(57)【要約】【課題】本発明は、追従時間をより短縮できる騒音制御装置および該方法を提供する。【解決手段】本発明の騒音制御装置は、フィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣであって、騒音波の基本周波数を持つ正弦波と前記基本周波数に対する高次の周波数を持つ１または複数の高次正弦波とを互いに重ね合わせることによって、適応フィルタ部４５でフィルタリングされる参照信号を生成し、適応フィルタ部４５のフィルタ係数を求める濾波参照信号および残差波信号として、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した濾波参照信号および残差波信号を用いる。【選択図】図１
2015093611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音波源の騒音波発生状態を検出し、この検出した前記騒音発生状態に基づいて騒音波と関連する参照信号を生成する参照信号生成部と、
制御信号に応じた消音波を生成する消音波生成部と、
所定の制御点における、前記騒音波と前記消音波との消し残り残差波を検出して残差波信号を出力する残差波検出部と、
前記消音波の消音波出力点から前記制御点までの伝達特性で前記参照信号をフィルタリングした濾波参照信号、および、前記残差波信号に基づいて、前記騒音波と同振幅で逆位相となる前記消音波を生成するようにフィルタ係数を求め、この求めた前記フィルタ係数で前記参照信号をフィルタリングして前記制御信号を生成する消音波制御適応フィルタ部とを備え、
前記参照信号生成部は、前記騒音発生状態に基づいて前記騒音波の基本周波数を持つ正弦波と、前記基本周波数に対する高次の周波数を持つ１または複数の高次正弦波とを互いに重ね合わせることによって前記参照信号を生成し、
前記消音波制御適応フィルタ部は、前記フィルタ係数を求める前記濾波参照信号および前記残差波信号として、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した濾波参照信号および残差波信号を用いること
を特徴とするフィードフォワード型能動騒音制御装置。
【請求項２】
前記消音波制御適応フィルタ部は、さらに、前記フィルタリングする前記参照信号として、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した参照信号を用いること
を特徴とする請求項１に記載のフィードフォワード型能動騒音制御装置。
【請求項３】
前記消音波制御適応フィルタ部は、
前記消音波の消音波出力点から前記制御点までの伝達特性で前記参照信号をフィルタリングして濾波参照信号を出力する２次系フィルタ部と、
前記参照信号、前記濾波参照信号および前記残差波信号それぞれを、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するようにそれぞれサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部でそれぞれサンプリングされた前記濾波参照信号と前記残差波信号に基づいて前記騒音波と同振幅で逆位相となる前記消音波を生成するようにフィルタ係数を求めるフィルタ係数更新部と、
前記フィルタ係数更新部で求めた前記フィルタ係数で、前記サンプリング部でサンプリングされた前記参照信号をフィルタリングして前記制御信号を生成する適応フィルタ部とを備えること
を特徴とする請求項２に記載のフィードフォワード型能動騒音制御装置。
【請求項４】
前記騒音波源は、エンジンであり、
前記騒音波発生状態は、エンジンの回転速度であり、
前記参照信号生成部は、前記エンジンの回転速度を検出し、この検出した回転速度に対応した周波数を基本周波数に持つ正弦波と、前記基本周波数に対する高次の周波数を持つ１または複数の高次正弦波とを互いに重ね合わせて前記参照信号を生成し、
前記消音波制御適応フィルタ部のサンプリング部は、前記エンジンの回転速度に応じてサンプリングレートを変更することで、前記参照信号、前記濾波参照信号および前記残差波信号それぞれを、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するようにそれぞれサンプリングすること
を特徴とする請求項３に記載のフィードフォワード型能動騒音制御装置。
【請求項５】
前記消音波制御適応フィルタ部のサンプリング部は、１回転をフィルタ長で等分したフィルタ長等分の１だけ前記エンジンが回転するごとに、前記参照信号、前記濾波参照信号および前記残差波信号それぞれを、サンプリングするように、前記サンプリングレートを変更すること
を特徴とする請求項４に記載のフィードフォワード型能動騒音制御装置。
【請求項６】
騒音波源の騒音波発生状態を検出し、この検出した前記騒音発生状態に基づいて騒音波と関連する参照信号を生成する参照信号生成工程と、
制御信号に応じた消音波を生成する消音波生成工程と、
所定の制御点における、前記騒音波と前記消音波との消し残り残差波を検出して残差波信号を出力する残差波検出工程と、
前記消音波の消音波出力点から前記制御点までの伝達特性で前記参照信号をフィルタリングした濾波参照信号、および、前記残差波信号に基づいて、前記騒音波と同振幅で逆位相となる前記消音波を生成するようにフィルタ係数を求め、この求めた前記フィルタ係数で前記参照信号をフィルタリングして前記制御信号を生成する消音波制御適応フィルタ工程とを備え、
前記参照信号生成工程は、前記騒音発生状態に基づいて前記騒音波の基本周波数を持つ正弦波と、前記基本周波数に対する高次の周波数を持つ１または複数の高次正弦波とを互いに重ね合わせることによって前記参照信号を生成し、
前記消音波制御適応フィルタ工程は、前記フィルタ係数を求める前記濾波参照信号および前記残差波信号として、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した濾波参照信号および残差波信号を用いること
を特徴とするフィードフォワード型能動騒音制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適応フィルタを用いることによって騒音波を能動的に低減するフィードフォワード型能動騒音制御装置およびフィードフォワード型能動騒音制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両や建設機械等の装置を運転している場合、一般に、当該装置に設けられているエンジン、ファンおよび油圧ポンプ等から騒音波が発生する。この騒音波は、当該装置を操作するための室内で当該装置を操作する操作者（運転者）に不快感を与える原因となる。そのため、前記室内には、前記騒音波を低減する騒音低減装置が設けられる場合がある。
【０００３】
この騒音低減装置は、一般に、受動騒音制御装置と能動騒音制御装置とに大別される。受動騒音制御装置（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｎｏｉｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＰＮＣ）は、音を効果的に吸収する吸音材等によって騒音波を吸収することで騒音波を減衰し、騒音波を低減するものである。能動騒音制御装置（Ａｃｔｉｖｅ  Ｎｏｉｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＡＮＣ）は、騒音波と同振幅で逆位相となる消音波を生成し、この消音波を騒音波に干渉させることによって騒音波を減衰し、騒音波を低減するものである。受動騒音制御装置は、比較的高い周波数の騒音波を効果的に低減できる一方、能動騒音制御装置は、比較的低い周波数の騒音波を効果的に低減できる。このため、両者は、組み合わせて使用されることが多い。そして、この能動騒音制御装置は、フィードフォワード型とフィードバック型の２手法に大別され、このフィードフォワード型能動騒音制御装置の一つに、その代表的なアルゴリズムであるＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ  ＬＭＳ（最小平均二乗、ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）法を適用した装置がある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
このフィードフォワード型能動騒音制御装置では、大略、騒音波源を代表する参照信号（騒音波と相関のある信号）が事前に検出または推定され、この参照信号と、騒音波を低減したい制御点での騒音波と消音波との消し残り波の残差波信号（誤差信号）とに基づいて、騒音波と同振幅で逆位相となる消音波を生成するように適応フィルタの係数が更新されつつ前記参照信号が該適応フィルタで濾波され、この濾波された信号で消音波源を駆動することによって消音波が生成される。そして、前記Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ  ＬＭＳ法を適用した騒音制御装置では、この適応フィルタのフィルタ係数の決定には、ＬＭＳ法が用いられ、消音波を発生する前記消音波源から前記制御点までの伝播経路（２次系）における伝達関数（伝達特性）を持つフィルタ（２次系フィルタ）によって濾波した参照信号が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２８９６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、騒音波源における騒音波発生状態の変化等によって、騒音波に含まれる周波数成分や強度等が変化し、この結果、騒音波が変化した場合、前記Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ  ＬＭＳ法を適用した騒音制御装置は、騒音波の変化直後では大きな値となる誤差信号（残差波信号）を最小にするように、ＬＭＳ法によって適応フィルタの係数を逐次更新していくことで、前記騒音波の変化に追従していく。この追従している時間（ＬＭＳ法の収束時間）では、騒音波が効果的に低減していない状況となるので、この追従時間は、短い方が望ましい。
【０００７】
この追従時間の低減は、例えば、ＬＭＳ法の情報処理に処理能力の高いハードウェアを用いることによって、あるいは、適応フィルタのフィルタ長をより短くする等の、ＬＭＳ法の情報処理量の低減によって実現できる。しかしながら、前記処理能力の高いハードウェアは、コストがかかる。また、前記フィルタ長の低減は、残響（消音波によって消音できなかった騒音波）を多くしてしまう虞がある。
【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、ＬＭＳ法の情報処理に同じ処理能力のハードウェアや同じフィルタ長が用いられる場合であっても、追従時間をより短縮できるフィードフォワード型能動騒音制御装置およびフィードフォワード型能動騒音制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるフィードフォワード型能動騒音制御装置は、騒音波源の騒音波発生状態を検出し、この検出した前記騒音発生状態に基づいて騒音波と関連する参照信号を生成する参照信号生成部と、制御信号に応じた消音波を生成する消音波生成部と、所定の制御点における、前記騒音波と前記消音波との消し残り残差波を検出して残差波信号を出力する残差波検出部と、前記消音波の消音波出力点から前記制御点までの伝達特性で前記参照信号をフィルタリングした濾波参照信号、および、前記残差波信号に基づいて、前記騒音波と同振幅で逆位相となる前記消音波を生成するようにフィルタ係数を求め、この求めた前記フィルタ係数で前記参照信号をフィルタリングして前記制御信号を生成する消音波制御適応フィルタ部とを備え、前記参照信号生成部は、前記騒音発生状態に基づいて前記騒音波の基本周波数を持つ正弦波と、前記基本周波数に対する高次の周波数を持つ１または複数の高次正弦波とを互いに重ね合わせることによって前記参照信号を生成し、前記消音波制御適応フィルタ部は、前記フィルタ係数を求める前記濾波参照信号および前記残差波信号として、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した濾波参照信号および残差波信号を用いることを特徴とする。
【００１０】
このようなフィードフォワード型能動騒音制御装置では、適応フィルタのフィルタ係数を求める濾波参照信号および残差波信号として、参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した濾波参照信号および残差波信号が用いられる。仮に、濾波参照信号および残差波信号それぞれが前記フィルタ長を考慮せずに取り出されると、この取り出された濾波参照信号および残差波信号それぞれには、１周期分に満たない波形が含まれ不連続となることになり、基本周波数およびその整数倍の周波数成分だけでなく他の周波数成分も含まれることになる。この結果、ＬＭＳアルゴリズムの演算において、本来、必要としない前記他の周波数成分も含めて収束演算が実行されることになり、収束時間が長くなってしまう。しかしながら、上述のように濾波参照信号および残差波信号それぞれが取り出されると、この取り出された濾波参照信号および残差波信号それぞれには、１周期分に満たない波形が含まれずに、１周期またはその整数倍の波形のみが含まれ連続的な波形となる。この結果、収束演算が不必要に長くなることが無くなり、短くなる。したがって、このようなフィードフォワード型能動騒音制御装置は、ＬＭＳ法の情報処理に同じ処理能力のハードウェアや同じフィルタ長が用いられる場合であっても、追従時間をより短縮できる。
【００１１】
また、他の一態様では、上述のフィードフォワード型能動騒音制御装置において、前記消音波制御適応フィルタ部は、さらに、前記フィルタリングする前記参照信号として、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した参照信号を用いることを特徴とする。
【００１２】
このようなフィードフォワード型能動騒音制御装置では、適応フィルタでフィルタリングする参照信号として、参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した参照信号が用いられる。フィルタ係数は、上述のように、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した濾波参照信号および残差波信号に基づいて求められるので、このように求めたフィルタ係数と前記フィルタ長を考慮して取り出された参照信号とは、同じ長さとなる。したがって、このようなフィードフォワード型能動騒音制御装置は、このように求めたフィルタ係数で、前記フィルタ長を考慮して取り出された参照信号を、精度良くフィルタリングできる。
【００１３】
また、他の一態様では、上述のフィードフォワード型能動騒音制御装置において、前記消音波制御適応フィルタ部は、前記消音波の消音波出力点から前記制御点までの伝達特性で前記参照信号をフィルタリングして濾波参照信号を出力する２次系フィルタ部と、前記参照信号、前記濾波参照信号および前記残差波信号それぞれを、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するようにそれぞれサンプリングするサンプリング部と、前記サンプリング部でそれぞれサンプリングされた前記濾波参照信号と前記残差波信号に基づいて前記騒音波と同振幅で逆位相となる前記消音波を生成するようにフィルタ係数を求めるフィルタ係数更新部と、前記フィルタ係数更新部で求めた前記フィルタ係数で、前記サンプリング部でサンプリングされた前記参照信号をフィルタリングして前記制御信号を生成する適応フィルタ部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
このようなフィードフォワード型能動騒音制御装置は、サンプリング部の調整という比較的簡単な手法で、参照信号、濾波参照信号および残差波信号それぞれを、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するようにできる。
【００１５】
また、他の一態様では、上述のフィードフォワード型能動騒音制御装置において、前記騒音波源は、エンジンであり、前記騒音波発生状態は、エンジンの回転速度であり、前記参照信号生成部は、前記エンジンの回転速度を検出し、この検出した回転速度に対応した周波数を基本周波数に持つ正弦波と、前記基本周波数に対する高次の周波数を持つ１または複数の高次正弦波とを互いに重ね合わせて前記参照信号を生成し、前記消音波制御適応フィルタ部のサンプリング部は、前記エンジンの回転速度に応じてサンプリングレートを変更することで、前記参照信号、前記濾波参照信号および前記残差波信号それぞれを、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するようにそれぞれサンプリングすることを特徴とする。
【００１６】
このようなフィードフォワード型能動騒音制御装置は、エンジンの回転速度に応じてサンプリングレートを変更するという比較的簡単な手法で、参照信号、濾波参照信号および残差波信号それぞれを、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するようにできる。
【００１７】
また、他の一態様では、上述のフィードフォワード型能動騒音制御装置において、前記消音波制御適応フィルタ部のサンプリング部は、１回転をフィルタ長で等分したフィルタ長等分の１だけ前記エンジンが回転するごとに、前記参照信号、前記濾波参照信号および前記残差波信号それぞれを、サンプリングするように、前記サンプリングレートを変更することを特徴とする。
【００１８】
このようなフィードフォワード型能動騒音制御装置は、１回転をフィルタ長で等分したフィルタ長等分の１だけ前記エンジンが回転するごとに、前記参照信号、前記濾波参照信号および前記残差波信号それぞれを、サンプリングするように、前記サンプリングレートを変更するという比較的簡単な手法で、参照信号、濾波参照信号および残差波信号それぞれを、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するようにできる。
【００１９】
また、本発明の他の一態様にかかるフィードフォワード型能動騒音制御方法は、騒音波源の騒音波発生状態を検出し、この検出した前記騒音発生状態に基づいて騒音波と関連する参照信号を生成する参照信号生成工程と、制御信号に応じた消音波を生成する消音波生成工程と、所定の制御点における、前記騒音波と前記消音波との消し残り残差波を検出して残差波信号を出力する残差波検出工程と、前記消音波の消音波出力点から前記制御点までの伝達特性で前記参照信号をフィルタリングした濾波参照信号、および、前記残差波信号に基づいて、前記騒音波と同振幅で逆位相となる前記消音波を生成するようにフィルタ係数を求め、この求めた前記フィルタ係数で前記参照信号をフィルタリングして前記制御信号を生成する消音波制御適応フィルタ工程とを備え、前記参照信号生成工程は、前記騒音発生状態に基づいて前記騒音波の基本周波数を持つ正弦波と、前記基本周波数に対する高次の周波数を持つ１または複数の高次正弦波とを互いに重ね合わせることによって前記参照信号を生成し、前記消音波制御適応フィルタ工程は、前記フィルタ係数を求める前記濾波参照信号および前記残差波信号として、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した濾波参照信号および残差波信号を用いることを特徴とする。
【００２０】
このようなフィードフォワード型能動騒音制御方法では、適応フィルタのフィルタ係数を求める濾波参照信号および残差波信号として、参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した濾波参照信号および残差波信号が用いられる。このため、この取り出された濾波参照信号および残差波信号それぞれには、１周期分に満たない波形が含まれずに、１周期またはその整数倍の波形のみが含まれ連続的な波形となる。この結果、収束演算が不必要に長くなることが無くなり、短くなる。したがって、このようなフィードフォワード型能動騒音制御装置は、ＬＭＳ法の情報処理に同じ処理能力のハードウェアや同じフィルタ長が用いられる場合であっても、追従時間をより短縮できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかるフィードフォワード型能動騒音制御装置およびフィードフォワード型能動騒音制御方法は、ＬＭＳ法の情報処理に同じ処理能力のハードウェアや同じフィルタ長が用いられる場合であっても、追従時間をより短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態における油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】図１に示す油圧ショベルのキャブ室内における消音波出力部および残差波入力部の配置位置を説明するための図である。
【図３】実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置の構成を示す図である。
【図４】実施形態のフィードフォワード型能動騒音制御装置における２次系フィルタ部の同定動作を示すフローチャートである。
【図５】実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】実施形態のフィードフォワード型能動騒音制御装置における参照信号の算出動作を示すフローチャートである。
【図７】実施例のフィードフォワード型能動騒音制御装置における追従時間（ＬＭＳ法の収束時間）を説明するための図である。
【図８】比較例のフィードフォワード型能動騒音制御装置における追従時間（ＬＭＳ法の収束時間）を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００２４】
実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置は、例えば車両や建設機械（建機）等の装置を運転する場合、当該装置に設けられるエンジン、ファンおよび油圧ポンプ等から発生する騒音波を、当該装置を操作するための操作室内において低減する装置である。実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置は、例えば列車や自動車等の車両に搭載されてもよいが、本実施形態では、一例として、建設機械の一つである油圧ショベルに搭載された場合について説明する。
【００２５】
図１は、実施形態における油圧ショベルを示す側面図である。図２は、図１に示す油圧ショベルのキャブ室内における消音波出力部および残差波入力部の配置位置を説明するための図である。
【００２６】
実施形態のフィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣを搭載した油圧ショベルＨＳは、左走行クローラ１０１Ｌおよび右走行クローラを有する下部走行体１０１と、この下部走行体１０１上に旋回可能に設けられたアッパーフレーム１０２と、このアッパーフレーム１０２上に設けられ、その内部にエンジン（図示せず）等を配置した機械室１０３と、アッパーフレーム１０２上に起伏可能に設けられた作業アタッチメント１０４と、作業アタッチメント１０４を操作するためのレバー等の操作部材１０６と、この操作部材１０６を設けたキャブ室（操作室）１０５と、後述するフィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣとを備える。キャブ室１０５内には、フィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣにおける消音波出力部２１および残差波入力部３１が、後述するように、図２に示す所定の各位置にそれぞれ配置されている。
【００２７】
作業アタッチメント４は、ブーム１４１と、このブーム１４１の先端部に連結されたアーム１４２と、このアーム１４２の先端部に揺動可能に取り付けられたバケット１４３とを有する。ブーム１４１は、ブームシリンダ１４４ａの伸縮動作によってアッパーフレーム１０２に対して起伏する。アーム１４１は、アームシリンダ１４４ｂの伸縮動作によってブーム１４１に対して揺動する。バケット１４３は、バケットシリンダ１４４ｃの伸縮動作によってアーム１４２に対して揺動する。ブームシリンダ１４４ａ、アームシリンダ１４４ｂおよびバケットシリンダ１４４ｃは、それぞれ油圧式の油圧シリンダからなる。
【００２８】
次に、実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置の構成について説明する。図３は、実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置の構成を示す図である。
【００２９】
フィードフォワード型能動騒音制御装置は、大きさを低減したい騒音波と同振幅で逆位相となる消音波を生成し、この消音波を騒音波に干渉させることによって騒音波を減衰し、騒音波を低減するものである。より具体的には、本実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置は、騒音波に関連した参照波を騒音波源の騒音発生状態に基づいて生成し、前記騒音波を低減したい所定の制御点での騒音波と消音波との消し残り波（残差波）を検出し、この検出した残差波および前記制御点での参照波（２次系を伝播後の参照波、濾波参照波）に基づいて、前記騒音波と同振幅で逆位相となる前記消音波を生成するようにフィルタ特性を適応的に変更しつつ、前記参照波をフィルタリングして制御信号を生成し、この生成した制御信号に応じて前記消音波を生成する装置である。これによってフィードフォワード型能動騒音制御装置は、騒音波に消音波を干渉させることで、制御点での騒音波を低減できる。そして、本実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置は、参照波の電気的な信号（参照信号）を生成する際に、前記騒音発生状態に基づいて前記騒音波の基本周波数を持つ正弦波と、前記基本周波数に対する高次の周波数を持つ１または複数の高次正弦波とを互いに重ね合わせることによって前記参照信号を生成し、前記フィルタ特性を適応的に変更する際に、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように、前記濾波参照波の電気的な信号（濾波参照信号）および前記残差波の電気的な信号（残差波信号）を取り出すものである。これによってフィードフォワード型能動騒音制御装置は、ちょうど１周期分または複数周期分で前記フィルタ特性を適応的に変更できるので、追従時間（ＬＭＳ法の収束時間）を短縮化できる。
【００３０】
このような本実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣは、例えば、図３に示すように、参照信号生成部１と、消音波生成部２と、残差波検出部３と、消音波制御適応フィルタ部４とを備える。
【００３１】
参照信号生成部１は、騒音波を発生する騒音波源ＮＳの騒音波発生状態を検出し、この検出した騒音発生状態に基づいて騒音波と関連する参照信号を生成する装置である。より詳しくは、本実施形態では、参照信号生成部１は、騒音波源ＮＳの騒音波発生状態を検出し、この検出した騒音発生状態に基づいて騒音波の基本周波数を持つ正弦波と、基本周波数に対する高次の周波数を持つ１または複数の高次正弦波とを互いに重ね合わせることによって前記参照信号を生成する。参照信号生成部１は、消音波制御適応フィルタ部４に接続され、参照信号を消音波制御適応フィルタ部４へ出力する。騒音波源ＮＳは、騒音波を発生する任意の物であってよく、本明細書では、騒音波は、音波だけでなく振動波を含む。本実施形態では、例えば、騒音波源ＮＳは、油圧ショベルＨＳに搭載されたエンジンである。騒音波発生状態は、騒音波を発生する原因となる騒音波源ＮＳの状態であり、騒音波発生状態が変化すると、騒音波に含まれる周波数成分や強度等が変化し、騒音波も変化する。この騒音波発生状態は、騒音波のプロファイルに変化を与えるパラメータである。
【００３２】
このような参照信号生成部１は、例えば、本実施形態では、騒音波発生状態検出部１１と、アナログディジタル変換部（以下、「ＡＤＣ部」と略記する）１２と、基本周波数検出部１３と、参照信号合成部１４とを備える。
【００３３】
騒音波発生状態検出部１１は、騒音波源ＮＳの騒音波発生状態を検出する装置である。騒音波発生状態検出部１１には、検出すべき騒音波発生状態に応じて適宜な装置が選択される。騒音波発生状態検出部１１は、ＡＤＣ部１２に接続され、この検出した騒音波発生状態の信号（騒音波発生状態信号）をＡＤＣ部１２へ出力する。より具体的には、本実施形態では、騒音波源ＮＳは、一例として、油圧ショベルＨＳのエンジンであり、騒音波は、エンジンの回転によって生じるので、騒音波発生状態検出部１１は、騒音波発生状態としてエンジンの回転速度（単位時間当たりの回転数、通常単に回転数と呼称される）を検出し、この検出した回転速度を表すエンジン回転信号を出力する装置である。このような騒音波発生状態検出部１１は、例えば、ロータリエンコーダを備えて構成される。ＡＤＣ部１２は、騒音波発生状態検出部１１から入力された騒音波発生状態信号をアナログ信号からディジタル信号へ変換する回路である。ＡＤＣ部１２は、基本周波数検出部１３に接続され、この変換したディジタル信号の騒音波発生状態信号を基本周波数検出部１３へ出力する。基本周波数検出部１３は、ＡＤＣ部１２から入力された騒音発生状態信号に基づいて騒音波の基本周波数を検出する回路である。基本周波数検出部１３は、参照信号合成部１４に接続され、この検出した基本周波数を参照信号合成部１４へ出力する。参照信号合成部１４は、基本周波数検出部１３から入力された基本周波数に基づいて参照信号を生成する回路である。より詳しくは、本実施形態では、参照信号合成部１４は、基本周波数を持つ正弦波（基本波成分の正弦波）を生成し、この基本周波数を用いることによって、基本周波数に対する高次の周波数を持つ１または複数の高次正弦波（高次波成分の正弦波）を生成し、これら基本波成分の正弦波と１または複数の高次波成分の正弦波とを位相を揃えて互いに重ね合わせることによって合成する。これによって参照信号合成部１４は、基本波成分の正弦波と１または複数の高次波成分の正弦波と重畳した参照信号を生成する。参照信号合成部１４は、この生成した参照信号を消音波制御適応フィルタ部４へ出力する。
【００３４】
消音波生成部２は、消音波制御適応フィルタ部４に接続され、消音波制御適応フィルタ部４から入力された制御信号に応じた消音波を生成して出力する装置である。消音波生成部２は、例えば、本実施形態では、消音波出力部２１と、駆動部２２と、ディジタルアナログ変換部（以下、「ＤＡＣ部」と略記する）２３とを備える。
【００３５】
ＤＡＣ部２３は、消音波制御適応フィルタ部４における後述の第２フィルタ部４１−２に接続され、消音波制御適応フィルタ部４の第２フィルタ部４１−２から入力された制御信号をディジタル信号からアナログ信号へ変換する回路である。ＤＡＣ部２３は、駆動部２２に接続され、この変換したアナログ信号の制御信号を駆動部２２へ出力する。駆動部２２は、消音波出力部２１に接続され、ＤＡＣ部２３から入力された制御信号によって消音波出力部２１を駆動する回路であり、例えばパワーアンプを備えて構成される。消音波出力部２１は、駆動部２２によって駆動され、制御信号に応じた消音波を生成して出力する装置であり、例えば、スピーカを備えて構成される。消音波出力部２１は、騒音波を低減したい制御点ＣＰに向けて消音波をキャブ室１０５内の空間に放射できるようにキャブ室１０５内の適所に配置される。好ましくは、消音波出力部２１は、制御点ＣＰの近傍位置に配置される。制御点ＣＰは、騒音波を低減したい場所に応じて適宜に予め設定されるが、例えば上述の油圧ショベルＨＳの場合では油圧ショベルＨＳを操作するオペレータの頭部が位置すると想定される箇所である。
【００３６】
残差波検出部３は、制御点ＣＰにおける、騒音波と消音波との干渉後に残った消し残り波（残差波）を検出して残差波信号を出力する装置である。残差波検出部３は、消音波制御適応フィルタ部４に接続され、残差波信号を消音波制御適応フィルタ部４へ出力する。残差波検出部３は、例えば、本実施形態では、残差波入力部３１と、ＡＤＣ部３２とを備える。
【００３７】
残差波入力部３１は、制御点ＣＰにおける消し残り波の残差波を検出して残差波信号を出力する装置であり、例えば、マイクロフォンを備えて構成される。残差波（誤差波）は、制御点ＣＰにおいて、騒音波源ＮＳから制御点ＣＰまでの１次系（１次系の伝播経路）を伝播した騒音波に、消音波生成部２の消音波出力部２１から制御点ＣＰまでの２次系（２次系の伝播経路）を伝播した消音波を干渉させ、その結果、消音波の干渉によっても消せずに残った騒音波である。残差波入力部３１は、制御点ＣＰの消し残り残差波を拾えるようにキャブ室１０５内の適所に配置される。好ましくは、残差波入力部３１は、制御点ＣＰの近傍位置に配置される。残差波入力部３１は、ＡＤＣ部３２に接続され、残差波信号をＡＤＣ部３２へ出力する。ＡＤＣ部３２は、残差波入力部３１から入力された残差波信号をアナログ信号からディジタル信号へ変換する回路である。ＡＤＣ部３２は、消音波制御適応フィルタ部４における後述の第３フィルタ部４１−３に接続され、この変換したディジタル信号の残差波信号を消音波制御適応フィルタ部４へ出力する。
【００３８】
消音波制御適応フィルタ部４は、濾波参照信号および残差波信号に基づいて、騒音波と同振幅で逆位相となる消音波を生成するようにフィルタ係数を求め、この求めたフィルタ係数を持つ適応フィルタ部で参照信号をフィルタリングすることによって、前記制御信号を生成する回路である。前記濾波参照信号は、消音波生成部２の消音波出力部２１によって出力される消音波の消音波出力点から制御点ＣＰまでの伝達特性（２次系の伝達特性（伝達関数））で参照信号をフィルタリングした信号である。そして、本実施形態では、消音波制御適応フィルタ部４は、このフィルタ係数を求める濾波参照信号および残差波信号として、参照信号の基本周期または基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した濾波参照信号および残差波信号を用いる。さらに、本実施形態では、消音波制御適応フィルタ部４は、このフィルタリングする参照信号として、参照信号の基本周期または基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した参照信号を用いる。
【００３９】
このような消音波制御適応フィルタ部４は、例えば、本実施形態では、第１ないし第３フィルタ部４１−１〜４１−３と、２次系フィルタ部４２と、第１ないし第３サンプリングレート変換部（以下、「ＳＲＣ部」と略記する）４３−１〜４３−３と、フィルタ係数更新部４４と、適応フィルタ部４５とを備える。
【００４０】
第１ないし第３フィルタ部４１−１〜４１−３は、当該フィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣにとって不必要ないわゆるノイズ成分を除去するためのフィルタ回路である。第１フィルタ部４１−１は、参照信号生成部１の参照信号合成部１４に接続され、参照信号合成部１４の出力からノイズ成分を除去する。第１フィルタ部４１−１は、第１ＳＲＣ部４３−１および２次系フィルタ部４２それぞれに接続され、ノイズ成分を除去した参照信号合成部１４の出力（参照信号）を第１ＳＲＣ部４３−１および２次系フィルタ部４２それぞれへ出力する。第２フィルタ部４１−２は、適応フィルタ部４５に接続され、適応フィルタ部の出力からノイズ成分を除去する。第２フィルタ部４１−２は、消音波生成部２のＤＡＣ部２３に接続され、ノイズ成分を除去した適応フィルタ部４５の出力（制御信号）を消音波生成部２のＤＡＣ部２３へ出力する。第３フィルタ部４１−３は、残差波検出部３のＡＤＣ部３２に接続され、ＡＤＣ部３２の出力からノイズ成分を除去する。第３フィルタ部４１−３は、第３ＳＲＣ部４３−３に接続され、ノイズ成分を除去したＡＤＣ部３２の出力（残差波信号）を第３ＳＲＣ部４３−３へ出力する。これら第１ないし第３フィルタ部４１−１〜４１−３それぞれは、ローパスフィルタやハイパスフィルタ、あるいはバンドパスフィルタを適宜に備えて構成される。
【００４１】
２次系フィルタ部４２は、前記２次系の伝達特性で、第１フィルタ部４１−１を介して参照信号生成部１の参照信号合成部１４から入力された参照信号をフィルタリングすることによって濾波参照信号を生成する回路である。２次系の伝達特性（伝達関数）は、後述のように予め求められ、２次系フィルタ部４２に設定される。２次系フィルタ部４２は、第２ＳＲＣ部４３−２に接続され、この生成した濾波参照信号を第２ＳＲＣ部４３−２へ出力する。
【００４２】
第１ＳＲＣ部４３−１は、前記騒音波発生状態に基づいてサンプリングレートを変更することによって、第１フィルタ部４１−１を介して参照信号生成部１の参照信号合成部１４から入力された参照信号を、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期が適応フィルタ部４５のフィルタ長に一致するようにサンプリングする回路である。第１ＳＲＣ部４３−１は、適応フィルタ部４５に接続され、このサンプリングした参照信号を適応フィルタ部４５へ出力する。第２ＳＲＣ部４３−２は、前記騒音波発生状態に基づいてサンプリングレートを変更することによって、２次系フィルタ部４２から入力された濾波参照信号を、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期が適応フィルタ部４５のフィルタ長に一致するようにサンプリングする回路である。第２ＳＲＣ部４３−２は、フィルタ係数更新部４４に接続され、このサンプリングした濾波参照信号をフィルタ係数更新部４４へ出力する。第３ＳＲＣ部４３−３は、前記騒音波発生状態に基づいてサンプリングレートを変更することによって、第３フィルタ部４１−３を介して残差波検出部３のＡＤＣ部３２から入力された残差波信号を、前記参照信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期が適応フィルタ部４５のフィルタ長に一致するようにサンプリングする回路である。第３ＳＲＣ部４３−３は、フィルタ係数更新部４４に接続され、このサンプリングした残差波信号をフィルタ係数更新部４４へ出力する。
【００４３】
そして、本実施形態では、上述したように、騒音波発生状態としてエンジンの回転速度が用いられることから、第１ないし第３ＳＲＣ部４３−１〜４３−３それぞれは、参照信号生成部１で検出したエンジンの回転速度に応じてサンプリングレートを変更する。
【００４４】
これら第１ないし第２ＳＲＣ部４３−１〜４３−３は、参照信号、濾波参照信号および残差波信号それぞれを、参照信号の基本周期または基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するようにそれぞれサンプリングするサンプリング部の一例に相当する。
【００４５】
フィルタ係数更新部４４は、第２および第３ＳＲＣ部４３−２、４３−３それぞれによってフィルタ長に一致するように調整されてサンプリングされた濾波参照信号と残差波信号に基づいて、騒音波と同振幅で逆位相となる消音波を生成するように、適応フィルタ部４５のフィルタ係数を求める回路である。フィルタ係数の演算には、公知の適応アルゴリズム、例えば、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ−ｍｅａｎ−ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズム（最小自乗平均アルゴリズム）が用いられる。フィルタ係数更新部４４は、適応フィルタ部４５に接続され、この求めたフィルタ係数を適応フィルタ部４５へ出力し、適応フィルタ部４５にフィルタ係数を設定する。
【００４６】
適応フィルタ部４５は、フィルタ係数更新部４４で求めたフィルタ係数で、第１ＳＲＣ部４３−１によってフィルタ長に一致するように調整されてサンプリングされた参照信号をフィルタリングすることによって制御信号を生成する回路である。適応フィルタ部４５は、例えば、ＦＩＲ（ｆｉｎｉｔｅ  ｉｍｐｕｌｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ（有限インパルス応答フィルタ）やＩＩＲ（ｉｎｆｉｎｉｔｅ  ｉｍｐｕｌｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ（無限インパルス応答フィルタ）等を備えて構成される。適応フィルタ部４５は、第２フィルタ部４１−２を介して消音波生成部２のＤＡＣ部２３に接続され、この生成した制御信号を第２フィルタ部４１−２を介して消音波生成部２のＤＡＣ部２３へ出力する。
【００４７】
ここで、例えば、ＦＩＲフィルタの場合、入力信号をｘ（ｎ）とし、出力信号をｙ（ｎ）とし、ｉ項目のフィルタ係数をｈｉ（ｉ＝０〜Ｎの整数）とすると、ＦＩＲフィルタの入出力関係は、（Ｎ＋１）項からなる次式１で表される。フィルタ長は、上記入出力関係を表す次式１の項数であり、（Ｎ＋１）である。
ｙ（ｎ）＝ｈ０ｘ（ｎ）＋ｈ１ｘ（ｎ−１）＋・・・＋ｈＮｘ（ｎ−Ｎ）  ・・・（１）
【００４８】
フィルタ係数更新部４４は、適応フィルタ部４５がＦＩＲフィルタである場合、このフィルタ係数ｈｉを前記濾波参照信号および前記残差波信号に基づいてＬＭＳアルゴリズムによって求める。このＬＭＳアルゴリズムは、繰り返し収束演算におけるｊ番目のフィルタ係数のベクトルをＨｊとし（Ｈｊ＝（ｈ０，ｊ、ｈ１，ｊ、・・・、ｈＮ，ｊ；ｈｉ，ｊは、ｊ番目におけるｉ項目のフィルタ係数））、ステップサイズをμとし、ｊ番目の残差波信号をｅｊとし、そして、ｊ番目の参照信号を含むベクトルをｘｊとすると、次式２で表される。ステップサイズμは、繰り返し収束演算において、フィルタ係数の変更量を制御するパラメータである。
Ｈｊ＋１＝Ｈｊ＋μｅｊｘｊ      ・・・（２）
【００４９】
次に、本実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣの動作について説明する。図４は、実施形態のフィードフォワード型能動騒音制御装置における２次系フィルタ部の同定動作を示すフローチャートである。図５は、実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置の動作を示すフローチャートである。図６は、実施形態のフィードフォワード型能動騒音制御装置における参照信号の算出動作を示すフローチャートである。
【００５０】
まず、２次系フィルタ部４２の同定動作について説明する。この同定動作は、２次系の波源である消音波出力部２１から所定の同定用波を出力し、この同定用波と２次系を伝播した同定用波との間の自乗誤差が最小となるように、ＬＭＳアルゴリズムによってフィルタ係数を決定することによって実施される。より具体的には、図３において、消音波出力部２１から白色ノイズが制御点ＣＰに向けて放射され、２次系を伝播した白色ノイズが制御点ＣＰ近傍での残差波入力部３１によって受波される（Ｓ１）。そして、消音波出力部２１から放射された白色ノイズと残差波入力部３１によって受波された白色ノイズ（２次系伝播後の白色ノイズ）とに基づいてＬＭＳアルゴリズムによってフィルタ係数が逐次更新されつつ決定され、２次系の伝達特性が同定される（Ｓ２）。これによって２次系フィルタ部４２のフィルタ係数が予め求め、２次系フィルタ部４２に設定される。
【００５１】
このような２次系フィルタ部４２の同定動作を実施した後に、施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置は、次のように動作することによって騒音波を低減する。
【００５２】
図４において、まず、参照信号生成部１は、騒音波源ＮＳ（上述の例ではエンジン、以下同じ）から騒音波発生状態検出部１１（ロータリエンコーダ）によって騒音波発生状態（エンジンの回転状態）を検出し、ＡＤＣ部１２を介した騒音波発生状態信号（後述のパルス信号）に基づいて基本周波数検出部１３によって基本周波数を検出し、この検出した基本周波数に基づいて参照信号合成部１４によって参照信号を生成する。そして、本実施形態では、参照信号生成部１で検出された騒音波発生状態（エンジンの回転状態）に基づいて、消音波制御適応フィルタ部４は、エンジンの回転位置を求める（Ｓ１１）。
【００５３】
この処理Ｓ１１を、図６を用いてより具体的に説明する。上述の例では、ＡＤＣ部１２は、所定のサンプリング周波数で、例えば４ｋＨｚでロータリエンコーダの出力をサンプリングしており、サンプリング結果をディジタル信号に変換して基本周波数検出部１３へ出力し、基本周波数検出部１３は、エンジン（シャフト）の１回転で１個のパルス信号を得るように４ｋＨｚのサンプリング周期でＡＤＣ部１２の出力をサンプリングする（Ｓ２１）。
【００５４】
次に、基本周波数検出部１３は、ＡＤＣ部１２の出力が予め設定された閾値Ｔｈｐ以上であるか否かを判定することで前記パルス信号の有無を判定する（Ｓ２２）。より詳しくは、基本周波数検出部１３は、ＡＤＣ部１２の出力が前記閾値Ｔｈｐ未満である場合には、前記パルス信号なしと判定し（Ｎｏ）、後述の処理Ｓ２５を実行する一方、基本周波数検出部１３は、ＡＤＣ部１２の出力が前記閾値Ｔｈｐ以上である場合には、前記パルス信号ありと判定し（Ｙｅｓ）、次の処理Ｓ２３を実行する。
【００５５】
この処理Ｓ２３において、基本周波数検出部１３は、時間的に互いに隣接するパルス信号の間隔から騒音波の基本周波数ｆを検出し、この検出した基本周波数ｆを記憶する。より詳しくは、基本周波数検出部１３は、パルス信号ありと判定してから次にパルス信号ありと判定するまでの時間間隔からエンジンの１秒当たりの回転数（回転速度）を求め、これを騒音波の基本周波数ｆとし、これを記憶する。前記時間間隔は、パルス信号ありと判定してから次にパルス信号ありと判定するまでの間にサンプリングした個数（サンプリング数）および前記分周したサンプリング周波数（基本周波数検出部１３のサンプリング周波数）から求められる。
【００５６】
次に、参照信号合成部１４は、次のように参照信号を生成する。まず、処理Ｓ２４において、参照信号合成部１４は、サンプリングごとのエンジンの回転角度変位量Δａを求める。この回転角度変位量Δａは、サンプリングしてから次にサンプリングするまでにエンジンが回転する角度（１つのサンプリング間隔間でのエンジンが回転する角度）であり、サンプリング周波数をｆｓとすると、基本周波数ｆを用いて次式３によって表される。
Δａ＝２π／ｆｓ／ｆ      ・・・（３）
本実施形態では、サンプリング周波数は、４ｋＨｚであり（ｆｓ＝４ｋＨｚ）、上記式３は、Δａ＝２π／４０００／ｆとなる。
【００５７】
そして、エンジンの騒音波は、エンジン内部の爆発によって発生し、その騒音波には、基本周波数の基本波成分の他に、その倍音の成分、すなわち、基本周波数に対する高次の周波数の高次波成分が含まれる。このため、参照信号合成部１４は、所定の倍音成分（高次波成分）における正弦波の位相変動量を求め、記憶する。ｎ倍音成分（ｎ次波成分）における正弦波の位相変動量Δｐｎは、基本波成分の回転角度変位量Δａから次式４によって表される。なお、参照波（参照信号）に含ませる高次波成分は、騒音波を低減したい騒音波低減対象のエンジンに応じて適宜に設定される。例えば、同じ型番の複数のエンジンにおける各騒音波を測定し、各騒音の周波数スペクトルを求めることによって、騒音波に優位に含まれる高次成分が、参照波（参照信号）に含ませる高次波成分として設定される。例えば、本実施形態では、参照波（参照信号）に含ませる高次波成分として、４倍音（４次波成分）、６倍音（６次波成分）、７倍音（７次波成分）、８倍音（８次波成分）、９倍音（９次波成分）および１０倍音（１０次波成分）が求められる。
Δｐｎ＝ｎ×Δａ      ・・・（４）
【００５８】
次に、処理Ｓ２５において、まず、参照信号合成部１４は、現在のエンジンの回転角度ａを次式５によって更新し、同様に、各倍音の正弦波における現在の位相を次式６によって更新する。
ａ＝ａ＋Δａ      ・・・（５）
ｐｎ＝ｐｎ＋Δｐｎ      ・・・（６）
（ａ  ←  ａ＋Δａ  ；ｐｎ  ←  ｐｎ＋Δｐｎ）
【００５９】
次に、参照信号合成部１４は、これらを用いることによって基本波成分の正弦波と１または複数の高次波成分の正弦波と重畳した参照信号を生成する。この参照信号ｘは、この例では次式７によって表される。
ｘ＝Ａ１×ｓｉｎ（ａ）
＋Ａ４×ｓｉｎ（ｐ４）
＋Ａ６×ｓｉｎ（ｐ６）
＋Ａ７×ｓｉｎ（ｐ７）
＋Ａ８×ｓｉｎ（ｐ８）
＋Ａ９×ｓｉｎ（ｐ９）
＋Ａ１０×ｓｉｎ（ｐ１０）      ・・・（７）
なお、Ａｎは、ｎ次波成分の振幅である（ただし、ｎ＝１は、基本波成分）。参照信号ｘは、適応フィルタ部４５で濾波されるので、これら各振幅Ａｎは、互いに同じな任意の数値でもよく、また、適宜に異なる任意の数値でもよい。例えば、これら振幅Ａｎは、全て０．５や１に設定される。また例えば、ＬＭＳの収束時間を短縮する観点および適切な値でフィルタ係数を収束させる観点から、これら振幅Ａｎは、上述の参照波（参照信号）に含ませる高次波成分を設定する際に測定した騒音波の周波数スペクトルにおける各成分比となるように設定されてよい。
【００６０】
そして、消音波制御適応フィルタ部４における第１ないし第３ＳＲＣ部４３−１〜４３−３は、現在のエンジンの回転角度ａおよびフィルタ長（Ｎ＋１）から現在の回転位置Ｑを次式８によって求める。なお、このエンジンの現在の回転位置Ｑの算出は、各ＳＲＣ部４３−１〜４３−３が個別に実施してよく、あるいは、第１ないし第３ＳＲＣ部４３−１〜４３−３のうちのいずれか、例えば第１ＳＲＣ部４３−１が代表して実施してよい。この現在の回転位置Ｑは、後述するように、各信号それぞれを当該信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期が適応フィルタ部４５のフィルタ長に一致するようにサンプリングするために、これら各ＳＲＣ部４３−１〜４３−３で必要となる情報である。
Ｑ＝ｉｎｔ（（ａ／２π）×（Ｎ＋１））      ・・・（８）
ここで、ｉｎｔ（Ｂ）は、Ｂを超えない整数値を求める演算子である。フィルタ長は、適応フィルタ部４５のフィルタ特性における遮断特性やＬＭＳの収束時間等に関連し、フィルタ長が長くなれば、適応フィルタ部４５は、より急峻なフィルタ特性となり、また、ＬＭＳの収束時間がより長くなる。これら観点からフィルタ長は、適宜に設定されてよいが、本実施形態では、例えば１８０に設定された。したがって、本実施形態では、エンジンの１回転が１８０に等分され、４ｋＨｚの割り込みごとに、エンジンの位置が監視されていることになる。
【００６１】
図５に戻って、処理Ｓ１２において、参照信号生成部１によって上述のように生成された参照信号ｘは、消音波制御適応フィルタ部４の第１フィルタ部４１−１に入力され、第１フィルタ部４１−１によってノイズ成分が除去され、第１ＳＲＣ部４３−１および２次系フィルタ部４２それぞれへ出力される。一方、残差波検出部３で検出されて生成された残差波信号ｅは、消音波制御適応フィルタ部４の第３フィルタ部４１−３に入力され、第３フィルタ部４１−３によってノイズ成分が除去され、第３ＳＲＣ部４３−３へ出力される。
【００６２】
次に、２次系フィルタ部４２は、参照信号ｘを、上述のように同定された２次系の伝達特性でフィルタリングし、濾波参照信号ｒを生成する。すなわち、２次系フィルタ部４２は、参照信号ｘを表すベクトル（参照信号ベクトル）Ｘと２次系の伝達特性を表すベクトル（２次系伝達特性ベクトル）Ｃとを畳み込み演算（コンボリューション）することによって濾波参照信号ｒを表すベクトル（濾波参照信号ベクトルＲ）を求める（Ｓ１３）。
【００６３】
図６を用いて説明した処理Ｓ１１で上述したように、本実施形態では、エンジンの１回転をフィルタ長の１８０で等分し、４ｋＨｚの割り込みごとにエンジンの位置を監視している。したがって、フィルタ長の１８０等分の１だけエンジンが回転するごとに、参照信号ｘ、濾波参照信号ｒおよび残差波信号ｅそれぞれの値を更新すれば、すなわち、フィルタ長等分の１だけエンジンが回転するごとに、参照信号ｘ、濾波参照信号ｒおよび残差波信号ｅそれぞれをサンプリングするように、第１ないし第３ＳＲＣ部４３−１〜４３−３の各サンプリングレートを変更すれば、これら参照信号ｘ、濾波参照信号ｒおよび残差波信号ｅの各信号それぞれを当該信号の基本周期または前記基本周期の整数倍の周期が適応フィルタ部４５のフィルタ長に一致するようにサンプリングできる。このため、前記処理Ｓ１３の次に、まず、第１ないし第３ＳＲＣ部４３−１〜４３−３は、今回の割り込みで求めた回転位置Ｑ（Ｑｔ）が前回の割り込みで求めた回転位置Ｑ（Ｑｂ）と同じであるか否かを判定する（Ｓ１４）。この判断は、各ＳＲＣ部４３−１〜４３−３が個別に実施してよく、あるいは、例えば第１ＳＲＣ部４３−１が代表して実施してよい。
【００６４】
この判断の結果、同じである場合（Ｑｔ＝Ｑｂ、Ｙｅｓ）には、処理Ｓ１５が実施され、異なる場合（Ｑｔ≠Ｑｂ、Ｎｏ）には、処理Ｓ１６が実施される。
【００６５】
処理Ｓ１５において、上記同じである場合（Ｑｔ＝Ｑｂ、Ｙｅｓ）では、エンジンの回転速度が遅く、割り込み処理を実施してから次に割り込み処理を実施するまでの間（割り込み処理の実施間隔の間、割り込み間隔の間）に、エンジンが１８０等分した角度だけまだ回転していないと判断できるので（式８でｉｎｔ関数が用いられている）、第１ないし第３ＳＲＣ部４３−１〜４３−３は、サンプリングレートを現在よりも遅くする必要がある。そこで、第１ないし第３ＳＲＣ部４３−１〜４３−３それぞれは、次のように処理を実施する。
【００６６】
第１ＳＲＣ部４３−１は、今回の割り込み処理における参照信号ｘ（ｘｔ）を含め、前回以前の割り込み処理で、かつ、今回の割り込み処理で求めた回転位置Ｑｔと同じ回転位置Ｑｂを持つ参照信号ｘ（ｘｂ）の全てに対する平均値（平均参照信号）ｘ’を求め、平均参照信号ｘ’を更新する。例えば、今回の割り込み処理で求めた回転位置Ｑｔと同じ回転位置Ｑｂを持つ参照信号ｘｂがｘｂ１、ｘｂ２、ｘｂ３、ｘｂ４およびｘｂ５の５個であれば、平均参照信号ｘ’は、（ｘｔ＋ｘｂ１＋ｘｂ２＋ｘｂ３＋ｘｂ４＋ｘｂ５）／６で求められる。
【００６７】
同様に、第２ＳＲＣ部４３−２は、今回の割り込み処理における濾波参照信号ｒ（ｒｔ）を含め、前回以前の割り込み処理で、かつ、今回の割り込み処理で求めた回転位置Ｑｔと同じ回転位置Ｑｂを持つ濾波参照信号ｒ（ｒｂ）の全てに対する平均値（平均濾波参照信号）ｒ’を求め、平均濾波参照信号ｒ’を更新する。
【００６８】
同様に、第３ＳＲＣ部４３−３は、今回の割り込み処理における残差波信号ｅ（ｅｔ）を含め、前回以前の割り込み処理で、かつ、今回の割り込み処理で求めた回転位置Ｑｔと同じ回転位置Ｑｂを持つ残差波信号ｅ（ｅｂ）の全てに対する平均値（平均残差波信号）ｅ’を求め、平均残差波信号ｅ’を更新する。
【００６９】
そして、適応フィルタ部４５は、動作することなく、前回の割り込み処理の場合のままの制御信号ｙを出力し、そして、後述の処理Ｓ１７が実施される。これによってサンプリングレートが遅くなる。
【００７０】
一方、処理Ｓ１６において、上記異なる場合（Ｑｔ≠Ｑｂ、Ｎｏ）では、エンジンが１８０等分した角度だけ回転したと判断できるため、制御信号ｙを更新するべく、第１ないし第３ＳＲＣ部４３−１〜４３−３それぞれは、次のように処理を実施し、これによって適応フィルタ部４５およびフィルタ係数更新部４４は、次のように処理を実施する。
【００７１】
まず、第１ＳＲＣ部４３−１は、平均参照信号ｘ’をその時点の各値で確定し、この確定した平均参照信号ｘ’を適応フィルタ部４５へ出力する。一方、第２および第３ＳＲＣ部４３−２、４３−３は、平均濾波参照信号ｒ’および平均残差波信号ｅ’それぞれをその時点の各値で確定し、これら確定した平均濾波参照信号ｒ’および平均残差波信号ｅ’をフィルタ係数更新部４４へ出力する。フィルタ係数更新部４４は、これら確定した平均濾波参照信号ｒ’および平均残差波信号ｅ’の入力を受け付けると、これら確定した平均濾波参照信号ｒ’および平均残差波信号ｅ’の各ベクトルＲ’、Ｅ’を用いたＬＭＳアルゴリズムによってフィルタ係数ｈのベクトルＨを求める。そして、フィルタ係数更新部４４は、この求めたフィルタ係数ベクトルＨにおける各成分の平均値を求め、各成分からこの平均値を減算することによって直流成分を除去したフィルタ係数ベクトルＨを求め、この求めたフィルタ係数ベクトルＨを適応フィルタ部４５へ出力する。そして、適応フィルタ部４５は、前記確定した平均参照信号ｘ’およびフィルタ係数ベクトルＨを受け付けると、前記確定した平均参照信号ｘ’のベクトルＸ’とフィルタ係数ベクトルＨとを畳み込み演算（コンボリューション）することによって制御信号ｙを表すベクトル（制御信号ベクトルＹ）を求め、この求めた制御信号ｙを第２フィルタ部４１−２へ出力する。
【００７２】
そして、次の準備を実施するべく、第１ＳＲＣ４３−１は、それに入力された参照信号ｘをそのまま通過させ、この参照信号ｘを新たな平均参照信号ｘ’として平均参照信号ｘ’を更新する。同様に、第２ＳＲＣ４３−２は、それに入力された濾波参照信号ｒをそのまま通過させ、この濾波参照信号ｒを新たな平均濾波参照信号ｒとして平均濾波参照信号ｒを更新する。同様に、第３ＳＲＣ４３−１は、それに入力された残差波信号ｅをそのまま通過させ、この残差波信号ｅを新たな平均残差波信号ｅ’として平均残差波信号ｅ’を更新する。そして、次の処理Ｓ１７が実施される。
【００７３】
処理Ｓ１７において、適応フィルタ部４５によって上述のように生成された制御信号ｙは、消音波制御適応フィルタ部４の第２フィルタ部４１−２に入力され、第２フィルタ部４１−２によってノイズ成分が除去され、消音波生成部２のＤＡＣ部２３へ出力される。そして、消音波生成部２は、この制御信号ｙに基づいて消音波を生成し、制御点ＣＰに向けて消音波を放射する。
【００７４】
このような処理によって、サンプリングレート変換後は、タップ数１８０の適応フィルタ部４５に、４ｋＨｚでサンプリングされたエンジン１回転時の情報、すなわち基本周期がフィルタ長１８０にぴったりと一致する。
【００７５】
以上のように、本実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣでは、適応フィルタ部４５のフィルタ係数ｈｉを求める濾波参照信号ｒおよび残差波信号ｅとして、参照信号ｘの基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した濾波参照信号ｒおよび残差波信号ｅが用いられる。仮に、濾波参照信号ｒおよび残差波信号ｅそれぞれが前記フィルタ長を考慮せずに取り出されると、この取り出された濾波参照信号ｒおよび残差波信号ｅそれぞれには、１周期分に満たない波形が含まれ不連続となることになり、基本周波数およびその整数倍の周波数成分だけでなく他の周波数成分も含まれることになる。この結果、ＬＭＳアルゴリズムの演算において、本来、必要としない前記他の周波数成分も含めて収束演算が実行されることになり、収束時間が長くなってしまう。しかしながら、上述のように濾波参照信号ｒ、残差波信号ｅおよび参照信号ｘそれぞれが取り出されると、この取り出された濾波参照信号ｒおよび残差波信号ｅそれぞれには、１周期分に満たない波形が含まれずに、１周期またはその整数倍の波形のみが含まれ連続的な波形となる。この結果、収束演算が不必要に長くなることが無くなり、短くなる。したがって、本実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣおよびこれに実装されたフィードフォワード型能動騒音制御方法は、ＬＭＳ法の情報処理に同じ処理能力のハードウェアや同じフィルタ長が用いられる場合であっても、追従時間（ＬＭＳ法の収束時間）をより短縮できる。
【００７６】
また、本実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣでは、適応フィルタ部４５でフィルタリングする参照信号ｘとして、参照信号ｘの基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した参照信号ｘが用いられる。フィルタ係数ｈｉは、上述のように、参照信号ｘの基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するように取り出した濾波参照信号ｒおよび残差波信号ｅに基づいて求められるので、このように求めたフィルタ係数ｈｉと前記フィルタ長を考慮して取り出された参照信号ｘとは、同じ長さとなる。したがって、このようなフィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣは、このように求めたフィルタ係数ｈｉで、前記フィルタ長を考慮して取り出された参照信号をｘ、精度良くフィルタリングできる。
【００７７】
また、本実施形態におけるフィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣは、エンジンの回転速度に応じて、サンプリング部の一例としての第１ないし第３ＳＲＣ部４３−１〜４３−３のサンプリングレートを変更するという比較的簡単な手法で、略リアルタイムで参照信号ｘ、濾波参照信号ｒおよび残差波信号ｅそれぞれを参照信号ｘの基本周期または前記基本周期の整数倍の周期が適応フィルタ部４５のフィルタ長に一致するようにできる。本実施形態では、フィルタ長等分の１だけエンジンが回転するごとに、参照信号ｘ、濾波参照信号ｒおよび残差波信号ｅそれぞれを、サンプリングするように、前記サンプリングレートを変更するという比較的簡単な手法で、参照信号ｘ、濾波参照信号ｒおよび残差波信号ｅそれぞれを、参照信号ｘの基本周期または前記基本周期の整数倍の周期がフィルタ長に一致するようにできる。
【００７８】
次に、実施例と比較例との各結果について説明する。図７は、実施形態のフィードフォワード型能動騒音制御装置における追従時間（ＬＭＳ法の収束時間）を説明するための図である。図８は、比較例のフィードフォワード型能動騒音制御装置における追従時間（ＬＭＳ法の収束時間）を説明するための図である。図７（Ａ）および図８（Ａ）は、騒音波である原音の周波数の時間変化を示し、各横軸は、サンプル番号、すなわち、時間であり、各縦軸は、周波数である。図７（Ｂ）および図８（Ｂ）は、制御点ＣＰの左側における音波のパワーの時間変化を示し、各横軸は、サンプル番号、すなわち、時間であり、各縦軸は、パワーである。そして、図７（Ｃ）および図８（Ｃ）は、制御点ＣＰの右側における音波のパワーの時間変化を示し、各横軸は、サンプル番号、すなわち、時間であり、各縦軸は、パワーである。図７および図８において、実線は、能動騒音制御を実施しない場合（ＡＮＣ無し）を示し、破線は、能動騒音制御を実施した場合（ＡＮＣ有り）を示す。図７（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）において、ＡＮＣ有りおよびＡＮＣ無しを１台の建機で同時に実施できないので、実線同士が相互に関係し、破線同士が相互に関係する。同様に、図８（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）において、ＡＮＣ有りおよびＡＮＣ無しを１台の建機で同時に実施できないので、実線同士が相互に関係し、破線同士が相互に関係する。
【００７９】
実施例は、図３に示すフィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣを図１に示す建機に搭載したものである。比較例は、図３に示すフィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣから第１ないし第３ＳＲＣ部４３−１〜４３−３を除いた従来のフィードフォワード型能動騒音制御装置を図１に示す建機に搭載したものである。そして、建機をリリーフした場合において、能動騒音制御の効果が測定された。
【００８０】
実施例において、フィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣを稼動しない場合（ＡＮＣ無し）では、原音（騒音波）における周波数の時間変化は、図７（Ａ）の実線で示すように、リリーフの際に周波数は、定常状態の約１７．５Ｈｚから約１８．３Ｈｚまで一旦高くなった後に、定常状態の約１７．５Ｈｚまで下がり、そして、この定常状態の約１７．５Ｈｚから約１６．２Ｈｚまで一旦低くなった後に、定常状態の約１７．５Ｈｚまで上がって戻る、というプロファイルであった。このような周波数が時間変化する原音に対し、制御点ＣＰの左側における音波のパワーは、図７（Ｂ）の実線で示すように時間変化し、そして、制御点ＣＰの右側における音波のパワーは、図７（Ｃ）の実線で示すように時間変化した。これに対し、フィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣを稼動した場合（ＡＮＣ有り）では、原音（騒音波）における周波数の時間変化は、同一の建機（エンジン）であるので、図７（Ａ）の破線で示すように、上述の図７（Ａ）の実線で示すプロファイルと同様のプロファイルであった。このような周波数が時間変化する原音に対し、制御点ＣＰの左側における音波のパワーは、図７（Ｂ）の破線で示すように時間変化し、そして、制御点ＣＰの右側における音波のパワーは、図７（Ｃ）の破線で示すように時間変化した。フィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣにおける追従時間（ＬＭＳ法の収束時間）は、原音の周波数の変化によって騒音波の低減効果が失われた結果、制御点ＣＰでの音波のパワーが急激に増大した時点から、能動騒音制御によって騒音波が低減した時点までの時間であり、実施例の場合では図７（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、時間Ｔ１であった。
【００８１】
一方、比較例において、比較例のフィードフォワード型能動騒音制御装置を稼動しない場合（ＡＮＣ無し）では、原音（騒音波）における周波数の時間変化は、図８（Ａ）の実線で示すように、リリーフの際に周波数は、定常状態の約１７．５Ｈｚから約１８．１Ｈｚまで一旦高くなった後に、定常状態の約１７．５Ｈｚまで下がり、そして、この定常状態の約１７．５Ｈｚから約１６．８Ｈｚまで一旦低くなった後に、定常状態の約１７．５Ｈｚまで上がって戻る、というプロファイルであった。このような周波数が時間変化する原音に対し、制御点ＣＰの左側における音波のパワーは、図８（Ｂ）の実線で示すように時間変化し、そして、制御点ＣＰの右側における音波のパワーは、図８（Ｃ）の実線で示すように時間変化した。これに対し、比較例のフィードフォワード型能動騒音制御装置を稼動した場合（ＡＮＣ有り）では、原音（騒音波）における周波数の時間変化は、同一の建機（エンジン）であるので、図８（Ａ）の破線で示すように、上述の図８（Ａ）の実線で示すプロファイルと同様のプロファイルであった。このような周波数が時間変化する原音に対し、制御点ＣＰの左側における音波のパワーは、図８（Ｂ）の破線で示すように時間変化し、そして、制御点ＣＰの右側における音波のパワーは、図８（Ｃ）の破線で示すように時間変化した。フィードフォワード型能動騒音制御装置における追従時間（ＬＭＳ法の収束時間）は、比較例の場合では図８（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、時間Ｔ２であった。
【００８２】
図７に示す時間Ｔ１と図８に示す時間Ｔ２とを比較すると分かるように、実施例のフィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣにおける追従時間Ｔ１は、比較例のフィードフォワード型能動騒音制御装置における追従時間Ｔ２より短く、追従時間は、改善されている。
【００８３】
なお、上述の実施形態では、参照信号生成部１は、エンジンの回転状態を検出するロータリエンコーダを備え、その出力から騒音波の基本周波数を求めたが、これに限定されるものではない。例えば、参照信号生成部１は、エンジンの音を検出するマイクロフォンを備え、マイクロフォンの出力をフーリエ変換（例えば高速フーリエ変換）することによって騒音波のスペクトルを求めることによって騒音波の基本周波数を求めてもよい。
【００８４】
また、上述の実施形態では、フィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣは、１組の参照信号生成部１、消音波生成部２および残差波検出部３で構成されたが、これらの複数組で構成されてもよい。この場合も従来の理論によって、フィードフォワード型能動騒音制御装置ＡＮＣは、上述の実施形態と同様に構成できる。
【００８５】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【００８６】
ＡＮＣ  フィードフォワード型能動騒音制御装置
ＮＳ  騒音波源
ＨＳ  油圧ショベル
１  参照信号生成部
２  消音波生成部
３  残差波検出部
４  消音波制御適応フィルタ部
４３−１  第１ＳＲＣ部
４３−２  第２ＳＲＣ部
４３−３  第３ＳＲＣ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】
2015093611.tif 000007
【図６】
2015093611.tif 000008
【図７】
2015093611.tif 000009
【図８】
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