(57)【要約】【課題】乗員にとって心地よいあるいは必要な音を消すことなく、ロードノイズ、風きり音、こもり音等の自動車に加わる不快な騒音のみを低減する能動騒音振動制御装置及び方法を提供する。【解決手段】車両の各騒音振動源から低減を所望する騒音振動を検出する騒音振動検出手段４、６、７と、騒音振動検出手段により検出された騒音振動を低減する騒音振動生成手段３、５と、車両の各騒音振動源のうち低減を所望しない騒音振動の発生原因となる機構２において、当該機構の動作状態を検出する動作状態検出手段３８と、騒音振動生成手段への指令値を計算する制御指令値生成手段１３とを有する能動騒音振動制御装置であって、制御指令値生成手段１３は、動作状態検出手段３８により得られた特定の周波数帯域の振動は低減しないように指令値を生成する。【選択図】図１
2006213297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の各騒音振動源から低減を所望する騒音振動を検出する騒音振動検出手段と、
前記騒音振動検出手段により検出された前記騒音振動を低減する騒音振動生成手段と、
前記車両の各騒音振動源のうち低減を所望しない騒音振動の発生原因となる機構において、当該機構の動作状態を検出する動作状態検出手段と、
前記騒音振動生成手段への指令値を計算する制御指令値生成手段とを有し、
前記制御指令値生成手段は、前記動作状態検出手段により得られた特定の周波数帯域の振動は低減しないように前記指令値を生成することを特徴とする能動騒音振動制御装置。
【請求項２】
車両の車室内騒音を検出する騒音検出手段と、
外部指令値を受けて車室内に制御信号を出力する音発生手段と、
前記車両の各騒音振動源のうち低減を所望しない騒音振動の発生原因となる機構において、当該機構の動作状態を検出する動作状態検出手段と、
前記音発生手段への指令値を計算する制御指令値生成手段とを有し、
前記制御指令値生成手段は、前記動作状態検出手段により得られた特定の周波数帯域の振動は低減しないように前記指令値を生成することを特徴とする能動騒音振動制御装置。
【請求項３】
前記動作状態検出手段は、前記動作状態としてエンジン回転数を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の能動騒音振動制御装置。
【請求項４】
前記制御指令値生成手段は、
振動を周波数によらずに低減する前記指令値を算出する演算ブロックと、
前記演算部ロックに対して直列に配置された、所定の周波数を通過する特性を持つフィルタブロック
とを備えることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載の能動騒音振動制御装置。
【請求項５】
前記動作状態検出手段はアクセル開度信号を検出し、エンジン回転数と前記アクセル開度信号に基づいてフィルタブロックが通過させる前記周波数と帯域幅を可変とすることを特徴とする請求項４記載の能動騒音振動制御装置。
【請求項６】
前記演算ブロックは適応フィルタにより実現されることを特徴とする請求項４記載の能動騒音振動制御装置。
【請求項７】
車両の各騒音振動源から低減を所望する騒音振動を検出する段階と、
前記車両の各騒音振動源のうち低減を所望しない騒音振動の発生原因となる機構において、当該機構の動作状態を検出する段階と、
前記動作状態から低減を所望しない特定の周波数帯域を計算する段階と、
前記騒音振動のうち前記特定の周波数帯域の振動を低減しないように、前記騒音振動を低減する段階
とを備えることを特徴とする能動騒音振動制御方法。
【請求項８】
車両の車室内騒音を検出する段階と、
前記車両の各騒音振動源のうち低減を所望しない騒音振動の発生原因となる機構において、当該機構の動作状態を検出する段階と、
前記動作状態から低減を所望しない特定の周波数帯域を計算する段階と、
前記車室内騒音のうち前記特定の周波数帯域の振動を低減しないように、前記車室内騒音を低減する段階
とを備えることを特徴とする能動騒音振動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は能動騒音振動制御装置及び能動騒音振動制御方法に関し、特に、車両の車体に伝わる振動又は音に制御振動を干渉させることにより、振動又は音を相殺する能動騒音振動制御装置及び能動騒音振動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、車両の車室や航空機の客室などの騒音低減に適した方法として能動騒音振動制御や能動騒音制御が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。能動騒音振動制御や能動騒音制御では、複数の騒音源から伝達される騒音に対して制御音を発生させて両者を干渉させることにより騒音を低減させている。これらは、防振防音材等を車体に配置し受動的に振動や騒音を吸収する従来の制振、防音手段に比べ、質量の増加が少なくてすむという利点を有する。
【０００３】
特許文献２は多数のスピーカを使用し、各音源に対し別々の制御系を使用している。これに対して、特許文献１では、一つのコントローラと一つのスピーカを用いて、複数の騒音源から生じる、異なった周波数の騒音に対して制御モードを切り替えて対応している。
【特許文献１】特開平１０−２１４１１９号公報（例えば、図２参照）
【特許文献２】特開平７−１０４７６７号公報（例えば、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジンサウンドやエキゾーストサウンドはスポーティーカーなどの乗員にとって心地よいもしくは必要な音である。しかしながら、特許文献１及び２に開示された能動騒音振動抑制装置では、エンジンサウンドやエキゾーストサウンドを低減してしまうため、心地よいもしくは必要な音が得られない。それに加えて、これらの音を設計パラメータとして車室内音を設計することは困難である。
【０００５】
この問題を解消するために、別の方法としてエンジン音やエキゾーストサウンドが車室内に侵入しやすい構造の設計を行った場合、所望の音以外の不快なロードノイズや風きり音についても車室内に侵入してしまい、能動騒音振動制御を行う意味自体がなくなってしまう、という別の問題が生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の問題点を解決するために、本発明の特徴は、車両の各騒音振動源から低減を所望する騒音振動を検出する騒音振動検出手段と、騒音振動検出手段により検出された騒音振動を低減する騒音振動生成手段と、車両の各騒音振動源のうち低減を所望しない騒音振動の発生原因となる機構において、当該機構の動作状態を検出する動作状態検出手段と、騒音振動生成手段への指令値を計算する制御指令値生成手段とを有する能動騒音振動制御装置であって、制御指令値生成手段は、動作状態検出手段により得られた特定の周波数帯域の振動は低減しないように指令値を生成することを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、乗員にとって心地よいあるいは必要な音を消すことなく、ロードノイズ、風きり音、こもり音等の自動車に加わる不快な騒音のみを低減する能動騒音振動制御装置及び能動騒音振動制御方法を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一あるいは類似の部分には同一あるいは類似な符号を付している。
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係わる能動騒音振動制御装置は、車両１のタイヤ２３、２４からサスペンション２５、２６やフロアパネル（パネル）２７を通じて車室内に進入する騒音を、進入前にパネルの振動を低減することで抑制する。
【００１０】
能動騒音振動制御装置は、車両１の各騒音振動源から低減を所望する騒音振動を検出する少なくとも１以上の騒音振動検出手段と、この騒音振動検出手段により検出された騒音振動を低減する騒音振動生成手段と、車両１の各騒音振動源のうち低減を所望しない騒音振動の発生原因となる機構において当該機構の動作状態を検出する動作状態検出手段と、騒音振動生成手段への指令値を計算する制御指令値生成手段とを有する。
【００１１】
車両１の各騒音振動源には、車両に搭載されたエンジン２と、ロードノイズが車室内に進入する経路上に配置されたタイヤ２３、２４、サスペンション２５、２６、メンバー、フロアパネル（パネル）２７が含まれる。「メンバー」とは、薄い平板から形成されるフロアパネル２７を補強するためにフロアパネル２７に固定された部材であって、フロアパネル２７よりも強度が高い構造を備える。
【００１２】
騒音振動検出手段としては、フロアパネル２７の振動を検出する加速度センサ４、６、７が車両１のフロアパネル２７下に配置されている。
【００１３】
騒音振動を低減する騒音振動生成手段としては、結晶に電界を加えると電界に比例した歪みが生じるピエゾ効果（圧電効果）を利用したピエゾ電気アクチュエータ（piezo-electric actuator）に代表されるアクチュエータ３、５を使用する。
【００１４】
低減を所望しない騒音振動には、例えばエンジンサウンドやエキゾーストサウンドなどの車両（特にスポーツカー）の乗員にとって心地よいもしくは必要な音が含まれる。したがって、この場合、低減を所望しない騒音振動の発生原因となる機構としては、乗員にとって心地よいもしくは必要な音の発生原因となるエンジン又はエキゾーストパイプなどが挙げられる。ここでは、当該機構の動作状態を検出する動作状態検出手段の例として、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ３８を示す。
【００１５】
制御指令値生成手段は、動作状態検出手段としてのエンジン回転数センサ３８から得られた特定の周波数帯域の振動は低減しないように騒音振動生成手段への指令値を生成する。当該指令値を受信した騒音振動生成手段としてのアクチュエータ３、５は、エンジンサウンドとなる特定の周波数帯域の振動を低減することなく、車室内に侵入するロードノイズを低減することができる。ここでは、制御指令値生成手段の一例として、コントローラユニット１３を示す。
【００１６】
次に、能動騒音振動制御装置の動作を説明する。先ず、加速度センサ４、６、７により検出された加速度の信号はアンプ８、１０、１１により増幅されてコントローラユニット１３に転送される。そして、コントローラユニット１３は、フロアパネル２７の振動を打ち消すように制御指令信号（指令値）を計算して出力する。この指令値は、アンプ９、１２により増幅されてアクチュエータ３、５へ転送される。この指令値を受信したアクチュエータ３、５は、自ら歪むことによりフロアパネル２７に所定の振動（制御振動）を生成する。この制御振動により加速度センサ４、６、７により検出された加速度（振動）が抑制される。このようにして、能動騒音振動制御装置は、車両１のタイヤ２３、２４からサスペンション２５、２６やフロアパネル（パネル）２７を通じて車室内に進入する騒音を、進入前にフロアパネル２７の振動を低減することで抑制することができる。
【００１７】
そもそも、ロードノイズが車室内に進入する経路は、道路面の凹凸がサスペンション２５、２６から左右のメンバーを通してフロアパネル２７を振動させ、その振動が車室内の空気を伝播して音として乗員が感知する。したがって、フロアパネル２７の振動を消去することにより、ロードノイズの伝播経路を遮断することになり、車室内騒音が低減される。
【００１８】
第１の実施の形態では、乗員にとって心地よいもしくは必要な音の発生原因となり得るエンジン２を低減を所望しない騒音振動の発生原因となる機構として定め、そして、能動騒音振動制御装置は、当該機構の動作状態を検出する動作状態検出手段の例として、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数センサ３８を備える。エンジン回転数センサ３８により得られた回転数は、コントローラユニット１３へ転送され、コントローラユニット１３は、コントローラユニット１３の内部に保持してある関係式に基づいて、当該回転数からエンジン音の周波数を特定の周波数帯域として計算する。そして、コントローラユニット１３は、エンジン音の周波数付近に遮断周波数を持つバンドストップフィルタを用いて、エンジン音の周波数の振動は低減しないような制御指令信号（指令値）を生成し、制御指令信号をアンプ９、１２を介してアクチュエータ３、５へ転送する。このようにして、騒音振動生成手段としてのアクチュエータ３、５は、エンジンサウンドとなる特定の周波数帯域の振動を低減することなく、車室内に侵入するロードノイズを低減することができる。
【００１９】
また、第１の実施の形態において、能動騒音振動制御装置は、動作状態検出手段の他の例として、エンジン２の回転数を予測する手段を備えていても構わない。ここでは、エンジン２の回転数を予測する手段の一例として、アクセルの開度を検出するアクセル開度センサ４５を示す。アクセルの開度とエンジン２の回転数との関係には時間遅れを介した所定の関係があるので、アクセルの開度を検出することにより、エンジン２の回転数を計算することができる。
【００２０】
図２は、図１の能動騒音振動制御装置の制御系を設計するためにシステム全体をモデル化したものである。
【００２１】
タイヤ２３、２４から進入したロードノイズは、振動伝播関数１４を経由して伝播関数１６を経ることで振動から音圧へ変換されて乗員に伝わる。一方、エンジン音についても振動伝播関数１５を経由して同じく音圧への伝播関数１６を経ることで音圧となる。このようなシステムに対して、破線内部（コントローラユニット）１３に示される計算機を付加することで、図１の能動騒音振動制御装置の制御系が実現される。
【００２２】
制御指令値生成手段としてのコントローラユニット１３は、図１の加速度センサ４、６、７により検出された振動を周波数によらずに低減する制御指令信号（指令値）を算出する演算ブロック（コントローラ）２０と、コントローラ２０に対して直列に配置された、所定の周波数を通過する特性を持つフィルタブロック（バンドストップフィルタ）１９と、エンジン回転数とアクセル開度信号に基づいてバンドストップフィルタ１９が通過させる所定の周波数と帯域幅を計算する騒音周波数計算部１７とを備える。
【００２３】
図１の加速度センサ４、６、７に相当する加速度ピックアップ２１により得られたフロアパネル２７の加速度（振動）はコントローラ２０に入力され、振動を低減するようなフィードバック制御則に基づいて求められた制御指令信号（指令値）がコントローラ２０から出力される。なお、フィードバック則は様々なものが考えられるが、ここでは一例としてＰＩＤコントローラによるフィードバック則を採用する。ＰＩＤコントローラの構造は図３を参照して後述する。
【００２４】
図１におけるアクセル開度センサ４５により得られたアクセルの開度と、エンジン回転数センサ３８によって得られたエンジン２の回転数は、騒音周波数計算部１７に入力され、騒音周波数計算部１７は、エンジン回転数とアクセル開度信号に基づいてバンドストップフィルタ（フィルタブロック）が通過させる所定の周波数と帯域幅を可変とする。よって、エンジン回転数からその時刻におけるエンジン音の周波数が計算される。そして、計算された周波数の帯域を阻止するように係数が調整されたバンドストップフィルタ１９にコントローラ２０からの出力が入力され、コントローラユニット１３から制御指令信号（指令値）が出力される。計算された周波数付近に遮断周波数を持つバンドストップフィルタ１９は、コントローラ２０で計算された制御指令信号に畳み込まれエンジン音の周波数付近は制御を行わないことになる。出力された制御指令信号はアンプ９、１２を介してフロアパネル２７に設置されたアクチュエータ３、５に入力される。
【００２５】
エンジン２の回転数を計算することにより、短時間でのバンドストップフィルタ１９の係数計算を行うことが可能である。エンジン回転数は時刻によって変化していくのでバンドストップフィルタ１９の係数はエンジン２の回転数にしたがって更新される。この更新アルゴリズムは図５のフローチャートを参照して後述する。
【００２６】
図３に示すように、図２のコントローラ２０は、Ａ／Ｄコンバータ４１と、Ａ／Ｄコンバータ４１からの信号を受信するディジタルコントローラ４２と、ディジタルコントローラ４２からの信号を受信するＤ／Ａコンバータ４３とを備える。
【００２７】
第１の実施の形態では、コントローラ２０としてＰＩＤコントローラを用いているため、コントローラ２０はディジタルコントローラ４２により実現されるため入力された加速度信号はＡ／Ｄコンバータ４１により離散化される。そして、この信号はディジタルコントローラ４２に入力されて、ディジタルコントローラ４２内部で次の手順のアクチュエータ３、５への指令値が計算される。その後、指令値はＤ／Ａコンバータ４３を経てアクチュエータ３、５入力される。ディジタルコントローラ４２は、比例要素、積分要素、微分要素の係数であるＫP、ＫI、ＫDの値があらかじめ設定されている。ステップｎでの加速度ピックアップからの入力ｅ[n]に対して、アクチュエータへの指令値ｕ[n]が計算される。
【数１】
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【数２】
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【００２８】
（１）式にしたがって変数△ｕ[n]が決定され、それに伴い、後述する（３）式にしたがって、ステップｎでのアクチュエータへの指令値ｕ[n]が計算される。
【００２９】
図４は、エンジン回転数とエンジン音との関係の一例を示すグラフであり、例えばＶ型６気筒エンジンの場合の３次、６次、及び９次のエンジン音を示す。騒音周波数計算部１７は、図４のグラフを参照して、エンジン音の周波数を計算することが出来る。
【００３０】
次に、図５のフローチャートを参照して、図１に示した能動騒音振動制御装置を用いた能動騒音振動制御方法を説明する。
【００３１】
（イ）先ず、Ｓ１段階において、乗員からの手動スイッチ操作により、第１の実施の形態に係わるコントローラユニット１３を用いるか否か、即ちエンジン音を能動騒音振動制御の有効周波数帯域から除くかどうかの判定を行う。
【００３２】
（ロ）コントローラユニット１３による制御法を用いるのであれば、即ちＳ２段階にて手動スイッチがＯＮされている場合、Ｓ３段階に進みアクセル開度センサ４５を用いてアクセル開度を検出し、Ｓ４段階に進みエンジン回転数センサ３８を用いてエンジン回転数を検出する。Ｓ５段階に進み、騒音周波数計算部１７は図４のグラフを参照してエンジン音の周波数を計算する。Ｓ６段階に進み、フラグを１に設定する。
【００３３】
（ハ）一方、コントローラユニット１３による制御法を用いないのであれば、即ちＳ２段階にて手動スイッチがＯＦＦされている場合、Ｓ３〜Ｓ６段階は実施せずにＳ７段階に進む。
【００３４】
（ニ）Ｓ７段階において、コントローラ２０は加速度ピックアップ２１からその時刻でのフロアパネル２７の振動（加速度）を得し、Ｓ８段階において所定の制御法によって制御指令信号（指令値）を計算する。フラグが１である場合（Ｓ９段階においてＹＥＳ）Ｓ１０段階に進み、バンドストップフィルタ１９の係数を計算し、Ｓ１１段階において、Ｓ８段階において求められた制御指令信号（指令値）に畳み込む。
【００３５】
（ホ）最後に、Ｓ１２段階において制御指令信号（指令値）をアクチュエータへ転送する。以上をもってコントローラユニット１３の出力が計算される。
【００３６】
図６を参照して、図５のＳ１０段階の詳細な手順を説明する。
【００３７】
（Ａ）先ず、Ｓ１０１段階において、騒音周波数計算部１７は、図４を参照して、計算したエンジン音の周波数に対し、３次成分、６次成分、９次成分の周波数を計算し、それらの周波数±１０Hzの周波数帯域を用意する。
【００３８】
（Ｂ）このようにして得られた周波数帯域に対して、例えばバンドストップチェビシェフフィルタをＳ１０２段階において構成しサブルーチンは終了する。ここで、チェビシェフフィルタとは、ステップｎでの出力信号ｙ[n]が、ステップｎ−ｋからステップｎまでの入力信号の系列ｕ[n-k],…,ｕ[n]とステップｎ−ｋからステップｎ−１までの出力信号の系列ｕ[n-k],…,ｕ[n-1]を用いて、（３）式にしたがって計算されるディジタルフィルタである。
【数３】
2006213297.tif 000005
【００３９】
（３）式において、係数ａi及び係数ｂiはチェビシェフフィルタを構成するパラメータであり、その決定方法については、例えば、A. V. Oppenheim, R. W. Schafer: Digital Signal Processing: Prentice-Hall, Inc., 1975に示されている。
【００４０】
次に,低減する周波数と低減しない周波数について説明する。例えば、エンジン回転数が４０００回転の状態である時、エンジン２から出る騒音の周波数は、３次成分が２００Hz、６次成分が４００Hz、９次成分が６００Hzとなる。したがって、このときは２００±１０Hz、４００±１０Hz、６００±１０Hzの周波数帯域の通過を遮断するバンドストップフィルタ１９を構成すればよい。その他の１００Hzから６３００Hzの周波数の音に関しては騒音の低減を行う。すなわち、１００Hzから６３０Hzのうち、２００±１０Hz、４００±１０Hz、６００±１０Hzの周波数帯域については騒音の低減を行わず、残りの帯域については騒音の低減を行うことになる。
【００４１】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
【００４２】
制御指令値生成手段（コントローラユニット１３）が、エンジン回転数センサ３８やアクセル開度センサ４５により得られた特定の周波数帯域の振動は低減しないようにアクチュエータ３、５への指令値を生成することにより、ロードノイズや風きり音といった不快なノイズを低減する一方で、乗員にとって心地よいもしくは必要な音を低減せずに残すことができる。これは、乗員の疲労を減らし、乗り心地を向上させる効果がある。また、車室内の音質自由に指定することができるため、自動車の特性を設計する上での大きな自由度となる＜請求項１、７の効果＞。
【００４３】
動作状態としてエンジン回転数を検出することにより、乗員にとって心地よい音であるエンジンサウンドを提示することができる。これにより、乗員にとってエンジンサウンド等の把握が容易になり、エンジンの状態を楽に検知することができる。したがって、例えば、マニュアルミッション車であれば変速のタイミングを計りやすくなる。そのため、燃費向上にも繋がる＜請求項３の効果＞。
【００４４】
所定の周波数を通過する特性を持つバンドストップフィルタ（フィルタブロック）１９を用いることで、チューニングパラメータが少なくなるため、コントローラ設計が簡潔になる＜請求項４の効果＞。
【００４５】
アクセルペダルの踏み角とエンジン回転数は車種により決まった対応がある。したがって、アクセルペダルの踏み角の情報を手に入れることにより、エンジン回転数の挙動を予測することが可能であり、エンジン回転数が過渡的に変動している場合、バンドストップフィルタ（フィルタブロック）１９の遮断周波数帯域の変更をすばやくかつ追従性能よく行うことが可能となる＜請求項５の効果＞。
【００４６】
その他にも以下のような効果を奏する。ロードノイズを検出する手段に加え、エンジンサウンドやエキゾーストサウンドの元になる車体騒音振動を検出する手段を有し、設計者が乗員に対し提示しようと意図する周波数及び音質の音については、能動騒音振動制御を行わない機構により、背景技術で記載した特許文献１及び２が有する技術的な問題点を解決することができる。即ち、本発明の第１の実施の形態に係わる能動騒音振動制御装置を用いることにより、ロードノイズを低減する一方で、エンジンサウンドやエキゾーストサウンドなどの心地よい音は抑制しないことができるようになる。加えて、車室内音を設計する段階での自由度を広げることができることになる。また、乗員にとってエンジンサウンド等の把握が容易であるため、エンジンの状態を楽に検知することが出来、例えばマニュアルミッション車であれば変速のタイミングを計りやすくなる。そのため、燃費向上にもつながる。
【００４７】
ここで言う「音質」とは、ある周波数の倍音成分をどのくらい含ませるかにより変わる音色を指している。また、それらの音は車両の走行状態に強く依存しているため、車両の走行状態を加味して、能動騒音振動制御を行わない帯域を可変とする機能を備えていることも特徴としている。
【００４８】
なお、第１の実施の形態の変形例として、騒音周波数計算部（演算ブロック）１７は、エンジン音の周波数を計算する代わりに、エンジン回転数及びアクセル開度と排気音との関係式を保持しても構わない。これにより、排気音の騒音周波数を計算することができる。この演算ブロックを用いれば、上述した作用効果を排気音に対して実施することも可能である。
【００４９】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係わる能動騒音振動制御装置は図１に示した構成を有するため、図示及び説明を省略する。
【００５０】
図７は、第２の実施の形態における能動騒音振動制御装置の制御系を示す。第２の実施の形態における制御系は、ゲインスケジューリング制御器を用いて実現されている。よって、制御対象となるシステムの実現方法が第１の実施例（図２）とは異なる。外乱信号としてロードノイズやエンジン音などが合わさった振動が、振動伝播関数６０に入力されて伝播する。そして伝播関数１６において振動から車室内音圧に変換され、車室内の音場を形成する。一方、コントローラユニット１３はフロアパネル２７の振動を加速度ピックアップ２１により計測し、コントローラ６２により以下に示す処置を施された後、アクチュエータ１８を介してフロアパネル２７への制御指令信号（指令値）として車体１に入力される。以下、コントローラ６２の設計方法を示す。
【００５１】
先ず、制御対象として、図７のプラント（ＰＬＡＮＴ）５９の特性を何らかの方法で同定する。なお、プラント（ＰＬＡＮＴ）５９には、振動伝播関数６０及び伝播関数１６が含まれる。この同定方法は様々存在するが、例えば、Lennart Ljung; “System Identification theory for the Users”, Prentice hall PTR 1999に記載された方法を用いればよい。上記文献記載のシステム同定方法を用いることで、制御対象として２入力２出力のシステムが（４）式のように同定される。
【数４】
2006213297.tif 000006
【００５２】
次に、コントローラ６２自体の設計方法を示す。コントローラ６２設計に際し、図８のような一般化制御対象を考える。まず、エンジン音の周波数付近でゲインを高めるような重み関数Ｗ(s)を定義する。図８において重み関数Ｗ(s)はブロック６１で表す。この重み関数を、例えば、（５）式に示すような形式を持った関数とする。
【数５】
2006213297.tif 000007
【００５３】
ここで、ｓはラプラス演算子であり、ωはエンジン音の周波数である。ωは、エンジン回転数に対し図４に示した線形のマッピングによって得られる。また、εは所定の十分小さい実数である。この重み関数を微分方程式の形式で書き下し、θ＝ω2と書き直すと、（６）式となる。
【数６】
2006213297.tif 000008
【００５４】
ここで、ｘ2、ｘ3は状態変数、ｕは重み関数６１への入力、ｙは重み関数６１からの出力である。前記した制御対象である図８のプラント５９は、図７のプラント５９と同じものを示している。以上において図８のプラント５９及び重み関数６１が数式により表現されたので、重み関数Ｗ(s)も含めた一般化制御対象が微分方程式の形で表現されたことになる。図８に記載されている通り、この一般化制御対象の入力変数をｗ、ｕ、出力変数をｚ、ｙとおき、プラント５９と重み関数６１を連結すると、一般化制御対象は、（７）式にようにまとめることが出来る。
【数７】
2006213297.tif 000009
【００５５】
この一般化制御対象はエンジン回転数をパラメータθとして持ち、それがアファインな形で係数行列に入っているため、ＬＰＶ(Linear Parameter-varying)システムと呼ばれる。
【００５６】
次に、制御性能を評価するための評価関数Ｊを（８）式にように定義する。
【数８】
2006213297.tif 000010
【００５７】
この評価関数Ｊの値を最小にすることが制御指標となる。以上の準備の下で、この伝達特性をもつ一般化制御対象に対して、P. Apkarian et. al. ; “Self-scheduled H∞ Control of Linear Parameter-varying Systems: a Design Example”, Automatica, Vol. 31, No. 9, pp. 1251-121, 1995に掲載されているゲインスケジューリング制御器の設計法を用いることで、パラメータθによって変化するコントローラ６２を設計することが可能である。以上より、コントローラＫ(s)は、（９）式の示す形式で求めることが出来る。
【数９】
2006213297.tif 000011
【００５８】
ここで、Ｋ1(s)、Ｋ2(s)はそれぞれパラメータθが最小値、最大値のときのコントローラ６２であり、θMAXはθの最大値である。
【００５９】
以上説明したように、上述したコントローラ６２を備えることにより、エンジン回転数に応じて制御を行わない周波数帯域を動的に変更することができ、かつ、非常に少ない計算時間ですむため、実装が容易になる。
【００６０】
また、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に以下の効果を奏する。
【００６１】
制御指令値生成手段（コントローラユニット１３）が、エンジン回転数センサ３８やアクセル開度センサ４５により得られた特定の周波数帯域の振動は低減しないようにアクチュエータ３、５への指令値を生成することにより、ロードノイズや風きり音といった不快なノイズを低減する一方で、乗員にとって心地よいもしくは必要な音を低減せずに残すことができる。これは、乗員の疲労を減らし、乗り心地を向上させる効果がある。また、車室内の音質自由に指定することができるため、自動車の特性を設計する上での大きな自由度となる＜請求項１の効果＞。
【００６２】
動作状態としてエンジン回転数を検出することにより、乗員にとって心地よい音であるエンジンサウンドを提示することができる。これにより、乗員にとってエンジンサウンド等の把握が容易になり、エンジンの状態を楽に検知することができる。したがって、例えば、マニュアルミッション車であれば変速のタイミングを計りやすくなる。そのため、燃費向上にも繋がる＜請求項３の効果＞。
【００６３】
所定の周波数を通過する特性を持つバンドストップフィルタ（フィルタブロック）１９を用いることで、チューニングパラメータが少なくなるため、コントローラ設計が簡潔になる＜請求項４の効果＞。
【００６４】
なお、第１の実施の形態の変形例と同様に、騒音周波数計算部１７は排気音の騒音周波数を計算しても構わない。この場合、第２の実施の形態の効果を排気音に適用することも可能である。
【００６５】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係わる能動騒音振動制御装置は、車体に伝わる振動の低減は行わずに、車室内騒音の低減を目的とするため、能動騒音制御（ＡＮＣ）を用いる。
【００６６】
図９に示すように、本発明の第３の実施の形態に係わる能動騒音振動制御装置は、車両１のタイヤ２３、２４からサスペンション２５、２６やフロアパネル（パネル）２７を通じて車室内に進入する騒音を抑制する。
【００６７】
能動騒音振動制御装置の全体構成は、車両１の車室内騒音を検出する騒音検出手段と、外部指令値を受けて車室内に制御信号を出力する音発生手段と、車両１の各騒音振動源のうち低減を所望しない騒音振動の発生原因となる機構において、当該機構の動作状態を検出する動作状態検出手段と、音発生手段への指令値を計算する制御指令値生成手段とを有する。第１の実施の形態と比べて、動作状態検出手段及び制御指令値生成手段は同じであるが、制御対象が車室内騒音であるため、騒音検出手段及び音発生手段が異なっている。
【００６８】
騒音検出手段の例として、図１の加速度センサ４、６、７の代わりに、マイク５５を装備する。音発生手段の例として、図１のアクチュエータ３、５の代わりに、スピーカ５４、５６を装備する。動作状態検出手段の例として、エンジン回転数を計測する参照信号センサ５７を装備する。
【００６９】
制御指令値生成手段としてのコントローラユニット２２は、参照信号センサ５７により得られた特定の周波数帯域の振動は低減しないように指令値を生成する。当該指令値を受信した音発生手段としてのスピーカ５４、５６は、エンジンサウンドとなる特定の周波数帯域の振動を低減することなく、車室内に侵入するロードノイズを低減することができる。
【００７０】
コントローラユニット２２内部のコントローラ２０では参照信号センサ５７から得られた参照信号に対し、マイク５５の位置において騒音を打ち消すような信号が生成されるようにフィルタがかけられ、制御指令信号（指令値）がスピーカ５４、５６から出力される。また、マイク５５から得られた騒音信号はアンプ５８を通じてコントローラ２０に入力され、騒音信号が小さくなるようにフィルタの係数を変更する。フィルタの構成は、S. J. Elliott et. al. ;”A Multiple Error LMS Algorithm and Its Application to the Active Control of Sound and Vibration”, IEEE trans. on Acoustics, Speech, and Signal Processing, vol. ASSP-35, No. 10, 1987に示されている方法を用いればよい。
【００７１】
以上の能動騒音制御（ＡＮＣ）の構成に対して、図２と同様、エンジン音周波数を計算する騒音周波数計算部１７が並列に加わり、バンドストップフィルタ１９の係数を変更する。そのアルゴリズムは図５及び図６に示したフローチャートに従う。
【００７２】
次に、能動騒音振動制御装置の動作を説明する。先ず、マイク５５により検出された車室内騒音の信号はアンプ５８により増幅されてコントローラユニット２２に転送される。そして、コントローラユニット２２は、フロアパネル２７の振動を打ち消すように制御指令信号（指令値）を計算して出力する。この指令値は、スピーカ５４、５６へ転送される。この指令値を受信したスピーカ５４、５６は、自ら音を出すことによりフロアパネル２７に所定の音（制御音）を生成する。この制御音によりマイク５５により検出された車室内騒音が抑制される。このようにして、能動騒音振動制御装置は、車両１のタイヤ２３、２４からサスペンション２５、２６やフロアパネル（パネル）２７を通じて車室内に進入する騒音を抑制することができる。
【００７３】
この構成により、フィードフォワード制御の一種である能動騒音制御（ＡＮＣ）においてエンジン音の周波数成分を制御せずにロードノイズを低減することが可能となる。
【００７４】
制御指令値生成手段（コントローラユニット２２）が、参照信号センサ５７により得られた特定の周波数帯域の振動は低減しないようにスピーカ５４、５６への指令値を生成することにより、ロードノイズや風きり音といった不快なノイズを低減する一方で、乗員にとって心地よいもしくは必要な音を低減せずに残すことができる。これは、乗員の疲労を減らし、乗り心地を向上させる効果がある。また、車室内の音質自由に指定することができるため、自動車の特性を設計する上での大きな自由度となる＜請求項２、８の効果＞。
【００７５】
なお、第１の実施の形態の変形例と同様に、騒音周波数計算部１７は排気音の騒音周波数を計算しても構わない。この場合、第３の実施の形態の効果を排気音に適用することも可能である。
【００７６】
また、騒音周波数計算部（演算ブロック）１７は適応フィルタにより実現されることが望ましい。これにより、適応フィルタの機構により上記の効果に加え、乗員数や経年劣化などシステムのパラメータの変動があった時でも正確に騒音振動に制御をすることができる＜請求項６の効果＞。
【００７７】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は、第１乃至第３の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる能動騒音振動制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１の能動騒音振動制御装置の制御系を設計するためにシステム全体をモデル化したブロック線図である。
【図３】図２のコントローラの構成を詳細に示すブロック図である。
【図４】エンジン回転数とエンジン音との関係の一例を示すグラフであって、エンジン音の３次成分、６次成分、及び９次成分を示す。
【図５】図１に示した能動騒音振動制御装置を用いた能動騒音振動制御方法を示すフローチャートである。
【図６】図５のＳ１０段階のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】ゲインスケジューリング制御器を用いて実現した能動騒音振動制御装置の制御系を示すブロック線図である。
【図８】図７のコントローラの設計方法を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係わる能動騒音振動制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７９】
１…車体
２…エンジン（機構）
３、５、１８…アクチュエータ（騒音振動生成手段）
４、６、７…加速度センサ（騒音振動検出手段）
８〜１２、５８…アンプ
１３、２２…コントローラユニット（制御指令値生成手段）
１４、１５、６０…振動伝播関数
１６…伝播関数
１７…騒音周波数計算部
１９…バンドストップフィルタ
２０、６２…コントローラ
２１…加速度ピックアップ
２３、２４…タイヤ
２５、２６…サスペンション
２７…フロアパネル
３８…エンジン回転数センサ（動作状態検出手段）
４１、４３…コンバータ
４２…ディジタルコントローラ
４５…アクセル開度センサ
５４、５６…スピーカ
５５…マイク
５７…参照信号センサ
５９…プラント
６１…重み関数
【図１】
2006213297.tif 000012
【図２】
2006213297.tif 000013
【図３】
2006213297.tif 000014
【図４】
2006213297.tif 000015
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006213297.tif 000018
【図８】
2006213297.tif 000019
【図９】
2006213297.tif 000020