(57)【要約】  本発明は、２次経路の伝達特性の影響によってフィルタ係数が発散したり、収束が遅くなることを防止し、振動騒音を安定的かつ効果的に低減することができる能動振動騒音制御装置を提供することを目的とする。このような目的を達成するため、本発明に係る能動振動騒音制御装置は、振動騒音を低減するための２次振動騒音が伝播する２次経路の伝達特性であって、振動騒音の周波数に対応する伝達特性の利得の大きさに応じて更新ステップサイズを算出し、算出した更新ステップサイズに基づいてフィルタ係数を更新する。
2013108294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動騒音源から発生する振動騒音の周波数を有する信号から、前記振動騒音を低減するための２次振動騒音に変換される制御信号を生成する制御信号フィルタと、
前記２次振動騒音が伝播する経路の伝達特性であって、前記振動騒音の周波数に対応する前記伝達特性の利得の大きさに応じて前記制御信号フィルタのフィルタ係数の更新量を決定するための更新ステップサイズを算出する更新ステップサイズ算出部と、
前記更新ステップサイズ算出部で算出された前記更新ステップサイズに基づいて前記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を備えることを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項２】
前記更新ステップサイズ算出部は、前記振動騒音の周波数が変化した場合に、変化後の周波数に対応する前記伝達特性の利得の大きさに応じた更新ステップサイズを算出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】
前記振動騒音の周波数と、前記振動騒音の周波数に対する前記伝達特性の利得の大きさとが対応づけて記憶される記憶部を備え、
前記更新ステップサイズ算出部は、前記記憶部から取得した前記振動騒音の周波数に対応する前記伝達特性の利得の大きさを用いて前記更新ステップサイズを算出することを特徴とする請求項１または２に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項４】
前記振動騒音の周波数の変化に対応した、前記伝達特性の利得の大きさの変化率を算出する伝達特性変化率算出部を備え、
前記更新ステップサイズ算出部は、前記伝達特性の利得の大きさと、前記伝達特性変化率算出部で算出された前記伝達特性の利得の大きさの変化率とに基づいて前記更新ステップサイズを算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項５】
前記更新ステップサイズ算出部は、前記伝達特性の利得の変化率が所定の閾値よりも大きくなった場合に、前記伝達特性の利得の大きさと前記伝達特性の利得の大きさの変化率とに基づいて前記更新ステップサイズを算出することを特徴とする請求項４に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項６】
前記更新ステップサイズ算出部は、前記伝達特性の利得の大きさの変化率が前記所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記更新ステップサイズを徐々に小さくすることを特徴とする請求項５に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項７】
前記２次振動騒音が伝播する経路の伝達特性に基づいて前記振動騒音の周波数を有する信号から参照信号を生成する参照信号フィルタを備え、
前記フィルタ係数更新部は、前記参照信号と、前記更新ステップサイズと、前記２次振動騒音と前記振動騒音との誤差を表す誤差信号とに基づいて前記制御信号フィルタのフィルタ係数を更新することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項８】
振動騒音源から発生する振動騒音の周波数を有する信号から制御信号を生成する制御信号フィルタと、
前記制御信号を変換して前記振動騒音を低減するための２次振動騒音を生成し、出力する２次振動騒音出力部と、
前記振動騒音と前記２次振動騒音との誤差を検知し、検知した誤差を誤差信号として出力する誤差検知部と、
前記２次振動騒音出力部から前記誤差検知部までの伝達特性に基づいて前記振動騒音の周波数を有する信号から参照信号を生成する参照信号フィルタと、
前記振動騒音の周波数に対応する前記伝達特性の利得の大きさに応じて、前記制御信号フィルタのフィルタ係数の更新量を決定するための更新ステップサイズを算出する更新ステップサイズ算出部と、
前記更新ステップサイズと、前記参照信号と、前記誤差信号とに基づいて前記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を備えることを特徴とする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、振動騒音に対する打消音である２次振動騒音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ものである。
【背景技術】
【０００２】
振動騒音源から発生する振動騒音に対して２次振動騒音と干渉させることにより振動騒音を低減する装置として、適応ノッチフィルタ（またはSingle frequency Adaptive Noth）を用いた能動振動騒音制御装置（Active Noise Control Apparatus）が知られる。このような能動振動騒音制御装置においては、適応ノッチフィルタのフィルタ係数を更新することにより２次振動騒音の振幅、位相を調整する。フィルタ係数の更新量を制御するパラメータとして更新ステップサイズがあるが、この更新ステップサイズが一定値の場合、振動騒音源の急な変化に追従できない場合がある。【０００３】
このような問題に対し、例えば特許文献１においては、振動騒音が有する周波数の変化率に応じて更新ステップサイズを変更する方法が開示されている。また、特許文献２においては、適応ノッチフィルタのフィルタ係数を、更新直前の適応ノッチフィルタからの出力の振幅に基づいて変更する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−２６１２７７号公報（００３３段落）
【特許文献２】特開２００４−８６１６５号公報（００２０段落）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１においては、２次振動騒音の伝播する経路である２次経路の伝達特性の影響が考慮されておらず、安定した振動騒音低減効果が得られないという課題があった。例えば、振動騒音の周波数の変化率が小さくても２次経路の伝達特性の利得が大きくなる場合はフィルタ係数の更新量が大きくなって発散するおそれがあり、その一方で、振動騒音の周波数の変化率が大きくても２次経路の伝達特性の利得が小さい場合にはフィルタ係数の更新量が小さくなりすぎて収束が遅くなってしまう。【０００６】
また、特許文献２においても２次経路の伝達特性の影響については考慮されておらず、安定した振動騒音低減効果が得られないという課題があった。さらに、振動騒音の周波数が急に変化した場合に、変化後の周波数に対応する２次経路の伝達特性に適した更新ステップサイズを直ちに定めることができず、フィルタ係数の収束が遅れるという課題があった。特に、振動騒音の周波数が頻繁に変化するような場合には常に一定の遅れが生じ、振動騒音低減の効果が得られなかった。【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、安定して振動騒音を低減することができ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】
本発明に係る能動振動騒音制御装置は、振動騒音源から発生する振動騒音の周波数を有する信号から、前記振動騒音を低減するための２次振動騒音に変換される制御信号を生成する制御信号フィルタと、前記２次振動騒音が伝播する経路の伝達特性であって、前記振動騒音の周波数に対する前記伝達特性の利得の大きさに応じて前記制御信号フィルタのフィルタ係数の更新量を決定するための更新ステップサイズを算出する更新ステップサイズ算出部と、前記更新ステップサイズ算出部で算出された前記更新ステップサイズに基づいて前記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を備えることを特徴とする。【０００９】
また、本発明に係る能動振動騒音制御装置は、振動騒音源から発生する振動騒音の周波数を有する信号から制御信号を生成する制御信号フィルタと、前記制御信号を変換して前記振動騒音を低減するための２次振動騒音を生成し、出力する２次振動騒音出力部と、前記振動騒音と前記２次振動騒音との誤差を検知し、検知した誤差を誤差信号として出力する誤差検知部と、前記２次振動騒音出力部から前記誤差検知部までの伝達特性に基づいて前記振動騒音の周波数を有する信号から参照信号を生成する参照信号フィルタと、前記振動騒音の周波数に対する前記伝達特性の利得の大きさに応じて、前記制御信号フィルタのフィルタ係数の更新量を決定するための更新ステップサイズを算出する更新ステップサイズ算出部と、前記更新ステップサイズと、前記参照信号と、前記誤差信号とに基づいて前記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を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の能動振動騒音制御装置によれば、２次振動騒音が伝播する経路の伝達特性であって、振動騒音の周波数に対応する伝達特性の利得の大きさに応じて算出した更新ステップサイズに基づいてフィルタ係数を更新するので、２次経路の伝達特性の影響によってフィルタ係数が発散したり、収束が遅くなることを防止し、振動騒音を安定的かつ効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る能動振動騒音制御装置の構成図。
【図２】実施の形態１に係る動作を示すフローチャート。
【図３】実施の形態１における２次振動騒音の周波数対利得特性の一例を表す図。
【図４】実施の形態１における誤差の収束過程の一例を表す図。
【図５】実施の形態１における周波数変化に対する更新ステップサイズの決定方法を説明するための図。
【図６】実施の形態２に係る能動振動騒音制御装置の構成図。
【図７】実施の形態２に係る動作を示すフローチャート。
【図８】実施の形態２に係る能動振動騒音制御装置の他の例についての構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下図面を用いて本発明の実施の形態１について説明する。図１は実施の形態１に係る能動振動騒音制御装置の構成図である。図２は実施の形態１に係る動作を示すフローチャートである。図３は実施の形態１における２次振動騒音の周波数対利得特性の一例を表す図である。図４は実施の形態１における誤差の収束過程の一例を表す図である。図５は実施の形態１における周波数変化に対する更新ステップサイズの決定方法を説明するための図である。
【００１３】
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２次振動騒音出力器（２次振動騒音出力部）２００及び振動騒音センサ（誤差検知部）３００と接続されている。
【００１４】
能動振動騒音制御装置１００は、制御対象となる振動騒音源９０１から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。ここで周波数情報は、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。
【００１５】
２次振動騒音出力器２００は、能動振動装置１００から入力された制御信号を、振動騒音源９０１から発生する振動騒音を打ち消すための２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。２次振動騒音出力器２００から出力された２次振動騒音は２次経路９０２を伝播し、振動騒音源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２次経路９０２は、２次振動騒音出力器２００から出力された２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。
【００１６】
振動騒音センサ３００は、２次振動騒音と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ｅ（ｎ）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。
【００１７】
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、余弦波発生器１０１と、正弦波発生器１０２と、制御信号フィルタ１０３と、二次経路特性パラメータ記憶部１０４と、参照信号フィルタ１０５と、更新ステップサイズ算出部１０６と、フィルタ係数更新部１０７とを備える。
【００１８】
余弦波発生器１０１は外部から入力された周波数情報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１０１は、発生した余弦波信号を制御信号フィルタ１０３に出力する。
【００１９】
正弦波発生器１０２は外部から入力された周波数情報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１０２は、発生した正弦波信号を制御信号フィルタ１０３に出力する。正弦波信号、及び余弦波信号は、振動騒音の周波数を有する信号である。
【００２０】
制御信号フィルタ１０３は余弦波発生器１０１からの余弦波信号および正弦波発生器１０２からの正弦波信号に対しフィルタ処理を行って制御信号を合成するフィルタである。詳細は後記するが、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。
【００２１】
２次経路特性パラメータ記憶部（記憶部）１０４は、振動騒音の周波数に対応する２次経路の伝達特性の利得の大きさを２次経路特性パラメータとして記憶する。各周波数に対応する伝達特性の利得の大きさは、予め実験等により計測することが可能である。２次経路特性パラメータ記憶部１０４は、例えば、周波数情報と２次経路特性パラメータとをテーブル形式で記憶する。２次経路特性パラメータ記憶部１０４は、振動騒音の周波数情報が入力されると、入力された周波数に対応する２次経路特性パラメータを参照信号フィルタ１０５及び更新ステップサイズ制御器１０６へ出力する。なお、周波数情報は参照信号フィルタ１０５及び更新ステップサイズ制御器１０６に入力されることとしてもよい。その場合、周波数情報が入力された参照信号フィルタ１０５及び更新ステップサイズ制御器１０６は、入力された周波数に対応する２次経路特性パラメータを２次経路特性パラメータ記憶部１０４から取得する。
【００２２】
参照信号フィルタ１０５は、余弦波発生器１０１からの余弦波信号と、正弦波発生器１０２からの正弦波信号と、２次経路特性パラメータ記憶部１０４からの伝達特性パラメータとに基づいて、振動騒音に関連する信号である参照信号を合成するフィルタである。参照信号フィルタ１０５は、合成した参照信号をフィルタ係数更新部１０７に出力する。
【００２３】
更新ステップサイズ算出部１０６は、２次経路特性パラメータ記憶部１０４から出力された２次経路特性パラメータの値に基づいて、制御信号フィルタ１０３のフィルタ係数の更新量を制御するパラメータである更新ステップサイズを算出し、係数更新部１０７に出力する。つまり、更新ステップサイズ算出部１０６は、２次振動騒音が伝播する２次経路の伝達特性であって、振動騒音の周波数に対応する伝達特性の利得の大きさに応じて更新ステップサイズを算出する。なお、更新ステップサイズをステップサイズパラメータと表現してもよい。
【００２４】
フィルタ係数更新部１０７は、ステップサイズ算出部１０６で算出された更新ステップサイズに基づいて制御信号フィルタ１０３のフィルタ係数を更新する。より具体的には、フィルタ係数更新部１０７は、振動騒音センサ３００からの誤差信号と、参照信号フィルタ１０５からの参照信号と、更新ステップサイズ決定部１０７からの更新ステップサイズとに基づき、例えば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１０３のフィルタ係数を更新する。
【００２５】
次に、図１及び図２を用いて本発明の実施の形態１の動作を説明する。
【００２６】
まず、能動振動装置１００内の余弦波発生器１０１、正弦波発生器１０２、及び２次経路特性パラメータ記憶部１０４に、振動騒音の周波数ｆ（ｎ）を表す情報が入力される（ステップＳ１）。そして、余弦波発生器１０１は、入力された周波数情報に対応する周波数の余弦波ｘ０（ｎ）を、正弦波発生器１０２は、入力された周波数情報に対応する周波数の正弦波ｘ１（ｎ）を、制御信号フィルタ１０３及び参照信号フィルタ１０５に出力する（ステップＳ２）。なお、ｎは正の整数である。余弦波ｘ０（ｎ）、正弦波ｘ１（ｎ）は、振動騒音源から発生する振動騒音の周波数を有する信号であるといえる。
【００２７】
制御信号フィルタ１０３は、余弦波ｘ０（ｎ）と正弦波ｘ１（ｎ）とが入力されると、制御信号フィルタ係数ｗ０（ｎ）を余弦波ｘ０（ｎ）に、制御信号フィルタ係数ｗ１（ｎ）を余弦波ｘ１（ｎ）にそれぞれ乗じる処理を行う。そして、制御信号フィルタ１０３は、乗算後の余弦波ｘ０（ｎ）と正弦波ｘ１（ｎ）とを加算処理し、制御信号ｄ（ｎ）を生成し、２次振動騒音出力器２００に出力する（ステップＳ３）。制御信号ｄ（ｎ）は下式（１）により表される。
【００２８】
2013108294.tif 000003
【００２９】
２次振動騒音出力器２００は、制御信号フィルタ１０３から出力された制御信号ｄ（ｎ）を２次振動騒音に変換し出力する（ステップＳ４）。
【００３０】
２次振動騒音出力器２００から出力された２次振動騒音は、２次経路９０２を伝播する。２次経路９０２の伝達特性の影響を受けた２次振動騒音は、振動騒音源９０１から発生する振動騒音に干渉し、振動騒音を低減する。振動騒音センサ３００は、低減された振動騒音、つまり２次振動騒音と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、その誤差を表す誤差信号ｅ（ｎ）を生成する（ステップＳ５）。振動騒音センサ３００は、生成した誤差信号ｅ（ｎ）を能動振動騒音制御装置１００内のフィルタ係数更新部１０７に出力する。
【００３１】
一方、２次経路特性パラメータ記憶部１０４は、振動騒音の周波数ｆ（ｎ）を表す情報が入力されると、２次振動騒音が伝播する２次経路９０２の伝達特性であって、周波数ｆ（ｎ）に対応する伝達特性の情報を伝達特性パラメータＣ０（ｆ（ｎ））、Ｃ１（ｆ（ｎ））として参照信号フィルタ１０５及び更新ステップサイズ算出部１０７に出力する（ステップＳ６）。ここで伝達特性パラメータＣ０（ｆ（ｎ））、Ｃ１（ｆ（ｎ））は、周波数毎の振幅応答Ａ（ｆ（ｎ））、位相応答θ（ｆ（ｎ））を用いて、下式（２）のよう表される。
【００３２】
2013108294.tif 000004
【００３３】
更新ステップサイズ算出部１０６は、２次経路特性パラメータ記憶部１０４から出力される伝達特性パラメータＣ０（ｆ（ｎ））、Ｃ１（ｆ（ｎ））に基づき更新ステップサイズμ１（ｎ）を算出し、フィルタ係数更新部１０７に出力する（ステップＳ７）。更新ステップサイズ算出部１０６は、例えば下式（３）に表されるように、伝達特性パラメータＣ０（ｆ（ｎ））、Ｃ１（ｆ（ｎ））の大きさに応じて更新ステップサイズμ１（ｎ）を算出する。ここで、μ（ｎ）、ａはμ（ｎ）＞０、ａ≧０の範囲で任意に定めることのできる定数である。
【００３４】
2013108294.tif 000005
【００３５】
式（３）の右辺の分母は、振動騒音の周波数ｆ（ｎ）に対応する、２次経路９０２の伝達特性の利得の大きさを表す。つまり、更新ステップサイズ算出部１０６は、２次振動騒音が伝播する２次経路９０２の伝達特性であって、振動騒音の周波数ｆ（ｎ）に対応する伝達特性の利得の大きさに反比例する更新ステップサイズμ１を算出する。
【００３６】
ここでａ＝１の場合、式（３）の右辺の分母は２次経路９０２の伝達特性の利得を表すことになり、更新ステップサイズμ１（ｎ）は２次経路９０２の伝達特性の利得に反比例する。そのため、伝達特性の利得が大きければ更新ステップサイズμ１はフィルタ係数の更新毎に減少するのでフィルタ係数の発散を防止し、また、伝達特性の利得が小さければ更新ステップサイズμ１はフィルタ係数の更新毎に増加するので収束が遅くなることを防止する。このように更新ステップサイズを算出することにより、２次経路９０２の伝達特性の利得の影響が排除され、有効に振動騒音を低減することが可能となる。
【００３７】
参照信号フィルタ１０５は、余弦波発生器１０１から余弦波ｘ０（ｎ）が入力され、正弦波発生器１０２から正弦波ｘ１（ｎ）が入力され、２次経路特性パラメータ記憶部１０４から伝達特性パラメータＣ０（ｆ（ｎ））、Ｃ１（ｆ（ｎ））を取得すると、下式（４）に表されるように、振動騒音源が発生する振動騒音に関連する参照信号ｒ０（ｎ）、ｒ１（ｎ）を生成し、フィルタ係数更新部１０７に出力する（ステップＳ８）。つまり、参照信号フィルタ１０５は、２次振動騒音出力器２００から振動騒音センサ３００までの２次経路の伝達特性に基づいて、振動騒音の周波数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。
【００３８】
2013108294.tif 000006
【００３９】
フィルタ係数更新部１０７は、振動騒音センサ３００から出力される誤差信号ｅ（ｎ）と、更新ステップサイズ算出部１０６から出力される更新ステップサイズμ１（ｎ）と、参照信号フィルタ１０５から出力される参照信号ｒ０（ｎ）、ｒ１（ｎ）とに基づいて、下式（５）に表されるように、制御信号フィルタ１０３のフィルタ係数ｗ０（ｎ）、ｗ１（ｎ）の値を逐次更新する（ステップＳ９）。
【００４０】
2013108294.tif 000007
【００４１】
ここで、振動騒音の周波数ｆ（ｎ）に対応する２次経路９０２の伝達特性の利得の大きさに応じた更新ステップサイズμ１（ｎ）を用いて制御信号フィルタ１０３のフィルタ係数ｗ０（ｎ）、ｗ１（ｎ）を更新することにより、振動騒音を安定的かつ効果的に低減できる理由について、図３及び図４を用いて説明する。
【００４２】
図３は、２次振動騒音の周波数対利得特性のグラフを表し、横軸が周波数ｆ（ｎ）、縦軸が２次経路の伝達特性の利得（Ｇａｉｎ）である。Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ異なる２次経路の伝達特性であり、各伝達特性は、周波数ｆ（ｎ）によってその利得が異なる。例えば周波数ｆ１の場合、２次経路Ａ、Ｂ、Ｃの順に、伝達特性の利得が大きい。また、図４は、同一の更新ステップサイズを用いて図３の各２次経路Ａ、Ｂ、Ｃを伝播した２次振動騒音と、振動騒音源から発生する振動騒音との誤差の収束過程のグラフを表し、横軸が時間、縦軸が誤差の振幅である。図４の例では、２次経路Ａ、Ｂ、Ｃの順、すなわち伝達特性の利得の大きい順に誤差の収束が速くなっており、伝達特性の利得の大きさが誤差の収束に影響することがわかる。
【００４３】
そのため、２次経路の伝達特性によらず収束の早さを一定にするには、２次経路の伝達特性の利得の大きさに対応した更新ステップサイズを用いてフィルタ係数を更新すればよい。すなわち２次経路Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれにおいて伝達特性の利得の大きさに応じた更新ステップサイズを用いることにより、いずれの２次経路でも収束の早さを同等とすることができるようになる。また、すでに述べたように、２次経路の伝達特性の利得の大きさは周波数によって変化するので、周波数によらず振動騒音を安定的かつ効果的に低減するためには、周波数が変化するたびに対応する伝達特性の利得の大きさに応じて更新ステップサイズを算出し直せばよい。各周波数に対する伝達特性の利得の大きさは、予め実験等により取得しておくことが可能である。
【００４４】
さらに、周波数が急に変化することによって、伝達関数の利得の大きさが急に大きく変わった場合の動作についても述べる。例として、図３に示す２次経路Ｃの場合において、振動騒音の周波数がｆ２からｆ３へ急に変化したとする。ここでは仮に、周波数変化前（周波数ｆ２）の最適な更新ステップサイズをμａで、周波数変化後（周波数ｆ３）の最適な更新ステップサイズをμｂとする。前述の、適応ノッチフィルタの出力信号の振幅を観測して更新ステップサイズを定める従来の方法では、出力信号の振幅は周波数ｆ２に適合した振幅からｆ３に適合した振幅へ次第に変化していくため、更新ステップサイズも図５のＬ１に示すようにμaからμbにやや緩慢に推移していく。そのため、周波数の変化に対して、最適な更新ステップサイズが与えられるまでに、ある程度の遅れを生じてしまう。
【００４５】
これに対して本実施の形態の更新ステップサイズ算出部１０６は、変化後の周波数ｆ３に対応する伝達特性の利得の大きさを伝達特性パラメータＣ０（ｆ３）、Ｃ１（ｆ３）として伝達特性パラメータ記憶部１０４から取得し上式（３）を用いるので、図５のＬ２に示すように、周波数がｆ２からｆ３に変化した直後に更新ステップサイズμｂを直ちに算出するので、周波数が変化した直後から最適な更新ステップサイズを用いることができる。
【００４６】
このように、更新ステップサイズ算出部１０６は、振動騒音の周波数が変化した場合に、変化後の周波数に対応する伝達特性の利得の大きさに応じた更新ステップサイズを直ちに算出することができるので、変化後の周波数を有する振動騒音を速やかに、かつ、安定的に低減することが可能となる。
【００４７】
さらに、図３に示す２次経路Ａの場合において、振動騒音の周波数がｆ２からｆ３へ急に変化した場合については、周波数の変化前後で伝達特性の利得の大きさはさほど変化しないため、上式（３）からも、更新ステップサイズの値は大きく変化せず、安定して振動騒音を低減することができるとともに、更新ステップサイズを大きく変更してフィルタ係数を発散させることを防止することが可能となる。
【００４８】
以上のように、本発明の実施の形態１によれば、振動騒音の周波数に対する伝達特性の利得の変化に応じて決定した更新ステップサイズにより制御信号フィルタのフィルタ係数を更新するので、２次経路の伝達特性の影響によってフィルタ係数が発散したり、収束が遅くなることを防止することができ、振動騒音を安定的かつ効果的に低減することが可能となる。
【００４９】
また、振動騒音の周波数が急に変化した場合であっても、変化した後の周波数に対する伝達特性の利得の大きさに応じた更新ステップサイズを直ちに算出するので、変化後の周波数を有する振動騒音を速やかに、かつ、安定的に低減することが可能となる。
【００５０】
なお、これまで２次振動騒音出力器２００と振動騒音センサ３００は能動振動騒音制御装置１００の外部に接続された機器であるとして説明を行ったが、能動振動騒音制御装置１００の内部に設けられる構成としてもよい。
【００５１】
実施の形態２．
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６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。図７は実施の形態２に係る動作を示すフローチャートである。図８は実施の形態２に係る能動振動騒音制御装置の他の例についての構成図である。
【００５２】
実施の形態２の能動振動騒音制御装置１５０は、図１４に示すように、余弦波発生器１０１と、正弦波発生器１０２と、制御信号フィルタ１０３と、二次経路特性パラメータ記憶部１０４と、参照信号フィルタ１０５と、フィルタ係数更新部１０７と、伝達特性変化率算出部２０１と、更新ステップサイズ算出部２０２とを備える。実施の形態１の能動振動騒音制御装置１００の構成に相当する部分には図１と同一符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
伝達特性変化率算出部２０１は、２次経路特性パラメータ記憶部１０４から取得する伝達特性パラメータに基づき、振動騒音の周波数変化に応じた伝達特性の利得の大きさの変化率（以下、単に伝達特性変化率と呼ぶ。）を算出して更新ステップサイズ算出部２０２に出力する。
【００５４】
更新ステップサイズ算出部２０２は、２次経路特性パラメータ記憶部１０４から出力された２次経路特性パラメータの値と、伝達特性変化率算出部２０１から出力された伝達特性変化率とに基づいて、更新ステップサイズを算出し、フィルタ係数更新部１０７に出力する。
【００５５】
次に、図６及び図７を用いて本発明の実施の形態２の動作を説明する。図７におけるステップＳ０１〜Ｓ０５、Ｓ０８、Ｓ０９はそれぞれ実施の形態１で説明した図２のステップＳ１〜Ｓ５、Ｓ８、Ｓ９に相当するので、説明を省略する。
【００５６】
２次経路特性パラメータ記憶部１０４は、振動騒音の周波数ｆ（ｎ）を表す情報が入力されると、伝達特性パラメータＣ０（ｆ（ｎ））、Ｃ１（ｆ（ｎ））として参照信号フィルタ１０５、更新ステップサイズ算出部１０７、及び伝達特性変化率算出部２０１に出力する（ステップＳ６）。
【００５７】
伝達特性変化率算出部２０１は、２次経路特性パラメータ記憶部１０４から出力される伝達特性パラメータＣ０（ｆ（ｎ））、Ｃ１（ｆ（ｎ））に基づき、伝達特性変化率Ｃｒ（ｎ）を算出して更新ステップサイズ算出部２０２に出力する（ステップＳ０７Ａ）。
【００５８】
例えば振動騒音の周波数がｆ（ｎ−Ｔ）からｆ（ｎ）に変化すると、伝達特性変化率Ｃｒ（ｎ）は、下式（６）で表される。ここで、ｂ、Ｔはそれぞれｂ≧０、Ｔ＞０を満たす所定の定数である。
【００５９】
2013108294.tif 000008
【００６０】
更新ステップサイズ算出部２０２は、２次経路特性パラメータ記憶部１０４から出力された２次経路伝達特性パラメータＣ０（ｆ（ｎ））、Ｃ１（ｆ（ｎ））と、伝達特性変化率算出部２０１で算出された伝達特性変化率Ｃｒ（ｎ）とに基づいて、制御信号フィルタ１０３のフィルタ係数の更新量を制御するパラメータである更新ステップサイズμ２（ｎ）を算出し、フィルタ係数更新部１０７に出力する（ステップＳ０７Ｂ）。より具体的には、更新ステップサイズ算出部２０２は、２次経路伝達特性パラメータＣ０（ｆ（ｎ））、Ｃ１（ｆ（ｎ））を用いて上式（３）によりμ１（ｎ）を算出し、例えば下式（７）により更新ステップサイズμ２（ｎ）を求める。ここで、ｇ（ｎ）は伝達特性変化率Ｃｒ（ｎ）に基づき定められる補正値、ｑはｑ≧０を満たす所定の定数である。つまり、更新ステップサイズ算出部２０２は、２次経路の伝達特性の利得の大きさと、伝達特性の利得の大きさの変化率とに基づいて更新ステップサイズμ２（ｎ）を算出する。
【００６１】
2013108294.tif 000009
【００６２】
言い換えると、更新ステップサイズ算出部２０２は、伝達特性パラメータＣ０（ｆ（ｎ））、Ｃ１（ｆ（ｎ））に基づいて求めた更新ステップサイズμ１（ｎ）に対し、伝達特性変化率Ｃｒ（ｎ）に基づき求めた補正値ｇ（ｎ）を用いて補正することにより、補正後の更新ステップサイズμ２（ｎ）を算出する。ここで、補正値ｇ（ｎ）は例えば下式（８）で表されるような、伝達特性変化率Ｃｒ（ｎ）の線形関数とすればよく、ｈはｈ＞０を満たす所定の定数である。
【００６３】
2013108294.tif 000010
【００６４】
また、補正値ｇ（ｎ）は、例えば下式（９）で表されるようなステップ関数であってもよく、ｍ、閾値ＴＨはそれぞれｍ＞０、ＴＨ＞０を満たす所定の定数である。この場合、更新ステップサイズ算出部２０２は、伝達特性の利得の変化率Ｃｒ（ｎ）が式（９）に示す閾値ＴＨ以上になった場合に、補正値ｇ（ｎ）をｍとし、式（７）から更新ステップサイズμ２（ｎ）を求める。つまり、更新ステップサイズ算出部２０２は、伝達特性の変化率Ｃｒ（ｎ）が閾値ＴＨよりも大きい場合に、伝達特性の利得の大きさと、伝達特性の利得の大きさの変化率とに基づいて更新ステップサイズμ２（ｎ）を算出する。
【００６５】
このように、式（７）〜式（９）からもわかるように、更新ステップサイズ算出部２０２は、伝達特性変化率Ｃｒ（ｎ）が増大すると更新ステップサイズμ２（ｎ）を大きくし、伝達特性変化率Ｃｒ（ｎ）が減少すると更新ステップサイズμ２（ｎ）を小さくする。
【００６６】
2013108294.tif 000011
【００６７】
以上のように、本発明の実施の形態２によれば、振動騒音の周波数に対する２次経路の伝達特性の利得の大きさに応じて求めた更新ステップサイズを、振動騒音の周波数変化に応じた伝達特性の利得の大きさの変化率に基づき求めた補正値により調整するので、実施の形態１よりもフィルタ係数の収束をさらに速めることが可能となる。
【００６８】
また、振動騒音の周波数変化が収まった直後、例えば上式（９）において伝達特性変化率Ｃｒ（ｎ）≧０からＣｒ（ｎ）＜０に変化した場合において、更新ステップサイズ算出部２０２は、更新ステップサイズμ２をすぐに減少させず、徐々に減少させていってもよい。例えば、下式（１０）のように補正値を修正することにより、更新ステップサイズμ２（ｎ）を徐々に減少させることが可能である。ここで、ｇ’（ｎ）は修正された補正値、αは０＜α＜１を満たす所定の定数である。
【００６９】
2013108294.tif 000012
【００７０】
つまり、更新ステップサイズ算出部２０２は、伝達特性変化率算出部２０１から入力される変化率Ｃｒ（ｎ）が予め定めた閾値ＴＨよりも小さくなった場合に、周波数変化が収まった直後であると判定し、補正値を上式（１０）により求め、求めた補正値ｇ’（ｎ）を用いて更新ステップサイズμ２（ｎ）を上式（７）により算出する。こうすることにより更新ステップサイズμ２（ｎ）は徐々に減少していくことになるので、振動騒音の周波数変化が収まった直後でフィルタ係数がまだ十分に収束していない場合においても、フィルタ係数を速やかに収束させ、振動騒音の低減効果を高めることが可能となる。
【００７１】
なお、本発明の実施の形態２の能動振動騒音制御装置１５０は、伝達特性変化率Ｃｒ（ｎ）と補正値とが対応づけて記憶される補正値記憶部２０３を備えた構成であってもよい。このような構成の場合、更新ステップサイズ算出部２０２は、伝達特性変化率算出部２０１から伝達特性変化率Ｃｒ（ｎ）が出力されると、出力された伝達特性変化率Ｃｒ（ｎ）に対応する補正値を補正値記憶部２０３から取得する。そして、更新ステップサイズ算出部２０１は、補正値記憶部２０３から取得した補正値を用いて例えば上式（７）により更新ステップサイズμ２を算出し、フィルタ係数更新部１０７に出力する。
【００７２】
このように、予め定めた補正値を補正値記憶部２０３に記憶するので、更新ステップサイズ算出部２０２において補正値を求める処理が不要となり、更新ステップサイズを計算量を少なく算出することが可能となる。
【符号の説明】
【００７３】
１００、１５０    能動振動騒音制御装置
１０１    余弦波発生器
１０２    正弦波発生器
１０３    制御信号フィルタ
１０４    ２次経路特性パラメータ記憶部
１０５    参照信号フィルタ
１０６、２０２    更新ステップサイズ算出部
１０７    フィルタ係数更新部
２００    ２次振動騒音出力器
２０１    伝達特性変化率算出部
２０３    補正値記憶部
３００    振動騒音センサ
９０１    振動騒音源
９０２    ２次経路
【図１】
2013108294.tif 000013
【図２】
2013108294.tif 000014
【図３】
2013108294.tif 000015
【図４】
2013108294.tif 000016
【図５】
2013108294.tif 000017
【図６】
2013108294.tif 000018
【図７】
2013108294.tif 000019
【図８】
2013108294.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月21日(2014.10.21)
【手続補正１】
【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】
振動騒音源から発生する振動騒音の周波数を有する信号から、前記振動騒音を低減するための２次振動騒音に変換される制御信号を生成する制御信号フィルタと、
前記２次振動騒音が伝播する経路の伝達特性であって、前記振動騒音の周波数に対応する前記伝達特性の利得の大きさに反比例し、前記制御信号フィルタのフィルタ係数の更新量を決定するための更新ステップサイズを算出する更新ステップサイズ算出部と、
前記更新ステップサイズ算出部で算出された前記更新ステップサイズに基づいて前記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を備えることを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項２】
前記更新ステップサイズ算出部は、前記振動騒音の周波数が変化した場合に、変化後の周波数に対応する前記伝達特性の利得の大きさに反比例した更新ステップサイズを算出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】
前記振動騒音の周波数と、前記振動騒音の周波数に対する前記伝達特性の利得の大きさとが対応づけて記憶される記憶部を備え、
前記更新ステップサイズ算出部は、前記記憶部から取得した前記振動騒音の周波数に対応する前記伝達特性の利得の大きさを用いて前記更新ステップサイズを算出することを特徴とする請求項１または２に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項４】
前記振動騒音の周波数の変化に対応した、前記伝達特性の利得の大きさの変化率を算出する伝達特性変化率算出部を備え、
前記更新ステップサイズ算出部は、前記伝達特性の利得の大きさと、前記伝達特性変化率算出部で算出された前記伝達特性の利得の大きさの変化率とに基づいて前記更新ステップサイズを算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項５】
前記更新ステップサイズ算出部は、前記伝達特性の利得の大きさの変化率が所定の閾値よりも大きくなった場合に、
前記伝達特性の利得の大きさと前記伝達特性の利得の大きさの変化率とに基づいて前記更新ステップサイズを算出することを特徴とする請求項４に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項６】
前記更新ステップサイズ算出部は、前記伝達特性の利得の大きさの変化率が前記所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記更新ステップサイズを徐々に小さくすることを特徴とする請求項５に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項７】
前記２次振動騒音が伝播する経路の伝達特性に基づいて前記振動騒音の周波数を有する信号から参照信号を生成する参照信号フィルタを備え、
前記フィルタ係数更新部は、前記参照信号と、前記更新ステップサイズと、前記２次振動騒音と前記振動騒音との誤差を表す誤差信号とに基づいて前記制御信号フィルタのフィルタ係数を更新することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項８】
振動騒音源から発生する振動騒音の周波数を有する信号から制御信号を生成する制御信号フィルタと、
前記制御信号を変換して前記振動騒音を低減するための２次振動騒音を生成し、出力する２次振動騒音出力部と、
前記振動騒音と前記２次振動騒音との誤差を検知し、検知した誤差を誤差信号として出力する誤差検知部と、
前記２次振動騒音出力部から前記誤差検知部までの伝達特性に基づいて前記振動騒音の周波数を有する信号から参照信号を生成する参照信号フィルタと、
前記振動騒音の周波数に対応する前記伝達特性の利得の大きさに反比例し、前記制御信号フィルタのフィルタ係数の更新量を決定するための更新ステップサイズを算出する更新ステップサイズ算出部と、
前記更新ステップサイズと、前記参照信号と、前記誤差信号とに基づいて前記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を備えることを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【手続補正２】
【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】
本発明に係る能動振動騒音制御装置は、振動騒音源から発生する振動騒音の周波数を有する信号から、前記振動騒音を低減するための２次振動騒音に変換される制御信号を生成する制御信号フィルタと、前記２次振動騒音が伝播する経路の伝達特性であって、前記振動騒音の周波数に対応する前記伝達特性の利得の大きさに反比例し、前記制御信号フィルタのフィルタ係数の更新量を決定するための更新ステップサイズを算出する更新ステップサイズ算出部と、前記更新ステップサイズ算出部で算出された前記更新ステップサイズに基づいて前記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を備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
2013108294.tif 000021
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
2013108294.tif 000022
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
2013108294.tif 000023
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
2013108294.tif 000024
【国際調査報告】
2013108294.tif 000025
2013108294.tif 000026