(57)【要約】【課題】エンジン回転数が急激に変化する場合にも制御対象音を効果的に低減できる能動型騒音低減装置及び能動型騒音低減方法を提供する。【解決手段】能動型騒音低減装置は、複数の次数成分に対応する複数の適応フィルターと、複数の適応フィルターから出力される次数成分を合成して制御信号を生成する加算部を有し、基準信号に基づいて制御信号を生成する適応フィルター部を備える。複数の適応フィルターは、それぞれ、基準信号の当該次数成分にフィルター係数を乗算して、制御信号の当該次数成分を生成する制御信号生成部と、フィルター係数を更新するフィルター係数更新部と、フィルター係数の更新量を制御するパラメーターを設定するステップサイズ設定部を有する。ステップサイズ設定部は、基準信号における次数成分ごとの周波数変動に基づいて、当該次数成分用のパラメーターを設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン等の騒音源から発生する周期性を有する制御対象音に対して、制御音を干渉させることにより、制御点における騒音を能動的に低減する能動型騒音低減装置であって、
前記制御対象音と相関のある、複数の次数成分を含む基準信号を生成する基準信号生成部と、
前記基準信号に基づいて制御信号を生成する適応フィルター部と、
前記制御信号に対応する制御音を出力する制御音出力部と、
前記制御点における前記制御対象音と前記制御音との干渉による残留騒音を集音し、前記残留騒音に対応する誤差信号を検出する誤差信号検出部と、を備え、
前記適応フィルター部は、前記複数の次数成分に対応する複数の適応フィルターと、前記複数の適応フィルターから出力される次数成分を合成して前記制御信号を生成する加算部と、を有し、
前記複数の適応フィルターは、それぞれ、
当該適応フィルターに入力される前記基準信号の次数成分に基づいて参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記基準信号の当該次数成分にフィルター係数を乗算して、前記制御信号の当該次数成分を生成する制御信号生成部と、
前記参照信号と前記誤差信号に基づいて、前記誤差信号が最小となるように前記フィルター係数を更新するフィルター係数更新部と、
前記フィルター係数の更新量を制御するステップサイズパラメーターを設定するステップサイズ設定部と、を有し、
前記ステップサイズ設定部は、前記基準信号における次数成分ごとの周波数変動に基づいて、当該次数成分用のステップサイズパラメーターを設定する、能動型騒音低減装置。
【請求項２】
前記ステップサイズ設定部は、前記基準信号における当該次数成分の周波数変動幅が大きくなるに従って、前記ステップサイズパラメーターを大きい値に設定する、請求項１に記載の能動型騒音低減装置。
【請求項３】
前記ステップサイズ設定部は、前記基準信号における当該次数成分の周波数変動幅が、所定のしきい値以上となった場合に、前記ステップサイズパラメーターを現在値よりも大きい値に設定する、請求項１又は２に記載の能動型騒音低減装置。
【請求項４】
前記ステップサイズ設定部は、前記所定のしきい値を複数有し、前記ステップサイズパラメーターを複数段階で設定する、請求項３に記載の能動型騒音低減装置。
【請求項５】
エンジン等の騒音源から発生する周期性を有する制御対象音に対して、制御音を干渉させることにより、制御点における騒音を能動的に低減する能動型騒音低減方法であって、
（Ａ）前記制御対象音と相関のある、複数の次数成分を含む基準信号を生成する工程と、
（Ｂ）前記基準信号に基づいて制御信号を生成する工程と、
（Ｃ）前記制御信号に対応する制御音を出力する工程と、
（Ｄ）前記制御点における前記制御対象音と前記制御音との干渉による残留騒音を集音し、前記残留騒音に対応する誤差信号を検出する工程と、を備え、
前記工程（Ｂ）は、
（Ｂ１）前記複数の次数成分ごとに前記制御信号の次数成分を生成する工程と、
（Ｂ２）前記次数成分を合成して前記制御信号を生成する工程と、を有し、
前記工程（Ｂ１）は、それぞれ、
（Ｂ１１）入力される前記基準信号の次数成分に基づいて参照信号を生成する工程と、
（Ｂ１２）前記基準信号の当該次数成分にフィルター係数を乗算して、前記制御信号の当該次数成分を生成する工程と、
（Ｂ１３）前記参照信号と前記誤差信号に基づいて、前記誤差信号が最小となるように前記フィルター係数を更新する工程と、
（Ｂ１４）前記フィルター係数の更新量を制御するステップサイズパラメーターを設定する工程と、を有し、
前記工程（Ｂ１４）は、前記基準信号における次数成分ごとの周波数変動に基づいて、当該次数成分用のステップサイズパラメーターを設定する、能動型騒音低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン振動に伴い車室内に発生するエンジンこもり音を能動的に低減する能動型騒音低減装置及び能動型騒音低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行中に車室内に発生するエンジンこもり音に対して、逆位相で、かつ等振幅の制御音を干渉させることで、エンジンこもり音を低減する能動型騒音低減装置が実用化されている。エンジンこもり音は、エンジンの振動が車体を介して伝達され、閉空間である車室が一定の条件下で共振を起こすことにより発生する放射音であり、エンジンの回転数に同期した顕著な周期性を有する。
【０００３】
能動型騒音低減装置は、エンジン振動の伝達系における伝達関数を自己適応させることにより、制御点に向けて出力すべき制御音の信号Ｙ（ｎ）（以下「制御信号Ｙ（ｎ）」と称する）を生成する適応フィルターを備えている。適応フィルターは、制御信号Ｙ（ｎ）を生成する制御信号生成部と、制御信号生成部のフィルター係数Ｗ（ｎ）を更新するフィルター係数更新部と、を有する。
【０００４】
フィードフォワード制御方式の適応フィルターにおいて、制御信号生成部は、例えばエンジンパルスに基づく基準信号Ｘ（ｎ）に、フィルター係数Ｗ（ｎ）を乗算して制御信号Ｙ（ｎ）を生成する。この制御信号Ｙ（ｎ）に対応する制御音が制御点に向けて出力される。また、フィルター係数更新部は、制御点に残留する残留騒音に対応する信号Ｅ（ｎ）（制御対象音と制御音の差分、以下「誤差信号Ｅ（ｎ）」と称する）と、参照信号Ｒ（ｎ）に基づいて、誤差信号Ｅ（ｎ）が小さくなるように、フィルター係数Ｗ（ｎ）を逐次更新する。フィルター係数更新部には、例えばＬＭＳアルゴリズム（ＬＭＳ：Least Mean Square）などの最適化アルゴリズムが適用される。
【０００５】
適応フィルターのタップ長が「１」である場合、すなわち１タップ適応フィルターの場合、時刻（ｎ＋１）におけるフィルター係数Ｗ（ｎ＋１）は、下式（１）で表される。式（１）において、μは、フィルター係数Ｗ（ｎ）の更新量、すなわち収束速度を制御するパラメーターであり、ステップサイズパラメーターと呼ばれる。ステップサイズパラメーターμが小さければ、収束精度は向上するが、収束速度は遅くなる。
Ｗ（ｎ＋１）＝Ｗ（ｎ）―μ・Ｅ（ｎ）・Ｒ（ｎ）  ・・・（１）
【０００６】
ところで、能動型騒音低減装置で用いられる基準信号Ｘ（ｎ）には、通常、エンジン回転数に相当する周波数（エンジン回転数［ｒｐｍ］／６０［ｓｅｃ］、以下「基本周波数」と称する。）の高次の周波数成分が含まれる。例えば、直列４気筒エンジンの場合、クランクシャフトが２回転する間に４回爆発するので、基本周波数の偶数倍の周波数成分、すなわち２Ｎ次成分（Ｎは正の整数）が、基準信号Ｘ（ｎ）の主要成分となる。つまり、基準信号Ｘ（ｎ）は、基本波となる２次成分と、高調波となる４次成分、６次成分、・・・とを含む。従来、制御信号Ｙ（ｎ）は、基準信号Ｘ（ｎ）に含まれる全ての次数成分に対して、同じフィルター係数Ｗ（ｎ）が乗算されることにより生成されている。
【０００７】
上述した能動型騒音低減装置においては、エンジン回転数が急激に変化した場合に、フィルター係数Ｗ（ｎ）の更新速度が追従できずにフィルター係数Ｗ（ｎ）が発散し、異常音を発生する虞がある。このような課題を解決する技術としては、例えば特許文献１、２がある。特許文献１には、エンジンの回転数及び回転状態に応じてステップサイズパラメーターμを設定することにより、加減速に伴うエンジン回転数の急激な変動にも追従でき、制御対象音を効果的に低減できる技術が開示されている。特許文献２には、エンジン回転数が急激に変動した場合に、適応フィルターからの制御音の出力を停止することにより、異常音の発生を防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２３０２８９号公報
【特許文献２】特許第４２１３６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、エンジンの回転数に応じて、すなわち基本周波数に応じてステップサイズパラメーターμが変更されるため、加減速時のようにエンジン回転数が急激に変化する場合に、高次の周波数成分（高調波成分）に対する追従性が低下する虞がある。例えば、基本波である２次成分の変動幅が２Ｈｚ以上となった場合にステップサイズパラメーターμが変更されるように、基本周波数ｆ０の変動幅のしきい値が１Ｈｚに設定されている場合、４次成分については変動幅が４Ｈｚ以上となるまで、８次成分については変動幅が８Ｈｚ以上となるまで、ステップサイズパラメーターμは変更されないことになる。このように、エンジン回転数が急激に変化する場合には、制御音による高調波成分の低減効果が低下する。
【００１０】
また、特許文献２に記載の技術は、制御音の追従性が低下することに伴う異常音の発生を防止するためのものであり、制御対象音を低減する効果は得られない。
【００１１】
本発明の目的は、加減速時のようにエンジン回転数が急激に変化する場合にも、エンジン振動に起因する制御対象音を効果的に低減できる能動型騒音低減装置及び能動型騒音低減方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一側面を反映した能動型騒音低減装置は、エンジン等の騒音源から発生する周期性を有する制御対象音に対して、制御音を干渉させることにより、制御点における騒音を能動的に低減する能動型騒音低減装置であって、
前記制御対象音と相関のある、複数の次数成分を含む基準信号を生成する基準信号生成部と、
前記基準信号に基づいて制御信号を生成する適応フィルター部と、
前記制御信号に対応する制御音を出力する制御音出力部と、
前記制御点における前記制御対象音と前記制御音との干渉による残留騒音を集音し、前記残留騒音に対応する誤差信号を検出する誤差信号検出部と、を備え、
前記適応フィルター部は、前記複数の次数成分に対応する複数の適応フィルターと、前記複数の適応フィルターから出力される次数成分を合成して前記制御信号を生成する加算部と、を有し、
前記複数の適応フィルターは、それぞれ、
当該適応フィルターに入力される前記基準信号の次数成分に基づいて参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記基準信号の当該次数成分にフィルター係数を乗算して、前記制御信号の当該次数成分を生成する制御信号生成部と、
前記参照信号と前記誤差信号に基づいて、前記誤差信号が最小となるように前記フィルター係数を更新するフィルター係数更新部と、
前記フィルター係数の更新量を制御するステップサイズパラメーターを設定するステップサイズ設定部と、を有し、
前記ステップサイズ設定部は、前記基準信号における次数成分ごとの周波数変動に基づいて、当該次数成分用のステップサイズパラメーターを設定することを特徴とする。
【００１３】
本発明の一側面を反映した能動型騒音低減方法は、エンジン等の騒音源から発生する周期性を有する制御対象音に対して、制御音を干渉させることにより、制御点における騒音を能動的に低減する能動型騒音低減方法であって、
（Ａ）前記制御対象音と相関のある、複数の次数成分を含む基準信号を生成する工程と、
（Ｂ）前記基準信号に基づいて制御信号を生成する工程と、
（Ｃ）前記制御信号に対応する制御音を出力する工程と、
（Ｄ）前記制御点における前記制御対象音と前記制御音との干渉による残留騒音を集音し、前記残留騒音に対応する誤差信号を検出する工程と、を備え、
前記工程(Ｂ)は、
（Ｂ１）前記複数の次数成分ごとに前記制御信号の次数成分を生成する工程と、
（Ｂ２）前記次数成分を合成して前記制御信号を生成する工程と、を有し、
前記工程（Ｂ１）は、それぞれ、
（Ｂ１１）入力される前記基準信号の次数成分に基づいて参照信号を生成する工程と、
（Ｂ１２）前記基準信号の当該次数成分にフィルター係数を乗算して、前記制御信号の当該次数成分を生成する工程と、
（Ｂ１３）前記参照信号と前記誤差信号に基づいて、前記誤差信号が最小となるように前記フィルター係数を更新する工程と、
（Ｂ１４）前記フィルター係数の更新量を制御するステップサイズパラメーターを設定する工程と、を有し、
前記工程(Ｂ１４)は、前記基準信号における次数成分ごとの周波数変動に基づいて、当該次数成分用のステップサイズパラメーターを設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、制御対象音の次数成分ごとにステップサイズパラメーターが適切に設定され、設定されたステップサイズパラメーターを用いてフィルター係数が算出されるので、加減速時のようにエンジン回転数が急激に変化する場合においても、次数成分ごとに追従性が確保される。したがって、エンジン振動に起因する制御対象音の全次数成分（特に高次の周波数成分）に対して安定した低減効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態に係る能動型騒音低減装置を示す図である。
【図２】適応フィルターの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、実施の形態に係る能動型騒音低減装置１を示す図である。能動型騒音低減装置１は、エンジンを駆動源として備える車両に搭載される。能動型騒音低減装置１は、エンジンが振動することにより車室内に発生するエンジンこもり音（制御対象音）に対して、逆位相で、かつ等振幅の制御音を干渉させることで、エンジンこもり音を低減する。
【００１７】
図１に示すように、能動型騒音低減装置１は、回転数取得部１０、基準信号生成部２０、適応フィルター部３０、制御音出力部４０、及び誤差信号検出部５０等を備える。
【００１８】
回転数取得部１０は、エンジンの回転に同期したエンジンパルスに基づいてエンジン回転数を取得する。エンジンパルスは、例えば、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサー（図示略）から入力される。回転数取得部１０は、エンジン回転数を示す回転数情報ＲＰＭを、基準信号生成部２０及び適応フィルター部３０に出力する。
【００１９】
基準信号生成部２０は、回転数取得部１０からの回転数情報ＲＰＭに基づいて、エンジン振動の周波数ｆ０（基本周波数）を算出し、制御対象音と相関のある基準信号Ｘ（ｎ）を生成する。基準信号Ｘ（ｎ）は、例えばｓｉｎ成分及びｃｏｓ成分を有し、複数の次数成分を含む。以下において、基準信号Ｘ（ｎ）のｋ次成分をＸｋ（ｎ）で表す。
【００２０】
直列４気筒エンジンの場合、クランクシャフトが２回転する間に４回爆発するので、基本周波数ｆ０の偶数倍の周波数成分、すなわち２Ｎ次成分（Ｎは正の整数）が、基準信号Ｘ（ｎ）の主要成分となる。ここでは、制御対象音に含まれる２次成分（基本波成分）と、４次成分及び８次成分（高調波成分）を制御対象とする。すなわち、基準信号生成部２０は、２次成分Ｘ２（ｎ）、４次成分Ｘ４（ｎ）、８次成分Ｘ８（ｎ）を含む基準信号Ｘ（ｎ）生成し、適応フィルター部３０に出力する。
【００２１】
例えば、直列４気筒エンジンにおいて、エンジンの回転数が２４００ｒｐｍである場合、基本周波数ｆ０は４０Ｈｚとなる。このとき、基準信号Ｘ（ｎ）の２次成分Ｘ２（ｎ）、４次成分Ｘ４（ｎ）、８次成分Ｘ８（ｎ）の周波数ｆ２、ｆ４、ｆ８は、８０Ｈｚ、１６０Ｈｚ、３２０Ｈｚとなる。
【００２２】
適応フィルター部３０は、基準信号Ｘ（ｎ）に基づいて制御信号Ｙ（ｎ）を生成する。制御信号Ｙ（ｎ）は、車室内に発生するエンジンこもり音を相殺するための制御音に対応する信号である。
【００２３】
適応フィルター部３０は、２次成分用の適応フィルター３１、４次成分用の適応フィルター３２、８次成分用の適応フィルター３３、及び加算部３４を有する。すなわち、制御対象となる次数成分ごとに、適応フィルターが設けられている。
【００２４】
適応フィルター３１〜３３は、それぞれ、制御信号Ｙ（ｎ）の２次成分Ｙ２（ｎ）、４次成分Ｙ４（ｎ）、８次成分Ｙ８（ｎ）を生成し、加算部３４に出力する。適応フィルター３１〜３３は、例えば、タップ長が「１」である１タップ適応フィルターで構成される。適応フィルター部３０の詳細については、後述する。
【００２５】
加算部３４は、適応フィルター３１〜３３から出力される次数成分Ｙ２（ｎ）、Ｙ４（ｎ）、Ｙ８（ｎ）を合成して、制御信号Ｙ（ｎ）を生成し、制御音出力部４０に出力する。
【００２６】
制御音出力部４０は、車室内の所定位置（例えば後部座席の背後）に配置されるスピーカーを有する。制御音出力部４０は、ＤＡコンバーター（図示略）によって制御信号Ｙ（ｎ）をアナログ信号に変換して、スピーカーから制御音を出力する。制御音出力部４０から出力された制御音は、伝達特性Ｃの伝達系（二次経路）を伝達して制御点に到達する。制御点において、一次経路を伝達してきた制御対象音と二次経路を伝達してきた制御音が干渉することにより、制御対象音が消音される。
【００２７】
誤差信号検出部５０は、制御点近傍（例えば車室中央の天井部）に配置されるマイクロフォンを有する。誤差信号検出部５０は、制御音によって消音されずに残留する残留騒音をマイクロフォンで集音して、残留騒音に対応する誤差信号Ｅ（ｎ）を適応フィルター部３０に出力する。誤差信号Ｅ（ｎ）は、適応フィルター部３０において、フィルター係数Ｗ（ｎ）を更新する際に利用される。
【００２８】
図２は、適応フィルター３１〜３３の構成を示す図である。図２において、信号を示す符号の添え字「ｋ」は、ｋ次成分用の信号であることを示す。本実施の形態では、ｋ＝２、４、８である。
【００２９】
図２に示すように、適応フィルター３１〜３３は、制御信号生成部３０１、フィルター係数更新部３０２、参照信号生成部３０３、ステップサイズ設定部３０４、及び周波数変動検出部３０５を有する。
【００３０】
制御信号生成部３０１は、基準信号Ｘ（ｎ）のｋ次成分Ｘｋ（ｎ）にフィルター係数Ｗｋ（ｎ）を乗算して、制御信号Ｙ（ｎ）のｋ次成分Ｙｋ（ｎ）を生成する。時刻（ｎ＋１）におけるｋ次成分用のフィルター係数Ｗｋ（ｎ＋１）は、下式（２）で表される。
Ｗｋ（ｎ＋１）＝Ｗｋ（ｎ）―μｋ・Ｅ（ｎ）・Ｒｋ（ｎ）  ・・・（２）
【００３１】
このように、本実施の形態では、次数成分ごとにステップサイズパラメーターμｋが設定され、フィルター係数Ｗｋ（ｎ）が算出される。制御信号生成部３０１から出力される次数成分Ｙｋ（ｎ）は、加算部３４において合成され、制御信号Ｙ（ｎ）として出力される。
【００３２】
フィルター係数更新部３０２は、参照信号Ｒｋ（ｎ）と誤差信号Ｅ（ｎ）に基づいて、誤差信号Ｅ（ｎ）が最小となるようにフィルター係数Ｗｋ（ｎ）を逐次更新する。フィルター係数更新部３０２における適応アルゴリズムには、例えば、最急降下法の一種であるＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズム等を適用できる。フィルター係数Ｗｋ（ｎ）は、再帰的に誤差信号Ｅ（ｎ）が小さくなるように、言い換えれば制御点での残留騒音が減少するように最適値に収束する。
【００３３】
参照信号生成部３０３は、基準信号Ｘ（ｎ）のｋ次成分Ｘｋ（ｎ）に基づいて参照信号Ｒｋ（ｎ）を生成する。参照信号Ｒｋ（ｎ）には、例えば制御音の伝達系の伝達特性Ｃを模擬した伝達特性Ｃ＾（二次経路モデル）により、基準信号Ｘ（ｎ）を補正した信号が用いられる（いわゆるＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ  ＬＭＳアルゴリズム）。
【００３４】
周波数変動検出部３０５は、回転数取得部１０からの回転数情報ＲＰＭに基づいて、ｋ次成分の周波数変動幅Δｆｋを検出する。
【００３５】
ステップサイズ設定部３０４は、フィルター係数Ｗｋ（ｎ）の更新量を制御するステップサイズパラメーターμｋを設定する。ステップサイズ設定部３０４は、基準信号Ｘ（ｎ）におけるｋ次成分Ｘｋ（ｎ）の周波数変動に基づいて、ｋ次成分用のステップサイズパラメーターμｋを設定する。
【００３６】
ステップサイズ設定部３０４は、基準信号Ｘ（ｎ）におけるｋ次成分Ｘｋ（ｎ）の周波数変動幅が大きくなるに従って、ステップサイズパラメーターμｋを大きい値に設定する。これにより、エンジン回転数が急変動する場合に、ステップサイズパラメーターμｋが大きく設定され、追従速度が速くなる。
【００３７】
具体的には、ステップサイズ設定部３０４は、基準信号Ｘ（ｎ）におけるｋ次成分Ｘｋ（ｎ）の周波数変動幅が、所定のしきい値以上となった場合に、ステップサイズパラメーターμｋを現在値よりも大きい値に設定する。さらに、ステップサイズ設定部３０４は、所定のしきい値を複数有し、ステップサイズパラメーターμｋを複数段階で設定するようにしてもよい。
【００３８】
ステップサイズ設定部３０４は、例えば表１に従ってステップサイズパラメーターμｋを設定する。すなわち、表１に従うと、いずれの次数成分も周波数変動幅Δｆｋが２Ｈｚ以上となった場合に、ステップサイズパラメーターμｋは、現在値の２倍に設定される。このとき、フィルター係数Ｗｋ（ｎ）は＋６ｄＢとなり、更新量が大きく、追従速度が速くなる。また、いずれの次数成分も周波数変動幅Δｆｋが４Ｈｚ以上となった場合に、ステップサイズパラメーターμｋは、現在値の３倍に設定される。このとき、フィルター係数Ｗｋ（ｎ）は＋９ｄＢとなり、更新量はさらに大きく、追従速度はさらに速くなる。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
例えば、直列４気筒エンジンにおいて、エンジンの回転数が２４００ｒｐｍから２４３０ｒｐｍに変動した場合、基本周波数ｆ０の変動幅Δｆ０は０．５Ｈｚとなる。このとき、２次成分、４次成分、８次成分の周波数変動幅Δｆ２、Δｆ４、Δｆ８は、１Ｈｚ、２Ｈｚ、４Ｈｚとなる。表１に従うと、２次成分用のステップサイズパラメーターμ２は現在値のまま保持され、４次成分用のステップサイズパラメーターμ４は現在値の２倍に設定され、８次成分用のステップサイズパラメーターμ８は現在値の３倍に設定される。次数成分ごとに、設定されたステップサイズパラメーターμｋを用いてフィルター係数Ｗｋ（ｎ）が算出されるので、追従性が確保される。
【００４１】
なお、表１では、ステップサイズパラメーターμｋを変更するか否かを判定するためのしきい値として、全次数成分について同じ値を用いているが、次数成分ごとに異なるしきい値を用いてもよい。
【００４２】
このように、実施の形態に係る能動型騒音低減装置１は、エンジン等の騒音源から発生する周期性を有する制御対象音に対して、制御音を干渉させることにより、制御点における騒音を能動的に低減する。能動型騒音低減装置１は、制御対象音と相関のある、複数の次数成分Ｘｋ（ｎ）を含む基準信号Ｘ（ｎ）を生成する基準信号生成部２０と、基準信号Ｘ（ｎ）に基づいて制御信号Ｙ（ｎ）を生成する適応フィルター部３０と、制御信号Ｙ（ｎ）に対応する制御音を出力する制御音出力部４０と、制御点における制御対象音と制御音との干渉による残留騒音を集音し、残留騒音に対応する誤差信号Ｅ（ｎ）を検出する誤差信号検出部５０と、を備える。適応フィルター部３０は、複数の次数成分Ｘｋ（ｎ）に対応する複数の適応フィルター３１〜３３と、複数の適応フィルター３１〜３３から出力される次数成分Ｙｋ（ｎ）を合成して制御信号Ｙ（ｎ）を生成する加算部３４と、を有する。さらに、能動型騒音低減装置１において、複数の適応フィルター３１〜３３は、それぞれ、当該適応フィルターに入力される基準信号Ｘ（ｎ）の次数成分Ｘｋ（ｎ）に基づいて参照信号Ｒｋ（ｎ）を生成する参照信号生成部３０３と、基準信号Ｘ（ｎ）の当該次数成分Ｘｋ（ｎ）にフィルター係数Ｗｋ（ｎ）を乗算して、制御信号Ｙ（ｎ）の当該次数成分Ｙｋ（ｎ）を生成する制御信号生成部３０１と、参照信号Ｒｋ（ｎ）と誤差信号Ｅ（ｎ）に基づいて、誤差信号Ｅ（ｎ）が最小となるようにフィルター係数Ｗｋ（ｎ）を更新するフィルター係数更新部３０２と、フィルター係数Ｗｋ（ｎ）の更新量を制御するステップサイズパラメーターμｋを設定するステップサイズ設定部３０４と、を有する。そして、ステップサイズ設定部３０４は、基準信号Ｘ（ｎ）における次数成分Ｘｋ（ｎ）ごとの周波数変動Δｆｋに基づいて、当該次数成分用のステップサイズパラメーターμｋを設定する。
【００４３】
また、実施の形態に係る能動型騒音低減方法は、以下の工程を含み、エンジン等の騒音源から発生する周期性を有する制御対象音に対して、制御音を干渉させることにより、制御点における騒音を能動的に低減する。すなわち、能動型騒音低減方法は、（Ａ）制御対象音と相関のある、複数の次数成分を含む基準信号Ｘ（ｎ）を生成する工程と、（Ｂ）基準信号Ｘ（ｎ）に基づいて制御信号Ｙ（ｎ）を生成する工程と、（Ｃ）制御信号Ｙ（ｎ）に対応する制御音を出力する工程と、（Ｄ）制御点における制御対象音と制御音との干渉による残留騒音を集音し、残留騒音に対応する誤差信号Ｅ（ｎ）を検出する工程と、を備える。工程（Ｂ）は、（Ｂ１）複数の次数成分ｋごとに制御信号Ｙ（ｎ）の次数成分Ｙｋ（ｎ）を生成する工程と、（Ｂ２）次数成分Ｙｋ（ｎ）を合成して制御信号Ｙ（ｎ）を生成する工程と、を有する。さらに、工程（Ｂ１）は、それぞれ、（Ｂ１１）入力される基準信号Ｘ（ｎ）の次数成分ｋに基づいて参照信号Ｒｋ（ｎ）を生成する工程と、（Ｂ１２）基準信号Ｘ（ｎ）の当該次数成分Ｘｋ（ｎ）にフィルター係数Ｗｋ（ｎ）を乗算して、制御信号Ｙ（ｎ）の当該次数成分Ｙｋ（ｎ）を生成する工程と、（Ｂ１３）参照信号Ｒｋ（ｎ）と誤差信号Ｒ（ｎ）に基づいて、誤差信号Ｒ（ｎ）が最小となるようにフィルター係数Ｗｋ（ｎ）を更新する工程と、（Ｂ１４）フィルター係数Ｗｋ（ｎ）の更新量を制御するステップサイズパラメーターμｋを設定する工程と、を有する。そして、工程（Ｂ１４）は、基準信号Ｘ（ｎ）における次数成分Ｘｋ（ｎ）ごとの周波数変動Δｆｋに基づいて、当該次数成分用のステップサイズパラメーターμｋを設定する。
【００４４】
実施の形態に係る能動型騒音低減装置１及び能動型騒音低減方法によれば、制御対象音の次数成分ごとにステップサイズパラメーターμｋが適切に設定され、設定されたステップサイズパラメーターμｋを用いてフィルター係数Ｗｋ（ｎ）が算出されるので、加減速時のようにエンジン回転数が急激に変化する場合においても、次数成分ごとに追従性が確保される。したがって、エンジン振動に起因する制御対象音の全次数成分（特に高次の周波数成分）に対して安定した低減効果が得られる。
【００４５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００４６】
例えば、実施の形態では、次数成分ごとに周波数変動幅Δｆｋを算出し、周波数変動幅Δｆｋとしきい値を比較することによりステップサイズパラメーターμｋを変更するか否かを判定しているが、回転数変動ΔＲＰＭに基づいて判定してもよい。この場合、表２に示すように、表１の周波数変動幅のしきい値を回転数に換算したしきい値が用いられる。また、図２における周波数変動検出部３０５を省略することができる。この場合も、しきい値としてエンジン回転数を利用しているに過ぎず、次数成分ごとに周波数変動に基づいてステップサイズパラメーターμｋが設定されていることに他ならない。
【００４７】
【表２】
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【００４８】
また例えば、ステップサイズ変更係数（比例定数）を設定し、周波数変動幅に対してシームレスにステップサイズパラメーターμｋを算出するようにしてもよい。
【００４９】
さらに、適応フィルター部３０は、誤差信号Ｅ（ｎ）を安定化する安定化部を備えてもよい。安定化部は、例えば制御音の伝達系の伝達特性Ｃを模擬した伝達特性Ｃ＾（二次経路モデル）により、制御信号Ｙ（ｎ）を補正した信号を生成し、これを誤差信号Ｅ（ｎ）と合成する。これにより、制御点における騒音が制御対象音以外の外的要因に起因する騒音を含む場合に、安定性を向上することができる。
【００５０】
さらに、適応フィルター部３０は、フィルター係数更新部３０２とは別に、基準信号Ｘ（ｎ）と制御信号Ｙ（ｎ）に基づいてフィルター係数を更新する第２のフィルター係数更新部を備えてもよい。
【００５１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、エンジン振動に伴い車室内に発生するエンジンこもり音を能動的に低減する能動型騒音低減装置及び能動型騒音低減方法に好適である。
【符号の説明】
【００５３】
１  能動型騒音低減装置
１０  回転数取得部
２０  基準信号生成部
３０  適応フィルター部
３１、３２、３３  適応フィルター
３４  加算部
４０  制御音出力部
５０  誤差信号検出部
３０１  制御信号生成部
３０２  フィルター係数更新部
３０３  参照信号生成部
３０４  ステップサイズ設定部
３０５  周波数変動検出部
【図１】
2017197021.tif 000005
【図２】
2017197021.tif 000006