(57)【要約】  制御周波数で振動する余弦波を入力する第１の制御信号フィルタ１０４ａと、制御周波数で振動する正弦波を入力する第２の制御信号フィルタ１０４ｂと、第１の制御信号フィルタ１０４ａの出力と第２の制御信号フィルタ１０４ｂの出力を加算して制御信号を出力する制御信号加算器１０５と、第１の制御信号フィルタ１０４ａおよび第２の制御信号フィルタ１０４ｂのフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部１０６と、制御信号と制御周波数に基づき制御周波数を補正する周波数補正値を算出する周波数補正値算出部１０７とを備える。
2014068624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動騒音を発する振動騒音源に応じて特定される制御周波数で振動する余弦波信号が入力される第１の制御信号フィルタと、
前記制御周波数で振動する正弦波信号が入力される第２の制御信号フィルタと、
前記第１の制御信号フィルタの出力と前記第２の制御信号フィルタの出力とを加算した制御信号を出力する制御信号加算器と、
前記振動騒音と前記制御信号を元に生成した二次振動騒音との干渉の結果から得られる誤差信号と、前記余弦波信号と、前記正弦波信号と、に基づいて前記第１の制御信号フィルタおよび前記第２の制御信号フィルタの係数を更新するフィルタ係数更新部と、
前記制御信号に基づいて、前記振動騒音の周波数と前記制御周波数のずれを補正する周波数補正値を算出する周波数補正値算出部と、
を備える能動振動騒音制御装置。
【請求項２】
前記制御周波数で振動する前記余弦波信号を発生する余弦波発生器と、前記制御周波数で振動する前記正弦波信号を発生する正弦波発生器と、を備える請求項１に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項３】
前記周波数補正値算出部は、前記制御信号から求めた周波数と前記制御周波数との差分に基づいて前記周波数補正値を算出する請求項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】
前記周波数補正値算出部は、前記制御信号から求めた周波数と前記余弦波信号または前記正弦波信号から求めた周波数との差分に基づいて前記周波数補正値を算出する請求項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５】
前記周波数補正値算出部は、前記制御信号と前記余弦波信号または前記正弦波信号との位相差の時間変化に基づいて周波数の差分を算出する請求項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６】
前記周波数補正値算出部は、前記制御信号の符号の反転時刻と前記余弦波信号または前記正弦波信号の符号の反転時刻との時間間隔の変動に基づいて前記位相差の時間変化を検出する請求項５に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項７】
前記周波数補正値算出部は、過去の周波数補正値の平均を計算して前記周波数補正値を算出する請求項１から請求項６に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項８】
前記周波数補正値算出部は、前記制御周波数よりも前記制御信号の周波数が大きい場合には正の所定の周波数補正値を出力し、前記制御周波数よりも前記制御信号の周波数が小さい場合には負の所定の周波数補正値を出力して、前記振動騒音の周波数と前記制御周波数のずれを前記所定の周波数補正値で定められる範囲内に収束させる、請求項１から請求項６に記載の能動振動騒音制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機器の回転周期に応じて決定される制御周波数に基づいて制御信号を発生させて振動騒音を低減する能動振動騒音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジン等の回転機器が発する振動騒音を低減する装置として、適応ノッチフィルタ（Adaptive Notch Filter）を用いた能動振動騒音制御装置（Active Noise Control Apparatus）が知られる。このような従来の能動振動騒音制御装置は、回転機器の回転周期から特定される振動騒音の周波数を制御周波数に定め、当該制御周波数において振動騒音の逆位相となる制御信号を生成し、これを二次振動騒音として出力して振動騒音と干渉させることにより、振動騒音を低減していた。【０００３】
ここで、回転機器の周期センサの計測誤差や信号遅延などの影響により実際の振動騒音の周波数と制御周波数との間にずれが生じた場合、振動騒音の低減効果が低くなるという問題を生じる。【０００４】
このような問題に対し、例えば特許文献１においては適応ノッチフィルタの係数の挙動に応じて制御周波数を補正する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６７８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１の方法においては、適応ノッチフィルタのフィルタ係数を複素平面上に投影した際の偏角の変化に基づいて制御周波数を補正しており、実時間処理を行う場合、偏角の計算処理負荷が高いという課題があった。【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、低い計算処理負荷で制御周波数のずれを自ら補正し、安定して振動騒音を低減する能動振動騒音制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に関わる能動振動騒音制御装置は、振動騒音源に応じて特定される制御周波数で振動する余弦波を入力する第１の制御信号フィルタと、制御周波数で振動する正弦波を入力する第２の制御信号フィルタと、第１の制御信号フィルタの出力と第２の制御信号フィルタの出力を加算した制御信号を出力する制御信号加算器と、第１の制御信号フィルタおよび第２の制御信号フィルタのフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部と、制御信号に基づき振動騒音の周波数と制御周波数のずれを補正する周波数補正値を算出する周波数補正値算出部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の能動振動騒音制御装置によれば、制御信号に基づいて制御周波数の周波数補正値を定めるようにしたことにより、低い計算処理負荷で制御周波数と実際の振動騒音の周波数のずれを減少できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る能動振動騒音制御装置の構成を示す図である。
【図２】制御周波数の補正をしない能動騒音制御装置において、フィルタ係数の時間変化と、余弦波信号と制御信号の時間変化を対比し説明するグラフである。
【図３】制御周波数の補正をしない能動騒音制御装置において、フィルタ係数の時間変化と、余弦波信号と制御信号の時間変化を対比し説明するグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る能動振動騒音制御装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る能動振動騒音制御装置の周波数補正値算出部における、余弦波信号または正弦波信号と制御信号から制御周波数の周波数補正値を決定するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１に示すように、本発明の実施の形態１の能動振動騒音制御装置１００は、外部に設けられた二次振動騒音出力器２００及び振動騒音センサ３００が接続されている。能動振動騒音制御装置１００は、制御対象となる振動騒音源４００の振動騒音の周波数情報が入力され、入力された周波数情報に基づいて生成した制御信号を出力する。
【００１２】
ここで振動騒音の周波数情報は、例えば振動騒音源が自動車のエンジンであればイグニッションパルス周期からエンジンの回転周波数を計測し、これを対象となる振動騒音のエンジン回転次数に合わせて定数倍するなどの方法で得る事ができる。また電動モーターで駆動するファンであれば、モーターの極数や電源周波数、ファンのブレード枚数などから対象となるＮＺ音の周波数を求める事ができる。このように振動騒音の周波数情報の取得は、対象となる振動騒音源にそれぞれ適した手段を適宜用いてよい。
【００１３】
二次振動騒音出力器２００は、能動振動騒音制御装置１００から入力された制御信号を、振動騒音源４００から発生する振動騒音を打ち消すための二次振動騒音に変換して出力するものであり、例えばスピーカ又はアクチュエータ等により実現できる。
【００１４】
二次振動騒音出力器２００から出力された二次振動騒音は二次経路５００を伝播し、振動騒音源４００から発生する振動騒音と干渉し、当該振動騒音を低減する。ここで二次経路５００は、二次振動騒音出力器２００から出力された二次振動騒音が振動騒音センサ３００まで伝播する間に通過する経路と定義づけられる。
【００１５】
振動騒音センサ３００は、振動騒音と二次振動騒音との干渉により生じた残留振動騒音である誤差を検知し、検知した誤差を誤差信号として能動振動騒音制御装置１００に出力するものであり、例えばマイク、振動センサ、又は加速度センサ等により実現できる。
【００１６】
次に、能動振動騒音制御装置１００の詳細構成について説明する。能動振動騒音制御装置１００は、制御周波数設定部１０１と、余弦波発生器１０２と、正弦波発生器１０３と、制御信号フィルタ１０４ａおよび制御信号フィルタ１０４ｂと、制御信号加算器１０５と、フィルタ係数更新部１０６と、周波数補正値算出部１０７とを備える。ここで、制御信号フィルタ１０４ａが第１の制御信号フィルタ、制御信号フィルタ１０４ｂが第２の制御信号フィルタである。
【００１７】
制御周波数設定部１０１は外部から入力される周波数情報と、周波数補正値算出部１０７から入力される制御周波数補正値に基づいて制御周波数を設定する。
【００１８】
余弦波発生器１０２は制御周波数設定部１０１が設定した制御周波数に対応した余弦波信号を発生する信号発生器である。余弦波発生器１０２は、発生した余弦波信号を制御信号フィルタ１０４ａに出力する。正弦波発生器１０３は制御周波数設定部１０１が設定した制御周波数に対応した正弦波信号を発生する信号発生器である。正弦波発生器１０３は、発生した正弦波信号を制御信号フィルタ１０４ｂに出力する。
【００１９】
制御信号フィルタ１０４ａは余弦波発生器１０２からの余弦波信号に対してフィルタ処理を行う。また、制御信号フィルタ１０４ｂは正弦波発生器１０３からの正弦波信号に対しフィルタ処理を行う。制御信号加算器１０５は制御信号フィルタ１０４ａおよび１０４ｂの出力を加算して、制御信号を出力する。詳細は後述するが、制御信号は振動騒音を低減するための２次振動騒音に変換される信号である。
【００２０】
フィルタ係数更新部１０６は、余弦波発生器１０２が出力する余弦波信号および正弦波発生器１０３が出力する正弦波信号と、振動騒音センサ３００からの誤差信号に基づき、制御信号フィルタ１０４ａおよび１０４ｂのフィルタ係数を更新する。フィルタ係数更新部１０６は、例えば図１に示すように参照信号フィルタ１０８とフィルタ係数計算部１０９で構成することができる。
【００２１】
参照信号フィルタ１０８は、二次経路５００の伝達特性に基づいて定められた伝達特性パラメータを用い、余弦波発生器１０２からの余弦波信号と、正弦波発生器１０３からの正弦波信号とから参照信号を合成するフィルタである。フィルタ係数計算部１０９は、参照信号フィルタ１０８からの参照信号と、振動騒音センサ３００からの誤差信号に基づき、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズム等の適応アルゴリズムを用いて制御信号フィルタ１０４ａ、１０４ｂのフィルタ係数を更新する。
【００２２】
周波数補正値算出部１０７は制御周波数設定部１０１からの制御周波数と制御信号加算器１０５からの制御信号に基づいて、制御周波数と振動騒音の周波数のずれを補正するための周波数補正値を制御周波数設定部１０１に出力する。
【００２３】
次に、図１を用いて本発明の実施の形態１の動作を説明する。
【００２４】
まず、能動振動騒音制御装置１００内の制御周波数設定部１０１に振動騒音の周波数を表す周波数情報が入力される。制御周波数設定部１０１はこの周波数情報と、後述する周波数補正値算出部１０７からの周波数補正値Δｆ（ｎ）とに基づいて制御周波数ｆ（ｎ）を求め、制御周波数ｆ（ｎ）を余弦波発生器１０２と正弦波発生器１０３に設定する。制御周波数ｆ（ｎ）は、振動騒音の周波数情報が指示する周波数Ｆ（ｎ）と周波数補正値Δｆ（ｎ）とにより、例えば、下式数１のように定めることができる。
【００２５】
【数１】
2014068624.tif 000003
【００２６】
ここでｎは正の整数であり、デジタル信号処理におけるサンプリング時刻を表している。
【００２７】
周波数情報が指示する周波数Ｆ（ｎ）と制御周波数にずれがない場合、あるいは装置が動作を開始した直後の場合などでは、周波数補正値がΔｆ（ｎ）＝０となり、ｆ（ｎ）＝Ｆ（ｎ）となることも起こりうる。
【００２８】
余弦波発生器１０２は制御周波数ｆ（ｎ）の余弦波信号ｘ０（ｎ）を、制御信号フィルタ１０４ａおよびフィルタ係数更新部１０６に出力する。また、正弦波発生器１０３は制御周波数ｆ（ｎ）の正弦波信号ｘ１（ｎ）を、制御信号フィルタ１０４ｂおよびフィルタ係数更新部１０６に出力する。
【００２９】
制御信号フィルタ１０４ａは、余弦波信号ｘ０（ｎ）が入力されると、フィルタ係数ｗ０（ｎ）を余弦波信号ｘ０（ｎ）に乗じる処理を行う。一方、制御信号フィルタ１０４ｂは、正弦波信号ｘ１（ｎ）が入力されると、フィルタ係数ｗ１（ｎ）を正弦波信号ｘ１（ｎ）に乗じる処理を行う。そして、制御信号加算器１０５は制御信号フィルタ１０４ａと１０４ｂの出力を加算処理して制御信号ｄ（ｎ）を生成し、二次振動騒音出力器２００に出力する。制御信号ｄ（ｎ）は下式数２により表される。
【００３０】
【数２】
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【００３１】
二次振動騒音出力器２００は、制御信号加算器１０５から出力された制御信号ｄ（ｎ）を二次振動騒音に変換し出力する。二次振動騒音出力器２００から出力された二次振動騒音は、二次経路５００を伝播する。二次経路５００の伝達特性の影響を受けた二次振動騒音は、振動騒音源４００から発生する振動騒音に干渉し、振動騒音を低減する。
【００３２】
振動騒音センサ３００は、低減された振動騒音、つまり振動騒音と二次振動騒音との加算結果、すなわち残留振動騒音である誤差を検知し、誤差信号ｅ（ｎ）を生成する。振動騒音センサ３００で生成された誤差信号ｅ（ｎ）は能動振動騒音制御装置１００内のフィルタ係数更新部１０６に入力される。
【００３３】
フィルタ係数更新部１０６は、誤差信号ｅ（ｎ）と余弦波信号ｘ０（ｎ）と正弦波信号ｘ１（ｎ）より、例えば次に示すように制御信号フィルタ１０４ａおよび１０４ｂのフィルタ係数を更新する。
【００３４】
フィルタ係数更新部１０６内の参照信号フィルタ１０８は、余弦波信号ｘ０（ｎ）と正弦波信号ｘ１（ｎ）が入力されると、伝達特性パラメータＣ０（ｆ（ｎ））、Ｃ１（ｆ（ｎ））を基に、下式数３に表されるように参照信号ｒ０（ｎ）、ｒ１（ｎ）を生成する。
【００３５】
【数３】
2014068624.tif 000005
【００３６】
ここで、伝達特性パラメータＣ０（ｆ（ｎ））、Ｃ１（ｆ（ｎ））は制御周波数ｆ（ｎ）おける二次経路５００の伝達特性に基づき、所定の方法によって予め定められたパラメータである。つまり、参照信号フィルタ１０８は、二次振動騒音出力器２００から振動騒音センサ３００までの二次経路の伝達特性に基づいて、制御周波数ｆ（ｎ）を有する信号であるｘ０（ｎ）、ｘ１（ｎ）から参照信号ｒ０（ｎ）、ｒ１（ｎ）を生成する。
【００３７】
フィルタ係数計算部１０９は参照信号フィルタ１０８からの参照信号ｒ０（ｎ）、ｒ１（ｎ）と、振動騒音センサ３００からの誤差信号ｅ（ｎ）とに基づいて、下式数４に表されるように制御信号フィルタ１０４ａのフィルタ係数ｗ０（ｎ）と制御信号フィルタ１０４ｂのフィルタ係数ｗ１（ｎ）の値を逐次更新する。
【００３８】
【数４】
2014068624.tif 000006
【００３９】
ここで、μは適応ノッチフィルタの適応能力を調整するための更新ステップサイズであり、所定の方法により定められる。
【００４０】
さらに周波数補正値算出部１０７は、制御周波数設定部１０１からの制御周波数ｆ（ｎ）と、制御信号加算器１０５からの制御信号ｄ（ｎ）に基づき、制御周波数ｆ（ｎ）と実際の振動騒音源４００の振動騒音との周波数のずれを検出して次の時刻ｎ＋１における周波数補正値Δｆ（ｎ＋１）を制御周波数設定部１０１に与える。制御周波数設定部１０１は、次の時刻ｎ＋１において、時刻ｎ＋１における周波数情報Ｆ（ｎ＋１）と周波数補正値Δｆ（ｎ＋１）とに基づいて制御周波数ｆ（ｎ＋１）を設定する。
【００４１】
ここで、制御信号ｄ（ｎ）から制御周波数ｆ（ｎ）と実際の振動騒音の周波数との間のずれを検出することが可能である理由と、周波数補正値Δｆ（ｎ＋１）の決定方法について詳述する。
【００４２】
制御周波数ｆ（ｎ）と実際の振動騒音の周波数との間にずれがある場合、二次振動騒音出力器２００から出力される二次振動騒音と振動騒音の位相関係は、周波数のずれによって時々刻々変化する。もし二次振動騒音が初めのうち振動騒音に対して完全な逆位相であり、これによって最大の振動騒音低減効果が得られていたとしても、位相関係が変化することで次第に逆位相から外れてゆくので、振動騒音の低減効果は弱まっていくことになる。
【００４３】
これに対して、フィルタ係数更新部１０６はＭＳＥ（平均二乗誤差）規範に基づき誤差信号ｅ（ｎ）を最小化するよう制御信号フィルタ１０４ａ、１０４ｂの係数を更新する。ここで、二次振動騒音の元となる制御信号ｄ（ｎ）は、前述の数２から下式数５、数６で書き直すことができる。
【００４４】
【数５】
2014068624.tif 000007
【００４５】
【数６】
2014068624.tif 000008
数６にて、制御信号ｄ（ｎ）の位相は係数ｗ０（ｎ）、ｗ１（ｎ）によって可変である事が示されている。フィルタ係数更新部１０６が誤差信号ｅ（ｎ）を最小化するようにフィルタ係数ｗ０（ｎ）、ｗ１（ｎ）を更新し続けるならば必然的に、二次振動騒音が振動騒音に対して逆位相関係を維持するように、二次振動騒音の元となる制御信号ｄ（ｎ）の位相が常に補正され続けることになる。この結果、制御信号ｄ（ｎ）の周波数は、制御周波数ｆ（ｎ）を外れて振動騒音の周波数に一致するようになる。
【００４６】
図２は、制御周波数の補正手段を有しない能動振動騒音制御装置における、制御周波数が実際の振動騒音の周波数より高い場合の、フィルタ係数ｗ０（ｎ）（図中１１１）、ｗ１（ｎ）（図中１１２）の時間変化と、余弦波発生器１０２の余弦波信号ｘ０（ｎ）（図中１１３）と制御信号ｄ（ｎ）（図中１１４）の波形の例である。この例では、フィルタ係数ｗ０（ｎ）、ｗ１（ｎ）の連続的な変化により、制御信号ｄ（ｎ）の周波数は、実際の振動騒音の周波数に一致するように余弦波信号ｘ０（ｎ）の周波数、すなわち制御周波数よりも低くなっている。
【００４７】
また、図３は、制御周波数が実際の振動騒音の周波数より低い場合の例であり、各々のグラフ線には図２と同一の符号を付している。この場合には、制御信号ｄ（ｎ）の周波数は余弦波信号ｘ０（ｎ）の周波数よりも高くなっている。
【００４８】
従って、制御信号ｄ（ｎ）の周波数を調べることにより、実際の振動騒音の周波数を特定することができ、さらに必要な周波数補正値Δｆ（ｎ＋１）を決定することが可能となる。周波数補正値算出部１０７では、制御信号ｄ（ｎ）の周波数ｆ’（ｎ）を計測し、これと制御周波数ｆ（ｎ）との差から、下式数７に示すように周波数補正値Δｆ（ｎ＋１）を求める。
【００４９】
【数７】
2014068624.tif 000009
【００５０】
制御信号ｄ（ｎ）は正弦波の信号であるので、その周波数ｆ’（ｎ）は容易に計測する事ができる。例えば制御信号ｄ（ｎ）の正負の符号が反転する時間間隔から周期を計測し、これを周波数に換算することでｆ’（ｎ）が求められる。
【００５１】
信号のサンプリング周波数が粗い場合には求められるｆ’（ｎ）に若干の誤差やばらつきが生じる場合があるが、Δｆ（ｎ＋１）を例えば下式数８によって平均化することで、より精度よく周波数補正値を求める事ができるようになる。
【００５２】
【数８】
2014068624.tif 000010
【００５３】
ここで、αは０≦α≦１を満たす所定の定数である。
【００５４】
また、制御信号の周波数が高い場合には、符号反転が所定の回数起きるまでの時間や、単位時間当たりのゼロクロス数から周波数を計測する方法も有効である。
【００５５】
周波数補正値算出部１０７で行われる演算処理は非常に単純であるので、プロセッサに大きな負荷をかけずに周波数のずれを補正することができる。
【００５６】
さらに余弦波信号ｘ０（ｎ）、正弦波信号ｘ１（ｎ）および制御信号ｄ（ｎ）はいずれも装置の内部で生成される信号であるため一切のノイズを含まず、安定して精度よく周波数補正値Δｆ（ｎ＋１）を求める事ができる。
【００５７】
以上のように、本発明の実施の形態１によれば、制御信号に基づいて周波数補正値を求めて制御周波数を補正するようにしたことにより、簡単な計算処理で制御周波数と実際の振動騒音の周波数のずれを解消できるようになる。
【００５８】
また、余弦波信号ｘ０（ｎ）と正弦波信号ｘ１（ｎ）を内部で生成することにより、余弦波信号ｘ０（ｎ）と正弦波信号ｘ１（ｎ）にノイズ等の外乱の影響を受けずに精度よく制御周波数と実際の振動騒音の周波数のずれを解消できるようになる。
【００５９】
また、周波数補正値を平均化することにより、サンプリング周波数が粗い場合でも精度よく周波数補正値を求めることができるようになる。
【００６０】
実施の形態２．
本発明は、制御信号ｄ（ｎ）の元となる余弦波信号ｘ０（ｎ）、正弦波信号ｘ１（ｎ）を能動振動騒音制御装置の内部で生成せず、外部から入力する構成であっても適用が可能である。このような場合の構成例として、本発明の実施の形態２の能動振動騒音制御装置を説明する。
【００６１】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態２について説明する。図４は実施の形態２に係る能動振動騒音制御装置の構成図である。実施の形態１と同じもしくは相当の部分は、図１と同一符号を付している。
【００６２】
実施の形態２の能動振動騒音制御装置６００は、図４に示すように、余弦波・正弦波生成器７００と二次振動騒音出力器２００が接続される。図４において６０１は周波数補正値算出部である。能動振動騒音制御装置６００は、外部の余弦波・正弦波生成器７００から入力される振動騒音の周波数に対応した余弦波信号ｘ０（ｎ）、正弦波信号ｘ１（ｎ）をそれぞれ制御信号フィルタ１０４ａ、１０４ｂに通し、制御信号加算器１０５で加算して制御信号ｄ（ｎ）を出力する。周波数補正値算出部６０１は、制御信号ｄ（ｎ）と、余弦波信号ｘ０（ｎ）または正弦波信号ｘ１（ｎ）に基づいて周波数補正値Δｆ（ｎ）を算出し、これを外部の余弦波・正弦波生成器７００に対して出力する。
【００６３】
実施の形態１の説明で述べたように、制御信号ｄ（ｎ）の周波数はフィルタ係数更新部１０６の働きによって実際の振動騒音の周波数に近づけられるので、周波数補正値算出部６０１は、制御信号ｄ（ｎ）の周波数ｆ’（ｎ）と、余弦波信号ｘ０（ｎ）または正弦波信号ｘ１（ｎ）の周波数ｆ（ｎ）とを計測し、ｆ’（ｎ）からｆ（ｎ）を減算することで周波数補正値Δｆ（ｎ）を算出することができる。
【００６４】
制御信号ｄ（ｎ）と、余弦波信号ｘ０（ｎ）または正弦波信号ｘ１（ｎ）の周波数は、実施の形態１の説明で述べたように、それぞれの信号の正負の符号が反転する時間間隔から周期を求めれば、周波数を算出することができる。
【００６５】
もしくは、制御信号ｄ（ｎ）と、余弦波信号ｘ０（ｎ）または正弦波信号ｘ１（ｎ）との符号の反転タイミングの時間間隔の変化から互いの信号の位相差の時間変化を求め、これから周波数補正値を定めるようにしてもよい。例えば符号が負から正に反転するタイミングをみれば、それぞれの信号の位相が0度を通過したタイミングが判る。従って余弦波信号ｘ０（ｎ）または正弦波信号ｘ１（ｎ）の符号が負から正に反転した後、同様に制御信号ｄ（ｎ）の符号が負から正に反転するまでの時間間隔を計測すれば、前者の位相が0度を通過してから後者の位相が0度を通過するまでの時間間隔が判る。これを継続して計測すれば両者の位相差の時間変化が観測でき、これを元に周波数補正値Δｆ（ｎ）を定める事ができる。
【００６６】
また、周波数補正値Δｆ（ｎ）は、所定の絶対値の正および負の固定値に定めることも可能である。以下、図５のフローチャートを用いてこの手順の具体例を説明する。まずステップＳ０１では、余弦波信号ｘ０（ｎ）が負から正に反転してから、制御信号ｄ（ｎ）の符号が負から正に反転するまでの時間間隔Ｔ（ｋ）を計測する。ここでｋは時間間隔の計測回数を示す。なお、この例では余弦波信号ｘ０（ｎ）としているが、代わりに正弦波信号ｘ１（ｎ）を用いても良い。
【００６７】
ステップＳ０２では、下式数９が成立するか否かを判定する。
【００６８】
【数９】
2014068624.tif 000011
【００６９】
数９は時間間隔の変化の大きさが、これまでの平均値に比べ、所定倍以上大きいか否かを判定する条件式である。Ｔａｖ（ｋ−１）は時間間隔Ｔ（ｋ）の変化の大きさの移動平均値であり、βは所定の定数である。制御信号ｄ（ｎ）または余弦波信号ｘ０（ｎ）が他方より一周期以上遅れると、一時的に｜Ｔ（ｋ）−Ｔ（ｋ−１）｜が大きくなり周波数補正値Δｆ（ｎ）を正しく定め得ないので、これを検出するのがステップＳ０２の目的である。数９が成立する場合はステップＳ０３に、成立しない場合はステップＳ０８に移行する。
【００７０】
ステップＳ０３では、Ｔａｖ（ｋ）を下式数１０によって更新する。
【００７１】
【数１０】
2014068624.tif 000012
【００７２】
ここで、γは０＜γ＜１を満たす定数である。
【００７３】
ステップＳ０４では、Ｔ（ｋ）＜Ｔ（ｋ−１）が成立するか否かを判断する。成立する場合、余弦波信号ｘ０（ｎ）に対する制御信号ｄ（ｎ）の位相差が次第に縮まっていることになるので、余弦波信号ｘ０（ｎ）の周波数が制御信号ｄ（ｎ）の周波数よりも低いと判断され、ステップＳ０５に移行する。成立しない場合はステップＳ０６に移行する。
【００７４】
ステップＳ０５では、周波数補正値Δｆ（ｎ＋１）＝ｐを設定し、処理を終了する。ここで、ｐは所定の定数であり、ｐ＞０である。
【００７５】
ステップＳ０６では、Ｔ（ｋ）＞Ｔ（ｋ−１）が成立するか否かを判断する。成立する場合、余弦波信号ｘ０（ｎ）に対する制御信号ｄ（ｎ）の位相差が次第に広がっていることになるので、余弦波信号ｘ０（ｎ）の周波数が制御信号ｄ（ｎ）の周波数よりも高いと判断され、ステップＳ０７に移行する。成立しない場合はステップＳ０９に移行する。
【００７６】
ステップＳ０７では、周波数補正値Δｆ（ｎ＋１）＝−ｐを設定し、処理を終了する。
【００７７】
ステップＳ０９では、ステップＳ０４，ステップＳ０６の結果、Ｔ（ｋ）＝Ｔ（ｋ−１）である事が確認されたので、余弦波信号ｘ０（ｎ）と制御信号ｄ（ｎ）の位相差に変化がなく、両者が同じ周波数であると判断されるので、周波数補正値Δｆ（ｎ＋１）＝０を設定し、処理を終了する。
【００７８】
また、ステップＳ０８では、ステップＳ０２において一周期以上の信号の位相遅れにより一時的に｜Ｔ（ｋ）−Ｔ（ｋ−１）｜が大きくなっている事が検出されたので、Ｔａｖ（ｋ）を更新せず、Ｔａｖ（ｋ）＝Ｔａｖ（ｋ−１）を設定する。そして、この場合には正確なΔｆ（ｎ）を求めることができないので、ステップＳ０９に移行して周波数補正値Δｆ（ｎ＋１）＝０を設定し、処理を終了する。
【００７９】
上述のように、余弦波・正弦波生成器７００が、振動騒音制御装置６００が出力する周波数補正値Δｆ（ｎ）に従って余弦波信号ｘ０（ｎ）、正弦波信号ｘ１（ｎ）の周波数を補正することにより、これらの信号と実際の振動騒音との周波数のずれは次第に縮小し、±ｐ以内に収められるようになる。
【００８０】
以上の演算処理は、簡単な四則演算、信号の符号チェック、条件分岐で構成されるので、非常に簡素でありプロセッサに負荷をかけずに実行することが可能である。
【００８１】
以上説明したように、本発明の実施の形態２の能動振動騒音制御装置によれば、装置の内部で余弦波信号、正弦波信号を生成せず、外部から入力する構成であっても、余弦波信号または正弦波信号と制御信号から周波数補正値を求め、外部の正弦波・余弦波信号生成器にこれを出力することで周波数のずれを補正することができるようになる。正弦波・余弦波信号生成器を能動振動騒音制御装置に含まないことは、能動振動騒音制御装置の小型化やプロセッサ処理の削減が求められる場合に有効である。
【００８２】
また、周波数補正値の演算を信号の符号チェックと簡単な四則演算、条件分岐で構成するようにしたことで、簡素な構成で周波数補正値を求めることができるようになる。
【００８３】
また、周波数補正値の大きさを所定の定数値としたことで、周波数のずれを定数値の範囲内に収めることができるようになる。
【００８４】
なお、実施の形態２の周波数補正値算出部は、能動振動騒音制御装置に余弦波・正弦波発生器を含まない場合にのみ適用可能となるものではなく、能動振動騒音制御装置に余弦波・正弦波発生器を含む場合にも適用可能であることは言うまでもなく明らかである。
【符号の説明】
【００８５】
１００  能動振動騒音制御装置
１０１  制御周波数設定部
１０２  余弦波発生器
１０３  正弦波発生器
１０４ａ，１０４ｂ  制御信号フィルタ
１０５  制御信号加算器
１０６  フィルタ係数更新部
１０７  周波数補正値算出部
１０８  参照信号フィルタ
１０９  フィルタ係数計算部
１１１  フィルタ係数ｗ０（ｎ）
１１２  フィルタ係数ｗ１（ｎ）
１１３  余弦波信号ｘ０（ｎ）
１１４  制御信号ｄ（ｎ）
２００  二次振動騒音出力器
３００  振動騒音センサ
４００  振動騒音源
５００  二次経路
６００  能動振動騒音制御装置
６０１  周波数補正値算出部
７００  余弦波・正弦波生成器
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年12月4日(2015.12.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に関わる能動振動騒音制御装置は、振動騒音源に応じて特定される制御周波数で振動する余弦波を入力する第１の制御信号フィルタと、制御周波数で振動する正弦波を入力する第２の制御信号フィルタと、第１の制御信号フィルタの出力と第２の制御信号フィルタの出力を加算した制御信号を出力する制御信号加算器と、第１の制御信号フィルタおよび第２の制御信号フィルタのフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部と、制御信号の周波数を計測し、計測された周波数と制御周波数とに基づき振動騒音の周波数と制御周波数のずれを補正する周波数補正値を算出する周波数補正値算出部とを備えることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動騒音を発する振動騒音源に応じて特定される制御周波数で振動する余弦波信号が入力される第１の制御信号フィルタと、
前記制御周波数で振動する正弦波信号が入力される第２の制御信号フィルタと、
前記第１の制御信号フィルタの出力と前記第２の制御信号フィルタの出力とを加算した制御信号を出力する制御信号加算器と、
前記振動騒音と前記制御信号を元に生成した二次振動騒音との干渉の結果から得られる誤差信号と、前記余弦波信号と、前記正弦波信号と、に基づいて前記第１の制御信号フィルタおよび前記第２の制御信号フィルタの係数を更新するフィルタ係数更新部と、
前記制御信号の周波数を計測し、計測された前記周波数と前記制御周波数とに基づいて、前記振動騒音の周波数と前記制御周波数のずれを補正する周波数補正値を算出する周波数補正値算出部と、
を備える能動振動騒音制御装置。
【請求項２】
前記制御周波数で振動する前記余弦波信号を発生する余弦波発生器と、
前記制御周波数で振動する前記正弦波信号を発生する正弦波発生器と、
を備える請求項１に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項３】
前記周波数補正値算出部は、前記制御信号から求めた周波数と前記制御周波数との差分に基づいて前記周波数補正値を算出する請求項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】
前記周波数補正値算出部は、前記制御信号から求めた周波数と前記余弦波信号または前記正弦波信号から求めた周波数との差分に基づいて前記周波数補正値を算出する請求項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５】
前記周波数補正値算出部は、前記制御信号と前記余弦波信号または前記正弦波信号との位相差の時間変化に基づいて周波数の差分を算出する請求項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６】
前記周波数補正値算出部は、前記制御信号の符号の反転時刻と前記余弦波信号または前記正弦波信号の符号の反転時刻との時間間隔の変動に基づいて前記位相差の時間変化を検出する請求項５に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項７】
前記周波数補正値算出部は、過去の周波数補正値の平均を計算して前記周波数補正値を算出する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項８】
前記周波数補正値算出部は、前記制御周波数よりも前記制御信号の周波数が大きい場合には正の所定の周波数補正値を出力し、前記制御周波数よりも前記制御信号の周波数が小さい場合には負の所定の周波数補正値を出力して、前記振動騒音の周波数と前記制御周波数のずれを前記所定の周波数補正値で定められる範囲内に収束させる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置。
【国際調査報告】
2014068624.tif 000018
2014068624.tif 000019
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