこで本発明では、ある周波数帯において、先ず１つのアクチュエータに高いレベルのテスト信号を加えて、このアクチュエータの制御指令信号からすべての加速度センサの加速度検出信号までの伝達特性の同定を行い、次に、異なるアクチュエータの制御指令信号からすべての加速度センサの加速度検出信号までの伝達特性の同定を行う際に、既に伝達特性の同定を終えたアクチュエータを用いて、車室内におけるテスト信号による騒音を抑えるので、テスト信号騒音による乗員の不快感を低減しながら、伝達特性同定のための信号を高いＳ／Ｎ比で測定することができる。
【００２５】
また、アクチュエータ３個の場合を例にして、図５（ａ）に示すように、全制御帯域を同定するのに１つのアクチュエータあたり３Ｔ秒かかるとすると、３個のアクチュエータ５ａ，５ｂ，５ｃから各加速度センサまでの伝達特性を同定するには３Ｔ×３＝９Ｔ秒かかる。そして、本発明のテスト信号騒音低減を用いても、最初の３Ｔ秒はテスト信号騒音が聞こえる。そこで、例えば図５（ｂ）に示すように、制御帯域を同定にＴ秒ずつかかる３つの小帯域Ａ，Ｂ，Ｃに分割する。そして、３つの小帯域Ａ，Ｂ，Ｃ毎に異なるアクチュエータ５ａ、５ｂ、５ｃにそれぞれテスト信号Ｓt1，Ｓt2，Ｓt3を同時に出力する。これにより、３個のアクチュエータ５ａ、５ｂ、５ｃから各加速度センサまでの伝達特性を同定する時間が１／３の３Ｔ秒に短縮されるとともに、テスト信号騒音が聞こえる時間も１／３のＴ秒に短縮され、テスト信号騒音による乗員の不快感を低減することができる。
【００２６】
図６は、本実施例で前提とする加速度センサとアクチュエータと制御空間の数を定義する図である。図６に示すように、加速度センサ４は、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの４つ、アクチュエータ５は、５ａ、５ｂ、５ｃの３つ、制御空間は６ａ、６ｂの２つを前提とする。
【００２７】
このように、複数のタイヤ２から入力する加振力と、複数の加速度センサ４と複数のアクチュエータ５と複数の制御空間６が存在する場合、それぞれの加速度センサ４では、すべてのタイヤ２の加振力と全てのアクチュエータ５の波動による振動とが重なり合って検出される。また、それぞれの制御空間６では、すべてのタイヤ２の加振力と全てのアクチュエータ５の波動による音とが重なり合って聞こえる。
【００２８】
なお、加速度センサ４とアクチュエータ５と制御空間６の数は、図３に示す数に限定されるものではない。加速度センサ４の数は一般に振動源の数より多いことが必要とされる。フロアパネル３上の具体的な加速度センサ４の数および設置位置は、各加速度センサ４と制御空間６における騒音の音圧との間のコヒーレンシーが十分高くなるように（例えば０．９以上）決定すればよい。
【００２９】
アクチュエータ５は、制御空間６での騒音を低減するために十分な数が車体のフロアパネル３の適切な位置に貼り付けられる。
【００３０】
制御空間６は、例えば車室内の乗員位置を検出する座席圧力センサや赤外線センサなどを用いて、乗員の数や位置などに応じて適切に設定されていればよい。また、乗員位置を検出するセンサを使わずとも、予め所定の空間を制御空間と定めてもよい。
【００３１】
以上に加えて、フロアパネル３を発生源とする騒音が制御対象としてすべて含まれるため、エンジン騒音の一部や車体底部を流れる空気が発生する風切音についても同様に扱うことができる。
【００３２】
また、本発明の効果の範囲はフロアパネル３の振動による騒音低減の範疇にはとどまらず、例えばダッシュパネルやフロントガラス、さらにルーフパネル（いずれも図示省略）といった同じメカニズムで発生する車室内の騒音発生源に対しても、本発明を当該部位に対して用いるようにすれば、同様の効果を得ることが可能である。
【００３３】
図７は、本実施形態による能動振動騒音制御装置が車両に適用された場合の全体構成図を示す。図７において、能動振動騒音制御装置は、フロアパネル３の振動を検出する加速度センサ４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）と、フロアパネル３に波動を印加する波動印加部であるアクチュエータ５（５ａ、５ｂ、５ｃ）と、加速度センサ４で得られた信号に基づいて制御空間６（６ａ、６ｂ）での騒音を低減しつつ、アクチュエータ５に対する制御指令信号から加速度センサ４の加速度検出信号までの伝達特性を同定するように、アクチュエータ５の制御を行う制御装置本体３０とを備える。制御装置本体３０の入力信号は加速度センサ４の出力であり、出力信号はアクチュエータ５への制御指令信号である。
【００３４】
制御装置本体３０は、加速度センサ４が検出した加速度検出信号α（α１、α２、α３、α４）を増幅する増幅部３１ａと、増幅部３１ａで増幅されたアナログの加速度検出信号αをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３３と、制御空間騒音を低減しつつ、アクチュエータ５から加速度センサ４までの伝達特性を同定するように制御指令信号を算出する制御指令信号算出部３２と、制御指令信号算出部３２の出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部３９と、変換されたアナログ信号を増幅する増幅器３１ｂとを備える。増幅部３１ａは、加速度センサ４がいわゆる電荷チャージタイプである場合には、電荷と電圧との間の変換の機能も担う。
【００３５】
図８に制御指令信号算出部３２内部の構造を示すブロック図を示す。本実施形態では、この制御指令信号算出部３２をマイクロプロセッサ等のいわゆるディジタルコンピュータ上に実装し、例えば１ｍｓｅｃの制御周期毎に制御指令信号の演算が実行される。
【００３６】
騒音制御部４１は、後述する伝達特性測定部４２でテスト信号による影響を除去した加速度検出信号αc から、後述する安定度確保部４４で計算されるコントローラ伝達特性Ｃを用いて、制御空間６における騒音を低減するように制御指令信号ｕc を算出する。
【００３７】
加速度検出信号αc と制御指令信号ｕc との関係は次の式（２）、式（３）で表される。
【数２】
2010188871.tif 000004
【数３】
2010188871.tif 000005
【００３８】
式（２）、式（３）において、Ａｃ、Ｂｃ、Ｃｃ、Ｄｃがコントローラ伝達特性Ｃを表すパラメータであり、ｘはコントローラ伝達特性Ｃを表現するフィルタの状態ベクトルである。制御指令信号ｕc は式（２）と式（３）を用いて加速度検出信号αc から計算される。
【００３９】
伝達特性測定部４２は、アクチュエータ５への制御指令信号に加えるためのテスト信号およびテスト信号騒音を低減する信号を算出する。そして、テスト信号と加速度検出信号に基づいて、アクチュエータ５への制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの伝達特性Ｇuα（ｓ）を測定する。また、伝達特性測定部４２は、騒音制御部４１に、テスト信号による影響のない加速度検出信号を出力するために、テスト信号と加速度検出信号α0 とからテスト信号による影響を除去した加速度検出信号αc を算出する。
【００４０】
テスト信号による加速度センサ４の検出値のＳ／Ｎ比を上げるために、１つのアクチュエータに同時に与えるテスト信号周波数の数はできるだけ少ないほうが望ましい。また、テスト信号による制御空間での騒音を低減するためには、同一周波数で位相の異なる正弦波を、制御空間での騒音を低減するに足る複数のアクチュエータから出力する必要がある。
【００４１】
図９に、テスト信号と、制御空間でのテスト信号騒音を打消す信号の与え方の一例と、このときの制御空間でのテスト信号騒音レベルを示す。図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）においては、それぞれ上段からアクチュエータ５ａ、５ｂ、５ｃの制御指令信号を示し、横軸に周波数、縦軸にテスト信号レベルを示す。実線がテスト信号を、破線がテスト信号騒音低減信号を示し、既に伝達特性取得が終わっている帯域をハッチングして示す。
【００４２】
図９（ａ）は時間帯１における伝達特性測定を示し、図９（ｂ）は、時間帯１より後の時間帯２における伝達特性測定を示し、図９（ｃ）は、時間帯２より後の時間帯３における伝達特性測定を示す。
【００４３】
いずれの時間帯においても制御帯域（ｆ0 〜ｆ3 ）を３つの小帯域Ａ（ｆ0 〜ｆ1 ）、
小帯域Ｂ（ｆ1 〜ｆ2 ）、小帯域Ｃ（ｆ2 〜ｆ3 ）に分割して伝達特性を測定している。
【００４４】
図９（ａ）の時間帯１では、アクチュエータ５ａに小帯域Ａのテスト信号Ｓt11 を出力し、アクチュエータ５ｂに小帯域Ｂのテスト信号Ｓt22 を出力し、アクチュエータ５ｃに小帯域Ｃのテスト信号Ｓt33 を同時に出力している。それぞれの小帯域毎の異なるアクチュエータから出力するテスト信号として例えば正弦波を使用する。ここで、それぞれの小帯域に異なるアクチュエータからテスト信号を出力するのは、テスト信号と加速度センサ検出信号との関係から伝達特性を取得するので、アクチュエータから加速度センサへの伝達特性が不明なときに複数のアクチュエータからテスト信号を加えると、センサ側でどのアクチュエータからのテスト信号か分離できず、テスト信号と加速度センサ検出信号との関係を導出できないからである。信号は周波数毎とに独立して取り扱うことができるので、同じ周波数のテスト信号を複数のアクチュエータから出力する状況にならなければ、テスト信号と加速度センサ検出信号との関係から伝達特性を取得できる。
【００４５】
これにより、小帯域Ａにおけるアクチュエータ５ａの制御指令信号から加速度センサまでの伝達特性と、小帯域Ｂにおけるアクチュエータ５ｂの制御指令信号から加速度センサまでの伝達特性と、小帯域Ｃにおけるアクチュエータ５ｃの制御指令信号から加速度センサまでの伝達特性とが同時に測定され、それぞれの伝達特性に対応する伝達関数の同定を行うことができる。
【００４６】
図９（ｂ）の時間帯２では、テスト信号とともに、伝達関数の同定済みの小帯域におけるテスト信号騒音低減信号を各アクチュエータに供給する。即ち、時間帯２では、アクチュエータ５ａに小帯域Ｃのテスト信号Ｓt13 を出力し、アクチュエータ５ｂに小帯域Ａのテスト信号Ｓt21 を出力し、アクチュエータ５ｃに小帯域Ｂのテスト信号Ｓt32 を同時に出力するとともに、アクチュエータ５ａに小帯域Ａのテスト信号騒音低減信号Ｓc11 を出力し、アクチュエータ５ｂに小帯域Ｂのテスト信号騒音低減信号Ｓc21 を出力し、アクチュエータ５ｃに小帯域Ｃのテスト信号騒音低減信号Ｓc31 を出力している。これにより、時間帯２では、各小帯域Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、テスト信号による騒音が低減される。
【００４７】
図９（ｃ）の時間帯３では、テスト信号とともに、伝達関数の同定済みの小帯域におけるテスト信号騒音低減信号を各アクチュエータに供給する。即ち、時間帯３では、アクチュエータ５ａに小帯域Ｂのテスト信号Ｓt12 を出力し、アクチュエータ５ｂに小帯域Ｃのテスト信号Ｓt23 を出力し、アクチュエータ５ｃに小帯域Ａのテスト信号Ｓt31 を同時に出力する。更に同時に、アクチュエータ５ａに小帯域Ａのテスト信号騒音低減信号Ｓc12 と小帯域Ｃのテスト信号騒音低減信号Ｓc13 とを出力し、アクチュエータ５ｂに小帯域Ａのテスト信号騒音低減信号Ｓc22 と小帯域Ｂのテスト信号騒音低減信号Ｓc23 を出力し、
アクチュエータ５ｃに小帯域Ｂのテスト信号騒音低減信号Ｓc32 と小帯域Ｃのテスト信号騒音低減信号Ｓc33 を出力している。これにより、時間帯３では、各小帯域Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、時間帯２よりもテスト信号による騒音が更に低減される。
【００４８】
図９（ａ）〜（ｃ）で示したように、テスト信号騒音低減信号は、ハッチングされた既に伝達特性取得が終わっている小帯域とアクチュエータの組合せで発生させている。これは、既に伝達特性取得が終わっている小帯域とアクチュエータの組合せで印加された振動による加速度センサ検出信号は、アクチュエータ出力に測定済みの伝達特性を掛けることで算出可能であり、テスト信号による加速度センサ検出信号と合わさって検出されていたとしても、引き算することでテスト信号による加速度センサ検出信号を抽出可能となり、テスト信号と加速度センサ検出信号を用いた伝達特性同定に影響せず、テスト信号騒音低減ができるからである。
【００４９】
よって、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に、既に伝達特性取得が終わっている小帯域とアクチュエータの組合せが増えると、テスト信号騒音信号の数を増やせるので制御自由度が増し、例えば図９（ｄ）に示すように、時間帯２では、制御空間６ａにおけるテスト信号騒音レベルを低減し、時間帯３では、制御空間６ａに加えて制御空間６ｂにおけるテスト信号騒音レベルも低減し、テスト信号による騒音を低減できる制御空間の数も増やすことができる。
【００５０】
但し、制御帯域を分割する小帯域の数は３つに限定されず、各々の小帯域においてテスト信号を出力しているアクチュエータは１つである状況であればよい。しかし、同じアクチュエータから出力する正弦波の数が多くなると、アクチュエータの出力制限から、１つ１つの正弦波レベルが小さくなり、テスト信号による加速度センサ検出信号のＳ／Ｎ比が悪化する可能性がある。よって、テスト信号による加速度が、ロードノイズ源振動レベルに対して十分大きくなるように、同じアクチュエータから同時に出力する正弦波の数を設定するとよい。ロードノイズ源振動レベルは、少なくとも車速上昇に応じて増加するので、例えば、車速が高いほど、同じアクチュエータから同時に出力する正弦波の数を少なくするような制御マップを予め記憶しておき、この制御マップを検索して、車速から同じアクチュエータから同時に出力する正弦波の数を求めればよい。
【００５１】
そして、例えば、テスト信号は単一周波数の正弦波とする。但し、テスト信号も単一周波数の正弦波に限定されるものではなく、周波数幅を持っていてもよいが、小帯域の設定方法で述べたように、同じアクチュエータから同時に出力する正弦波の数が多くなると、アクチュエータの出力制限から、１つ１つの正弦波レベルが小さくなり、テスト信号による加速度センサ検出信号のＳ／Ｎ比が悪化する可能性がある。よって、テスト信号による加速度検出信号が、ロードノイズ源振動レベルに対して十分大きくなるように、同じアクチュエータから出力する正弦波の数、すなわち周波数幅を設定するとよい。ロードノイズ源振動レベルは、少なくとも車速上昇に応じて増加するので、例えば、車速が高いほど、周波数幅を狭くするような制御マップを予め記憶して、これを検索すればよい。
【００５２】
図１０は、伝達特性測定部４２における処理内容を示すフローチャートの一例である。以下、図１０のフローチャートに従い説明する。以下では、図９に示したように、３つの小帯域を設定したとして説明する。
【００５３】
先ず、図１０のステップＳ１０１に示すように、設定された小帯域ごとに、どのアクチュエータからテスト信号を出力し、どのアクチュエータでどの制御空間のテスト信号騒音を低減するかというように、伝達特性を同定する同定部位を設定する。例えば、図９に示すように、１回目は図９（ａ）、２回目は図９（ｂ）、３回目は図９（ｃ）、それぞれの時間帯でのテスト信号騒音を低減する制御空間６は、図９（ｄ）に示すように、１回目はなし、２回目は制御空間６ａ、３回目は制御空間６ａ及び６ｂというように設定すればよい。但し、このテスト信号騒音を低減する制御空間は、騒音制御の制御空間と同じである必要はない。そして、各々のアクチュエータそれぞれに、テスト信号を加える小帯域の開始周波数を設定する。
【００５４】
次に、ステップＳ１０２では、テスト信号周波数におけるテスト信号レベルと、テスト信号周波数幅を設定する。例えば、前述したように車速に基づいて予測したロードノイズ源振動レベルに応じて、予め記憶した制御マップを索引して設定すればよい。
【００５５】
次に、ステップＳ１０３では、テスト信号による騒音を低減するために、既に伝達特性の測定が終わっているアクチュエータに加えるテスト信号騒音低減信号を算出する。
【００５６】
図９（ｃ）のように、各小帯域において２つのアクチュエータの伝達特性が取得済みの場合を例に以下に説明する。例えば、ある周波数ω（図９（ｃ）では、ｆ０〜ｆ１の小帯域Ａに含まれるある周波数）において、アクチュエータ５ａ、５ｂから全加速度センサへの伝達特性Ｇuabαは測定済みであり、アクチュエータ５ｃから全加速度センサへの伝達特性Ｇucαは未知の場合を考える。それぞれのアクチュエータ５ａ、５ｂ、５ｃへの制御指令信号ｕａ、ｕｂ、ｕｃと、制御空間６ａ、６ｂの音圧ｓａ、ｓｂとの関係は次の式（４）で表される。
【数４】
2010188871.tif 000006
【００５７】
アクチュエータ５ｃからテスト信号ｕｃｔ（ω）（図９（ｃ）では、Ｓt31 ）を加えたときの、制御空間６ａ、６ｂでのテスト信号騒音ｓａｔ、ｓｂｔは次の式（５）で表される。
【数５】
2010188871.tif 000007
【００５８】
よって、このテスト信号騒音を打消すには、式（４）から、次の関係式（６）を満たすようにアクチュエータ５ａのテスト信号騒音低減信号ｕａｔ（図９（ｃ）では、Sc12 ）、及びアクチュエータ５ｂのテスト信号騒音低減信号ｕｂｔ（図９（ｃ）では、Sc22 ）を算出する。
【数６】
2010188871.tif 000008
【００５９】
式（６）から、テスト信号騒音低減信号ｕａｔ、ｕｂｔは次の式（７）のように導かれる。
【数７】
2010188871.tif 000009
【００６０】
次に、ステップＳ１０４では、テスト信号を出力している周波数において、テスト信号が印加されるアクチュエータの制御指令信号から加速度センサ検出信号への伝達特性を同定する。例えば、加速度センサ検出信号の検波やＦＦＴ（高速フーリエ変換）などでテスト信号を加えている周波数での加速度センサ検出信号の振幅と位相を検出し、テスト信号の振幅に対するゲインと、テスト信号の位相に対する加速度センサ検出信号の位相変化を伝達特性として算出する。
【００６１】
次に、ステップＳ１０５では、伝達特性を同定するためのテスト信号の周波数を更新する。更新刻みは安定度計測、およびコントローラ更新時に十分な分解能を持つようにすればよく、例えば１Ｈｚ刻みにすればよい。また、ある周波数幅を持ってテスト信号を出力している場合には、その周波数幅を刻みとしてもよい。
【００６２】
次に、ステップＳ１０６では、テスト信号周波数更新により、小帯域すべての周波数の同定が終わっていないならば、続けて次の周波数の同定を行うために、ステップＳ１０２に戻る。小帯域すべての周波数の同定が終わっていれば、ステップＳ１０７に進む。
【００６３】
次に、ステップＳ１０７では、すべての小帯域とアクチュエータの組み合わせで同定が終了したかを判断し、終了していなければ組合せを変更して同定を続けるためにステップＳ１０１に戻り、終了していれば同定を終了する。
【００６４】
また、伝達特性測定部４２では、テスト信号と加速度センサ検出信号とからテスト信号による影響を除去した加速度検出信号αc も算出する。加速度センサ検出信号には、テスト信号による加速度が加わっているため、騒音制御部４１に対しては外乱となり騒音制御性能を悪化させる可能性がある。そこで、例えばノッチフィルタなどを用いて、加速度センサ検出信号αからテスト信号周波数の信号を削除して、騒音制御用の加速度検出信号αc とすればよい。
【００６５】
なお、以上に示したように、図９（ａ）のフェイズでは、テスト振動による騒音を完全には消せない。そこで、例えば車両の窓の開閉状態を検出するセンサを備え、窓明け時に伝達関数の測定を行うと、外部からの騒音によりテスト振動による騒音が目立たなくなり、不快感を低減できる。
【００６６】
また、車両がオーディオ装置を搭載している場合、オーディオ装置からオーディオ出力があるときに伝達関数の測定を行うことでも同様に、オーディオ出力によりテスト振動による騒音が目立たなくなり、不快感を低減できる。
【００６７】
なお、この窓明け時とオーディオ出力時いずれの場合も、窓明けによる風音とオーディオ出力は制御指令信号ｕから加速度検出信号αの振動伝達系とは関係がないため、同定に支障をきたすことなく、テスト振動騒音による不快感を低減できる。
【００６８】
安定度推定部４３は、伝達特性測定部４２で測定したアクチュエータ５に対する制御指令信号ｕから加速度センサ検出信号αへの伝達特性Ｇuαと現状のコントローラ伝達特性Ｃとから、前記閉ループ系の安定度を計算する。
【００６９】
前述した閉ループ系の開ループ伝達特性Ｇop（ω）は、伝達特性Ｇuα（ω）と現状のコントローラ伝達特性Ｃ（ω）との積で得られる。この開ループ伝達特性Ｇop（ω）の周波数毎のゲインと位相を計算する。但し、開ループ伝達特性Ｇop（ω）は多入出力系なので、もっとも小さいゲイン余裕と位相余裕とそのときの周波数を抽出し、安定度確保部４４に出力する。
【００７０】
安定度確保部４４は、安定度推定部４３で計算した前記閉ループ系の安定度に基づき、閉ループ系が不安定になる前にコントローラの再設計を始め、再設計が終わると、騒音制御部４１と安定度推定部４３のコントローラ伝達特性Ｃを、再設計されたコントローラ特性に置き換える。
【００７１】
コントローラ再設計のタイミングは、安定度推定部４３で算出した最小の位相余裕とゲイン余裕がある所定値を下回った場合とすればよい。この所定値は、例えば図１１のハッチング部に示すような、通常走行条件下における温度や荷重変化に応じた開ループ伝達特性の変動分とすれば、通常走行条件下で不安定に陥ることはない。
【００７２】
コントローラの構成を図１２に示す。ここで、Ｃ0（ｓ）は制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの振動回り込みがないものとして設計されたコントローラであり、ｅＧuα（ｓ）は制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの振動回り込み推定モデルである。図３に示す騒音制御系において、Ｃ（ｓ）が図１２に示す構成であり、Ｇuα（ｓ）とｅＧuα（ｓ）が完全に一致していれば、制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの振動回り込みがないものとして考えることができる。このＧuα（ｓ）とｅＧuα（ｓ）とのずれが、制御系を不安定にさせるので、上述したように安定度推定部４３では、Ｇuα（ｓ）を同定して、コントローラ内部のｅＧuα（ｓ）とのずれから、安定度の変化を監視する。
【００７３】
Ｃ0（ｓ）は、例えば以下に示すＨ２制御を用いてコントローラが再設計される。先ず、図３に示した騒音制御系からコントローラＣ（ｓ）とＧuα（ｓ）を抜き取り、図１３に示すように変形する。ここで、Ｗｃ（ｓ）はアクチュエータ出力の重み関数、ｕはアクチュエータ５への制御指令信号、ｙは加速度センサ４の加速度検出信号である。Ｇuα（ｓ）を抜き取るのは、制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの振動回り込みがないものとしてコントローラＣ0（ｓ）を設計するためである。
【００７４】
図１３に示す一般化プラントを用いてＨ２制御で設計すれば、ｄからｚ１およびｚ２へのＨ２ノルムを最小化するようにコントローラが設計されるので、ロードノイズを低減するようなコントローラＣ0（ｓ）が得られる。Ｈ２制御に関しては、「Active Structural Acoustic Control in a car cabin using a virtual sound sensing method」，メンスレミシェル（日産自動車），高松吉郎，出口欣高，屋代春樹，Dynamics and Design Conference 2006 (D&D2006)を参照すればよい。
【００７５】
以上説明したように本発明によれば、波動印加手段にテスト信号を加えて伝達特性を取得する際に、既に伝達特性を取得した波動印加手段を用いて、テスト信号による構造物内騒音を低減できるので、テスト信号レベルを大きくして同定用計測信号のＳ／Ｎ比を改善し、テスト信号による乗員の不快感を低減しながら、伝達特性変化を確実に補償して安定な騒音制御を行うことができるという効果がある。
【００７６】
また、波動印加手段から構造物に波動を加えて騒音を制御する周波数帯域である制御帯域を複数の小帯域に分割し、波動印加手段毎に異なる小帯域の周波数のテスト信号を同時に波動印加手段に付加して伝達特性を測定することができ、周波数とアクチュエータの独立性を利用し、信号のＳ／Ｎ比を悪化させることなく同時に複数の伝達特性同定ができるので、安定度の変化を早く察知できるようになり、不安定による騒音悪化の時間を短縮できるという効果がある。
【００７７】
また、テスト信号を打消すために用いる波動印加手段の数が増えるほど、テスト信号による構造物内音を低減する所定空間の数を増やすので、信号のＳ／Ｎ比を悪化させない精度の良い同定とテスト信号騒音による不快感低減を両立できるという効果がある。
【００７８】
また、乗員位置を検出もしくは推定する乗員位置検出手段を有し、重点的に乗員のいる位置のテスト信号による騒音を低減するので、信号のＳ／Ｎ比を悪化させずに、テスト信号騒音による乗員の不快感を更に低減できるという効果がある。
【００７９】
また、構造物の騒音源振動の大きさを推定し、この大きさが大きいほどテスト信号の周波数帯域幅を小さくするので、少ない周波数に集中してテスト信号パワーを使えるため、テスト信号以外の振動レベルの上昇に合わせてテスト信号レベルを上げられ、信号のＳ／Ｎ比が上がり、同定精度が増加するという効果がある。
【００８０】
また、テスト信号を単一周波数の正弦波とするので、信号のＳ／Ｎ比が上がり、同定精度が増加するという効果がある。
【００８１】
また、構造物の騒音源振動の大きさを推定し、この大きさが大きいほどテスト信号の大きさを大きくするので、信号のＳ／Ｎ比を確保しながら、テスト信号騒音を完全に消しきれない時間帯でのテスト信号騒音による不快感を低減できるという効果がある。
【００８２】
また、伝達特性の測定を窓開け時に行うので、テスト信号騒音を完全に消しきれない時間帯でのテスト信号騒音が風音にかき消され、テスト信号騒音による乗員の不快感をなくすことができるという効果がある。
【００８３】
また、伝達特性の測定をオーディオ出力時に行うので、テスト信号騒音を完全に消しきれない時間帯でのテスト信号騒音がオーディオ出力にかき消され、テスト信号騒音による乗員の不快感をなくすことができるという効果がある。
【００８４】
また、測定した伝達特性を用いて、構造物の騒音源振動から波動印加手段への閉ループの安定度を推定するので、制御系が不安定になり騒音が増大する前に制御系の不具合を検出することができるという効果がある。
【００８５】
また、安定度推定値から、閉ループが不安定になる前に、伝達特性測定手段で測定した伝達特性に基づいて、閉ループの安定度を増加させるように制御手段を変更する安定確保手段を備えるので、制御系が不安定になり騒音が増大する前に制御系を安定な状態に戻せるので、制御系不安定による騒音増大を未然に防ぐことができるという効果がある。
【００８６】
また、安定確保手段は、予め測定した使用条件下による制御指令信号から振動検出信号までの伝達特性の変動を用いて、安定度がこの変動量を下回る前に制御手段を変更するので、同定しきれない変動による制御系の不安定化が防げ、制御系不安定による騒音増大を防ぐことができるという効果がある。
【符号の説明】
【００８７】
１  車体
２  タイヤ
３  フロアパネル
４、４ａ〜４ｃ  加速度センサ（振動検出部）
５、５ａ〜５ｃ  アクチュエータ（波動印加部）
６  制御空間（所定空間）
３０  制御装置本体
３１ａ，３１ｂ  増幅部
３２  制御指令信号算出部
３３  Ａ／Ｄ変換部
３９  Ｄ／Ａ変換部
４１  騒音制御部
４２  伝達特性測定部
４３  安定度推定部
４４  安定度確保部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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