(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音源が発する騒音と干渉する制御音を発生可能な制御音源と、前記騒音源の騒音発生状態を検出し基準信号として出力する基準信号生成手段と、前記干渉後の騒音を検出し残留騒音信号として出力する残留騒音検出手段と、前記基準信号及び前記残留騒音信号に基づき前記制御音源及び前記残留騒音検出手段間の伝達関数を含む制御アルゴリズムを用いて前記騒音が低減するように前記制御音源を駆動する能動制御手段と、所定の周波数領域内から選択した周波数の同定信号を前記騒音源に出力してこれに応答して入力される前記残留騒音信号に基づいて前記伝達関数を同定する伝達関数同定手段とを備えている能動型騒音制御装置において、前記伝達関数同定手段は、予め得ている制御系伝達特性に関する情報に基づいて、前記所定の周波数領域内の各周波数に対応する残留騒音信号間でその振幅を相互に同一レベルにする振幅を有した前記同定信号を出力することを特徴とする能動型騒音制御装置。
【請求項２】
前記制御系伝達特性に関する情報は、実験又は以前の伝達関数の同定により得た制御系伝達特性の情報であることを特徴とする請求項１記載の能動型騒音制御装置。
【請求項３】
前記制御系伝達特性に関する情報は、前記制御音源の駆動特性に関する情報であることを特徴とする請求項１記載の能動型騒音制御装置。
【請求項４】
前記伝達関数同定手段は、前記残留騒音信号を読み込む残留騒音信号読み込み手段を備えており、前記制御系伝達特性に関する情報は、残留騒音信号読み込み手段の駆動特性に関する情報であることを特徴とする請求項１記載の能動型騒音制御装置。
【請求項５】
振動源が発する振動と干渉する制御振動を発生可能な制御振動源と、前記振動源の振動発生状態を検出し基準信号として出力する基準信号生成手段と、前記干渉後の振動を検出し残留振動信号として出力する残留振動検出手段と、前記基準信号及び前記残留振動信号に基づき前記制御振動源及び前記残留振動検出手段間の伝達関数を含む制御アルゴリズムを用いて前記振動が低減するように前記制御振動源を駆動する能動制御手段と、所定の周波数領域内から選択した周波数の同定信号を前記振動源に出力してこれに応答して入力される前記残留振動信号に基づいて前記伝達関数を同定する伝達関数同定手段とを備えている能動型振動制御装置において、前記伝達関数同定手段は、予め得ている制御系伝達特性に関する情報に基づいて、前記所定の周波数領域内の各周波数に対応する残留振動信号間でその振幅を相互に同一レベルにする振幅を有した前記同定信号を出力することを特徴とする能動型振動制御装置。
【請求項６】
前記制御系伝達特性に関する情報は、実験又は以前の伝達関数の同定により得た制御系伝達特性の情報であることを特徴とする請求項５記載の能動型振動制御装置。
【請求項７】
前記制御系伝達特性に関する情報は、前記制御振動源の駆動特性に関する情報であることを特徴とする請求項5記載の能動型振動制御装置。
【請求項８】
前記伝達関数同定手段は、前記残留振動信号を読み込む残留振動信号読み込み手段を備えており、前記制御系伝達特性に関する情報は、残留振動信号読み込み手段の駆動特性に関する情報であることを特徴とする請求項５記載の能動型振動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、制御音或いは制御振動を干渉させることにより、騒音や振動の低減を図る能動型騒音制御装置及び能動型振動制御装置に関し、特に、制御音源或いは制御振動源を駆動させるための制御アルゴリズムが、制御音源或いは制御振動源と騒音或いは残留振動を検出する手段との間の伝達関数を含むものにおいて、その伝達関数の同定処理を行うことができる能動型騒音制御装置及び能動型振動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
制御振動源と残留振動を検出する手段との間の伝達関数は、その能動型振動制御装置の適用対象装置、適用対象設備毎の特性バラツキによって微妙に異なるし、また、適用対象装置等の使用に伴う特性変化等によって当初の状態からは変化してしまう可能性があるため、高精度の振動低減制御を実行するためには、能動型振動制御装置を適用対象装置に組み込んだ後に伝達関数を同定したり、適用対象装置の定期検査毎に伝達関数を同定することが望ましい。このようなことは、騒音を低減するための能動型騒音制御装置についても同様に言える。
【０００３】
このような伝達関数の同定を可能にする先行技術として、制御振動源からインパルス信号に応じた同定信号を発生させ、その応答を残留振動を検出する手段で計測することにより、能動型振動制御装置等の制御アルゴリズムに必要な伝達関数を同定する技術がある。
また、このような技術には、例えば、特開平５−２６５４６８号公報に開示されているように、制御対象空間の暗振動の特性に応じて使用する同定音の特性を決定している技術がある。すなわち、同定音の周波数を、暗振動の周波数特性と相似系になるような所定の周波数にして、さらに、その振幅レベルを、制御系同定を行うための制御対象空間の暗振動レベルに対応して小さくし、このように決定した同定音により伝達関数を同定するという技術である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、制御対象空間の暗振動と相似形の振幅特性を持つ同定音を用いる構成では、アタチュエータから発した同定音をセンサで検出した信号（誤差信号）の特性は、暗振動の振幅特性と制御対象空間の振幅特性とが掛け合わされた特性になる。すなわち、暗振動の振幅特性と制御対象空間の振幅特性の双方が小さい周波数領域では、検出される誤差信号のレベルはより小さくなり、逆に暗振動の振幅特性と制御対象空間の振幅特性の双方が大きい周波数領域では同定音レベルはより大きくなる。
【０００５】
しかし、誤差信号の伝達ゲインの大きい領域と小さい領域では、その信号レベルの格差が大きくなり、そのため伝達ゲインの大きい領域に対し、小さい領域では同定に時間が必要になったり、同定精度が低くなったりする。さらには、同定音の周波数を変化させていく場合に、その同定処理における周波数変化の追従性が低下してしまう。このように種々の問題が発生してしまう。
そこで、本発明は、このような従来の技術が有する未解決の問題に着目してなされるものであって、周波数全般について同定処理を精度よく行うことができる能動型騒音制御装置及び能動型振動制振装置の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述の問題を解決するために、請求項１記載の発明に係る能動型騒音制御装置は、騒音源が発する騒音と干渉する制御音を発生可能な制御音源と、前記騒音源の騒音発生状態を検出し基準信号として出力する基準信号生成手段と、前記干渉後の騒音を検出し残留騒音信号として出力する残留騒音検出手段と、前記基準信号及び前記残留騒音信号に基づき前記制御音源及び前記残留騒音検出手段間の伝達関数を含む制御アルゴリズムを用いて前記騒音が低減するように前記制御音源を駆動する能動制御手段と、所定の周波数領域内から選択した周波数の同定信号を前記騒音源に出力してこれに応答して入力される前記残留騒音信号に基づいて前記伝達関数を同定する伝達関数同定手段とを備えている能動型騒音制御装置において、前記伝達関数同定手段は、予め得ている制御系伝達特性に関する情報に基づいて、前記所定の周波数領域内の各周波数に対応する残留騒音信号間でその振幅を相互に同一レベルにする振幅を有した前記同定信号を出力することを特徴としている。
【００１０】
制御系伝達特性と残留騒音信号の振幅とは、逆特性の関係にあり、このような振幅調整情報に基づいて、同定信号の振幅を、制御系伝達特性の逆特性にしている。
また、請求項２記載の発明に係る能動型騒音制御装置は、請求項１記載の発明に係る能動型騒音制御装置において、前記制御系伝達特性に関する情報が、実験又は以前の伝達関数の同定により得た制御系伝達特性の情報であることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３記載の発明に係る能動型騒音制御装置は、請求項１記載の発明に係る能動型騒音制御装置において、前記制御系伝達特性に関する情報が、前記制御音源の駆動特性に関する情報であることを特徴としている。
また、請求項４記載の発明に係る能動型騒音制御装置は、請求項１記載の発明に係る能動型騒音制御装置において、前記伝達関数同定手段が、前記残留騒音信号を読み込む残留騒音信号読み込む手段を備えており、前記制御系伝達特性に関する情報が、残留騒音信号読み込む手段の駆動特性に関する情報であることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項５記載の発明に係る能動型振動制御装置は、振動源が発する振動と干渉する制御振動を発生可能な制御振動源と、前記振動源の振動発生状態を検出し基準信号として出力する基準信号生成手段と、前記干渉後の振動を検出し残留振動信号として出力する残留振動検出手段と、前記基準信号及び前記残留振動信号に基づき前記制御振動源及び前記残留振動検出手段間の伝達関数を含む制御アルゴリズムを用いて前記振動が低減するように前記制御振動源を駆動する能動制御手段と、所定の周波数領域内から選択した周波数の同定信号を前記振動源に出力してこれに応答して入力される前記残留振動信号に基づいて前記伝達関数を同定する伝達関数同定手段とを備えている能動型振動制御装置において、前記伝達関数同定手段は、予め得ている制御系伝達特性に関する情報に基づいて、前記所定の周波数領域内の各周波数に対応する残留振動信号間でその振幅を相互に同一レベルにする振幅を有した前記同定信号を出力することを特徴としている。
【００１６】
制御系伝達特性と残留振動信号の振幅とは、逆特性の関係にあり、このような振幅調整情報に基づいて、同定信号の振幅を、制御系伝達特性の逆特性にしている。
また、請求項６記載の発明に係る能動型振動制御装置は、請求項５記載の発明に係る能動型振動制御装置において、前記制御系伝達特性に関する情報が、実験又は以前の伝達関数の同定により得た制御系伝達特性の情報であることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項７記載の発明に係る能動型振動制御装置は、請求項５記載の発明に係る能動型振動制御装置において、前記制御系伝達特性に関する情報が、前記制御振動源の駆動特性に関する情報であることを特徴としている。
また、請求項８記載の発明に係る能動型振動制御装置は、請求項５記載の発明に係る能動型振動制御装置において、前記伝達関数同定手段が、前記残留振動信号を読み込む残留振動信号読み込む手段を備えており、前記制御系伝達特性に関する情報が、残留振動信号読み込む手段の駆動特性に関する情報であることを特徴としている。
【００１８】
この請求項１及び５記載の発明にあっては、予め得ている制御系伝達特性に関する情報に基づいて、各周波数に対応する残留騒音信号間又は残留振動信号間でその振幅を相互に同一レベルにする振幅を有した前記同定信号を出力しており、結果、所定の周波数領域内の周波数に対応される残留騒音信号や残留振動信号の振幅が相互に同一レベルに保たれるようになる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、所定の周波数領域内の周波数に対応される残留騒音信号や残留振動信号の振幅が相互に同一レベルに保たれるので、同定したい周波数領域全般で精度よく伝達関数の同定を行うことができる。また、予め得ている制御系伝達特性に関する情報に基づいて、前記同定信号の振幅を調整しており、伝達関数の同定精度を高めることができる。
また、請求項３、４、７及び８記載の発明によれば、制御系の伝達特性に影響するデバイスの駆動特性に基づいて、同定信号を調整することができるようになる。例えば、デバイスの組み合わせが異なる場合でも、デバイスの駆動特性から同定信号の調整のための情報を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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。
第１の実施の形態は、車両用能動型振動制御装置に本発明を適用したものである。例えば、車両は、エンジンとモータとの出力を切り替えて駆動力とする、いわゆるハイブリッドカーとして構成されている。この車両には、図１に示すように、制御装置１、モータジェネレータコントロールユニット（ＭＧ  ＣＵ、以下、モータコントロールユニットと称す。）２、モータジェネレータ（ＭＧ）３、エンジン４、回転変動計測器５、バッテリ７及びハイブリッド駆動用のコントロールユニット（ＨＥＶ  ＣＵ）８を備えている。制御装置１が車両用能動型振動制御装置を構成している。
【００２１】
このような車両は、モータにより駆動力を得る場合には、ハイブリッド駆動用のコントロールユニット８がモータコントロールユニット２によりモータジェネレータ３を駆動する。このとき、電力は、バッテリ７から供給される。また、ハイブリッド駆動部分は、エンジン４により駆動力を得る場合には、通常、休止し、或いはバッテリ７の回生（充電）を行っている。本発明では、このハイブリッド駆動部分を利用し、エンジン４により駆動を得ている場合において、エンジン４基因の振動の低減を図っている。
【００２２】
制御装置１は、具体的には、図２に示すように、伝達関数フィルタ（図中のブロックＣ＾）１１、ＬＭＳ処理部１２及び適応ディジタルフィルタ（図中のブロックＷ）１３を備えている。
適応ディジタルフィルタ１３は、可変のフィルタ係数Ｗｉ（ｉ＝０，１，２，…，Ｉ−１：Ｉはタップ数）を有している。この適応ディジタルフィルタ１３は、基準信号ｘを入力された時点から所定のサンプリング・クロックの間隔で畳み込み処理して、その結果としてのフィルタ係数Ｗｉを順番に、位相及び振幅が調整された制御信号ｙとして出力している。
【００２３】
伝達関数フィルタ１１は、基準信号ｘを畳み込み演算によって参照信号ｒを生成して、この参照信号ｒをＬＭＳ処理部１２に出力する。この伝達関数フィルタ１１は、制御信号ｙが制御装置１から出力され、さらに制御振動としてエンジン４を経由して誤差信号ｅとして制御装置１に戻ってくるまでの経路の伝達関数Ｃをディジタルフィルタとして表現したものである。
なお、ここで、基準信号ｘについては、エンジン４の振動に同期した信号になっている。すなわち、エンジン４における主な振動であるアイドル振動やこもり音振動は、例えばレシプロ４気筒エンジンの場合、エンジン回転２次成分のエンジン振動が車体に伝達されることが主な原因であるから、そのエンジン回転２次成分に同期して制御信号ｙを生成し出力すれば、振動の低減が可能となる。このようなことから、基準信号ｘがエンジン４の振動に同期している。
【００２４】
具体的には、エンジン４のクランク軸の回転に同期した（例えば、レシプロ４気筒エンジンの場合には、クランク軸が１８０度回転する度に一つの）インパルス信号を生成し基準信号ｘとして出力するパルス信号生成器１４を備えており、このパルス信号生成器１４により、その基準信号ｘが、エンジン４における振動の発生状態を表す信号として制御装置１に供給されるようになっている。
ＬＭＳ処理部１２は、参照信号ｒ及び誤差信号ｅに基づいて前記適応ディジタルフィルタ１３のフィルタ係数Ｗｉを適宜更新している。このＬＭＳ処理部１２は、誤差信号ｅとを用いてＬＭＳアルゴリズムにより、誤差信号ｅが最小となるように適応ディジタルフィルタ１３のフィルタ係数Ｗを更新している。具体的には、ＬＭＳ処理部１２は、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムに従う下記の（１）式により適応ディジタルフィルタ１３を更新している。
【００２５】
Ｗｉ（ｎ＋１）＝Ｗｉ（ｎ）−μＲＴｅ（ｎ）  ・・・（１）
ここで、（ｎ）、（ｎ＋１）が付く項はサンプリング時刻ｎ，ｎ＋１における値であることを表し、μは収束係数である。この場合、伝達関数フィルタ１１が更新用基準信号ＲＴを生成しており、この更新用基準信号ＲＴは、理論的には、基準信号ｘを、制御空間内の伝達関数Ｃを有限インパルス応答型フィルタでモデル化したフィルタ処理した値とされるものである。
【００２６】
回転変動計測器５は、エンジン４の回転変動を検出するためのセンサである。例えば、クランク角センサである。
以上の制御装置１における構成は、振動低減処理のための構成である。次に制御装置１における伝達関数Ｃを同定する同定処理のための構成を説明する。
制御装置１は、同定処理のための構成として、同定信号生成部１０、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理部１５、逆ＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）処理部１６、ゲイン計測部１７及びゲイン調整部１８を備えている。
【００２７】
同定信号生成部１０は、正弦波状の同定信号ｙを制御信号ｙの代わりに、ゲイン調整部１８を介してモータコントロールユニット２に出力するとともに、ＦＦＴ処理部１５に出力している。この同定信号生成部１０は、同定信号ｙの周波数ｆ0を順次変えつつ繰り返して出力している。具体的には、同定信号ｙの周波数ｆ0を、同定処理開始時に最小値ｆmin（例えば、ｆmin＝１０Hz）に設定した後に、原則的には、最大値ｆmax（例えば、ｆmax＝１５０Hz）に到るまでの間は所定の増加分Δｆ（例えば、Δｆ＝１０Hz）ずつ増加させている。
【００２８】
ゲイン調整部１８は、入力される同定信号ｙの振幅を、ゲイン計測部１７における誤差信号ｅの振幅の計測結果に基づいて調整している。そして、ゲイン調整部１８は、振幅を調整した同定信号ｙを、モータコントロールユニット２に出力している。モータコントロールユニット２では、この同定信号ｙに応じてモータジェネレータ３を駆動している。これにより、エンジン４には、その駆動による振動が付与される。このときのエンジン４の回転変動量が回転変動計測器５で検出され、この検出結果が、誤差信号ｅとして、制御装置１のゲイン計測部１７に入力される。
【００２９】
ゲイン計測部１７は、入力される誤差信号ｅの振幅を計測している。前記ゲイン調整部１８は、このゲイン計測部１７の計測結果に基づいて、該ゲイン計測部１７に入力される誤差信号ｅの振幅が周波数ｆ0によらず一定になるように同定信号ｙの振幅を調整している。すなわち、種々の周波数についての伝達関数の同定を行うために、ゲイン調整部１８には最小値ｆminから最大値ｆmaxの間で所定の増加分Δｆずつ増加された種々の周波数ｆ0の同定信号ｙが入力され、さらには、ゲイン計測部１７に、その結果としての該種々の周波数の同定信号ｙに対応される誤差信号ｅが入力されるのであるが、ゲイン調整部１８は、ゲイン計測部１７に入力される誤差信号ｅの振幅が周波数ｆ0によらず一定になるように、同定信号ｙの振幅を調整している。そして、誤差信号ｅは、このゲイン計測部１７を介してＦＦＴ処理部１５に入力される。
【００３０】
ＦＦＴ処理部１５は、誤差信号ｅの各数列をＦＦＴ処理して、同定信号ｙの周波数ｆ0に相当する成分を抽出する。そして、ＦＦＴ処理部１５は、抽出された各周波数成分を合成した結果を逆ＦＦＴ処理部１６に出力する。
逆ＦＦＴ処理部１６は、ＦＦＴ処理部１５でＦＦＴ処理された信号を逆ＦＦＴ処理して、伝達関数Ｃとしてのインパルス応答を求める。伝達関数フィルタ１１は、この逆ＦＦＴ処理部１６にて求められたインパルス応答を数有限インパルス応答型の伝達関数Ｃとして、それまでの伝達関数Ｃと置き換えられる。
【００３１】
以上が、制御装置１における同定処理のための構成である。次に、制御装置１による振動低減処理の動作を説明する。図４は、振動低減処理の際の制御装置１の動作を示すフローチャートである。なお、この処理例は、ＬＭＳ処理部１２が、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムに従う前記（１）式により適応ディジタルフィルタ１３を更新する場合のものである。
先ず、ステップＳ１０１において所定の初期設定が行われた後に、ステップＳ１０２に移行し、基準信号ｘに基づいて伝達関数フィルタ１１により更新用基準信号（参照信号ｒ）ＲTが演算される。
【００３２】
そして、ステップＳ１０３に移行しカウンタｉが零クリアされた後に、ステップＳ１０４に移行して、適応ディジタルフィルタ１３のｉ番目のフィルタ係数Ｗｉが制御信号ｙとして出力される。
このように制御装置１から出力された制御信号ｙは、トルク指令信号としてモータコントロールユニット２に入力され、モータコントロールユニット２は、トルク指令信号としての制御信号ｙに基づいて、モータジェネレータ３を駆動して、その駆動力がエンジン４に伝達される。この駆動力の入力に対応する回転変動量が回転変動計測器５により検出される。
【００３３】
これに対応して、制御装置１では、ステップＳ１０４で制御信号ｙを出力したら、ステップＳ１０５に移行し、ＬＭＳ処理部１２に誤差信号ｅを読み込む。そして、ステップＳ１０６に移行して、カウンタｊが零クリアされ、次いでステップＳ１０７に移行し、適応ディジタルフィルタ１３のｊ番目のフィルタ係数Ｗｊが前記（１）式に従って更新される。
ステップＳ１０７における更新処理が完了したら、ステップＳ１０８に移行し、次の基準信号ｘが入力されているか否かを判定し、ここで基準信号ｘが入力されていないと判定された場合は、適応ディジタルフィルタ１３の次のフィルタ係数の更新又は制御信号ｙの出力処理を実行すべく、ステップＳ１０９に移行する。
【００３４】
ステップＳ１０９では、カウンタｊが、出力回数Ｔy（正確には、カウンタｊは０からスタートするため、出力回数Ｔyから１を減じた値）に達しているか否かを判定する。この判定は、ステップＳ１０４で適応ディジタルフィルタ１３のフィルタ係数Ｗｉを制御信号ｙとして出力した後に、適応ディジタルフィルタ１３のフィルタ係数Ｗｉを、制御信号ｙとして必要な数だけ更新したか否かを判断するためのものである。そこで、このステップＳ１０９の判定が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１１０でカウンタｊをインクリメントした後に、ステップＳ１０７に戻って前述した処理を繰り返し実行する。
【００３５】
しかし、ステップＳ１０９の判定が「ＹＥＳ」の場合には、適応ディジタルフィルタ１３のフィルタ係数のうち、制御信号ｙとして必要な数のフィルタ係数の更新処理が完了したと判断できるから、ステップＳ１１１に移行し、カウンタｉをインクリメントした後に、前記ステップＳ１０４の処理を実行してから所定のサンプリング・クロックの間隔に対応する時間が経過するまで待機し、サンプリング・クロックに対応する時間が経過したら、前記ステップＳ１０４に戻って前述した処理を繰り返し実行する。
【００３６】
一方、ステップＳ１０８で基準信号ｘが入力されたと判断された場合には、ステップＳ１１２に移行し、カウンタｉ（正確には、カウンタｉが０からスタートするため、カウンタｉに１を加えた値）を最新の出力回数Ｔyとして保存した後に、ステップＳ１０２に戻って、前述した処理を繰り返し実行する。
このような図４の処理を繰り返し実行する結果、モータコントロールユニット２に対しては、制御装置１に基準信号ｘが入力された時点から、サンプリング・クロックの間隔で、適応ディジタルフィルタ１３のフィルタ係数Ｗｉが順番に制御信号ｙとして供給される。この結果、誤差信号ｅが小さくなるように処理され、エンジン４からの振動が低減されるようになる。
【００３７】
次に、能動型振動制御装置による同定処理の動作を説明する。図５は、その同定処理動作のフローチャートを示す。
同定処理が開始されると、先ずそのステップＳ２０１において、同定信号ｙの周波数ｆ0を、同定処理を実行する必要がある振動低減制御を実行する周波数帯域（ｆmin〜ｆmax）のうちの、最小値ｆmin（例えば、１０Hz）に設定する。
次いで、ステップＳ２０２に移行し、同定信号生成部１０から同定信号ｙとして、周波数ｆ0の正弦波をゲイン調整部１８を介してモータコントロールユニット２に出力する。ここで、同定信号ｙは、ゲイン調整部１８でゲインの調整がなされる。モータコントロールユニット２は入力されてくる同定信号（トルク指令信号）ｙに応じてモータジェネレータ３を駆動して、係る同定信号ｙに対応される信号がエンジン４を介して回転変動計測器５に入力される。
【００３８】
続くステップＳ２０３では、回転変動計測器５が検出した回転変動を誤差信号ｅとして読み込み、次いで、ステップＳ２０４に移行し、十分な個数の誤差信号ｅを読み込んだか否かを判定する。
なお、誤差信号ｅの十分な個数として設定される値は、ＦＦＴ処理部１５及び逆ＦＦＴ処理部１６により伝達関数Ｃがインパルス応答として求められることから、そのインパルス応答が充分に減衰するのに必要な時間を、サンプリング・クロックで割った値以上であればよい。ただし、時系列として取り込んだ誤差信号ｅに対して後にＦＦＴ処理部１５でＦＦＴ演算を行うことから、その誤差信号ｅの取り込み個数は、２の巾乗とすることが望ましいこと、及び、誤差信号ｅを極めて大量に読み込んでしまうと、その読み込み時間が長くなるし、ＦＦＴ演算に要する時間も長くなるという不具合もあるため、誤差信号ｅの十分な個数として設定される値は、インパルス応答が充分に減衰するのに必要な時間をサンプリング・クロックで割った場合の数を越える２の巾乗の数値のうちの、最小値とすることが望ましい。
【００３９】
このステップＳ２０４の判定が「ＮＯ」の場合には、前記ステップＳ２０２に戻って、同定信号ｙの出力処理（ステップＳ２０２）及び誤差信号ｅの読み込み処理（ステップＳ２０３）を繰り返し実行する。
そして、ステップＳ２０４の判定が「ＹＥＳ」となったら、ステップＳ２０５に移行する。なお、ステップＳ２０３で次々と読み込まれた誤差信号ｅは、周波数ｆ0に対応した時系列データとして図示しない記憶部に記憶される。
【００４０】
そして、ステップＳ２０５では、現在の周波数ｆ0に増加分Δｆを加えることにより、新たな周波数ｆ0を演算する。
次いで、ステップＳ２０６に移行し、新たな周波数ｆ0が、同定処理を行う周波数の最大値ｆmaxを越えているか否かを判定する。このステップＳ２０８の判定が「ＮＯ」の場合には、前記ステップＳ２０２に戻って前述した処理を再び実行する。このため、ステップＳ２０２〜ステップＳ２０５の一連の処理は、ステップＳ２０８の判定が「ＹＥＳ」となるまで実行される。
【００４１】
つまり、ステップＳ２０２，２０３の処理は、最小値ｆmin〜最大値ｆmaxの範囲で増加分Δｆずつ変化する周波数ｆ0毎に実行されるようになっているから、ステップＳ２０６の処理が「ＹＥＳ」となった時点では、ステップＳ２０３の処理によって時系列データとして記憶される誤差信号ｅは、周波数ｆ0の種類と同じ数だけ記憶されていることになる。
そこで、ステップＳ２０６の判定が「ＹＥＳ」となったら、ステップＳ２０７に移行し、誤差信号ｅの各時系列データのそれぞれについてＦＦＴ処理部１６でＦＦＴ演算を行って、各時系列データの周波数成分を抽出する。
【００４２】
なお、このとき、各時系列データの周波数成分を、対応する周波数ｆ0によって決まる元の正弦波の周波数に相当する成分だけ抽出するようにしてもよく、すなわち、周波数ｆ0の成分を求めるのに足りる演算だけを行うにしてもよい。
次いで、ステップＳ２０８に移行し、逆ＦＦＴ処理部１６で逆ＦＦＴ演算し、時間軸上のインパルス応答に変換し、続くステップＳ２０９に移行し、前記ステップＳ２０８で求めたインパルス応答を伝達関数フィルタ１１の伝達関数Ｃとして記憶する。伝達関数Ｃの記憶が完了したら、伝達関数Ｃの同定処理を終了する。
【００４３】
以上が同定処理動作である。なお、このような同定処理は、適切なタイミングで実行されることが望ましく、例えば、製造ラインの最終工程等において実行されることが望ましい。この場合、例えば、制御装置１には、伝達関数Ｃの同定処理を開始するタイミングで操作される図示しない同定処理開始スイッチが設けられていて、例えば製造ラインにおける最終工程において、或いはディーラーにおける定期点検時において、作業者がその同定処理開始スイッチが操作されることで、制御装置１内で伝達関数Ｃの同定処理が実行されるようになされている。なお、伝達関数Ｃの同定処理実行中には、通常の振動低減処理は実行されないようになされている。
【００４４】
また、この同定処理では、ゲイン計測部１７及びゲイン調整部１８により同定信号ｙの振幅の調整がなされている。図６は、その振幅の調整処理のフローチャートを示す。
前述の同定処理が開始されると、先ず、ステップＳ３０１において、ゲイン計測部１７で回転変動計測器５からの誤差信号ｅの振幅が計測される。
次に、ステップＳ３０２に移行し、周波数ｆ0が変更されたか否かを判定する。このステップＳ３０２の判定が「ＮＯ」の場合には、前記ステップＳ３０１に戻って前記ステップＳ３０１の処理を実行する。このため、ステップＳ３０１の処理は、ステップＳ３０２の判定が「ＹＥＳ」となるまで実行される。
【００４５】
そして、ステップＳ３０２の判定が「ＹＥＳ」となったら、ステップＳ３０３に移行する。ステップＳ３０３では、ゲイン計測部から振幅の計測結果がゲイン調整部１８に出力され、続くステップＳ３０４に移行して、ゲイン調整部１８がゲイン計測部１７の計測結果に基づいて同定信号ｙの振幅を調整する。すなわち、ゲイン調整部１８は、ゲイン計測部１７に入力される誤差信号ｅの振幅が周波数ｆ0によらず一定になるように、同定信号生成部１０からの同定信号ｙの振幅を調整する。この調整後、ステップＳ３０５に移行する。
【００４６】
ステップＳ３０５では、周波数ｆ0がその最大値ｆmaxより大きいか否かを判定する。このステップＳ３０５の判定が「ＮＯ」の場合には、前記ステップＳ３０１に戻って前記ステップＳ３０１の処理を実行する。このため、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０４の一連の処理は、ステップＳ３０５の判定が「ＹＥＳ」となるまで実行される。ステップＳ３０５の判定が「ＹＥＳ」になったら、当該処理を終了する。
【００４７】
なお、前述の例では、ゲイン計測部が一の周波数ｆ0の切り替えられるまで、その周数数において対応して入力される誤差信号ｅの振幅を計測している。しかし、ゲイン計測部１７が、その周波数に対応される誤差信号ｅの振幅の情報を随時、ゲイン調整部１８に出力して、このゲイン調整部１８では、このように随時入力されてくる振幅の情報により、該周波数の同定信号ｙのゲイン調整をするようにしても良い。
【００４８】
このように、本実施の形態であれば、伝達関数Ｃの同定処理において、ゲイン計測部１７にて、回転変動計測器５で検出した誤差信号ｅの振幅を得て、ゲイン調整部１８にて、同定信号生成部１０から出力される同定信号ｙの振幅を調整して、誤差信号ｅが周波数ｆ0によらず一定になるようにしている。これにより、誤差信号ｅの振幅は、周波数によらずゲイン変化がなくなるので、精度良く伝達関数Ｃを同定することができる。すなわち、ＦＦＴ処理部１５及び逆ＦＦＴ処理部１６は、誤差信号ｅが周波数によらず一定の振幅とされているので、ＦＦＴ処理及びその逆ＦＦＴ処理を精度良く処理することができるようになり、これにより、各種周波数に応じて精度良い伝達関数Ｃで以前の伝達関数Ｃが更新されるようになる。
【００４９】
図７は、前記図２に示す構成における制御系の伝達特性の一例を示す。この例に示すように、周波数が増加することにより、伝達ゲインが低下しており、誤差信号ｅもこのレベルに合わせて変化してしまう。これにより、例えばＦＦＴ処理部１５における誤差信号ｅの検出精度が低下してしまう。その結果、伝達関数Ｃの同定精度は低くなる。しかし、本発明を適用して、周波数によらず誤差信号ｅを一定にすることにより、ＦＦＴ処理部１５等における誤差信号ｅの検出精度が低下してしまうことを防止することができ、これにより、伝達関数Ｃの同定精度を高くすることができる。
【００５０】
次に、第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態は、同定信号の振幅を、制御系の伝達特性を考慮して決定するようにしたものである。すなわち、前述の第１の実施の形態では、同定信号生成部１０からの同定信号ｙをゲイン調整するといった加工を施しているが、第２の実施の形態は、制御系の伝達特性による誤差信号ｅの振幅の変化を予定に入れて、同定信号の振幅を当初よりそれを考慮して決定するようにしている。図８は、第２の実施の形態における制御装置１の同定処理のための構成を示す。
【００５１】
このような構成において、同定信号生成部１０が、制御系の伝達特性を考慮して決定した振幅とした同定信号ｙを出力している。具体的には、制御系の伝達特性を振幅調整情報として予め得て（例えば、実験的で取得して）、或いは以前に同定した伝達関数Ｃの特性を得て、その逆特性を同定信号ｙの振幅にする。例えば、同定信号ｙの振幅は、図９に示すように、周波数に対して変化するような特性にする。すなわち、前記図７は、ゲイン調整部で振幅特定が調整されることが前提とされる同定信号ｙの特性であり、このようなことから、図９に示す同定信号ｙは、その逆の変化を示すものになる。
【００５２】
例えば、逆特性の同定信号ｙは下記（２）式として示すことができる。
ｙ（ｔ）＝Ａ／ａ（ｎ）×ｓｉｎ（ω（ｎ）×ｔ）  ・・・（２）
ここで、Ａは周波数によらず掛けられるゲインであり、ｔは時間であり、ｎは０，１，２，…，Ｎ−１であり、Ｎはステップサイン波の周波数分割数であり、ａ（ｎ）は各周波数における制御系のゲインであり、ω（ｎ）は同定信号の角周波数である。ここで、ω（ｎ）については、ω（０）＝２×π×ｆmin、ω（Ｎ−１）＝２×π×ｆmaxとなる。
【００５３】
このような式において、１／ａ（ｎ）を掛け合わせることで、同定信号ｙの振幅は、制御系の伝達特性の逆特性を有するものになる。
これにより、誤差信号ｅの特性は、周波数によらずゲイン変化がなくなるので、ＦＦＴ処理及びその逆ＦＦＴ処理では、精度良くその処理をすることができるようになり、各種周波数に応じて精度良い伝達関数Ｃにより以前の伝達関数Ｃが更新されるようになる。
【００５４】
次に第３の実施の形態を説明する。前述したように、制御装置１は、同定信号ｙとしてトルク指令値を出力して、回転変動計測部５からそのトルク指令値に対応される誤差信号ｅが入力されている。しかし、このとき、トルクに対して回転変動は時間に対する次元が異なるために、周波数に依存して、制御系の伝達ゲインの変化が発生している。すなわち、制御系を構成するデバイスの駆動特性が異なり、これが基因で、制御系の伝達ゲインが変化している。例えば、図１０に示すように、周波数に依存して、伝達ゲインが変化する。
【００５５】
このように、周波数に依存して伝達ゲインが変化すると、誤差信号ｅのレベルもこれにあわせて変化してしまう。これにより、誤差信号ｅの検出精度が低下してしまい、結果、制御系の伝達関数Ｃの同定精度も低下してしまう。
第３の実施の形態は、このような問題を解決するものであり、デバイスの特性、ここでは、モータジェネレータ３や回転変動計測器５の駆動特性を考慮に入れて、同定信号ｙの振幅を決定しており、具体的には、同定信号生成部１０にて角周波数ωに応じてゲインを決定した同定信号を出力するようにしたものである。
【００５６】
例えば、この場合、同定信号ｙは下記（３）式として示すことができる。
ｙ（ｔ）＝ω×Ａ×ｓｉｎ（ω×ｔ）  ・・・（３）
ここで、Ａは周波数によらず掛けられるゲインであり、ｔは時間である。
これにより、誤差信号ｅのレベルは、制御装置１の入出力信号の時間に関する次元が異なることの影響を受けることがなくなるため、ＦＦＴ処理及びその逆ＦＦＴ処理では、精度良くその処理をすることができるようになり、各種周波数に応じて精度良い伝達関数Ｃにより伝達関数が更新されるようになる。
【００５７】
さらに、このように精度よく同定された伝達関数Ｃを制御に使用することにより、エンジン回転数の変動低域制御の精度も高くすることができる。さらに、このように制御系を構成するデバイス単位の情報に基づいて、同定信号ｙの振幅を調整するための振幅調整情報を得ているので、様々なデバイスの組み合わせにより制御系が構成される場合でも、そのような振幅調整情報によれば、同定信号ｙの振幅の調整を簡単にすることができる。
【００５８】
なお、前述の実施の形態において、前記エンジン４が振動源に対応し、モータジェネレータ３が制御振動源に対応し、前記パルス信号生成器１４が基準信号生成手段に対応し、前記回転変動計測器５が残留振動検出手段に対応し、前記伝達関数フィルタ１１、前記ＬＭＳ処理部１２、前記適応ディジタルフィルタ１３の処理としての図４に示す処理が能動制御手段に対応し、前記同定信号生成部１０、ＦＦＴ処理部１５、及び逆ＦＦＴ処理部１６（すなわち、前記ステップＳ２０３の処理、前記ステップＳ２０１、ステップＳ２０５及びステップＳ２０６の処理、前記ステップＳ２０７及びステップＳ２０８の処理）が伝達関数同定手段に対応している。
【００５９】
また、前記ゲイン計測部１７及びゲイン調整部１８はレベル保持手段に対応し、具体的には、ゲイン計測部１７は振幅計測部に対応し、ゲイン調整部１８は同定信号振幅調整部に対応している。
なお、本発明は前述の実施の形態として適用されることに限定されるものではない。
すなわち、前述の実施の形態では、振動を低減する能動型振動制御装置に本発明を適用しているが、騒音を低減する装置に本発明を適用してもよい。また、本発明の適用対象は、エンジン以外で発生する振動を低減するための能動型振動制御装置であってもよく、適用対象に関係なく前述の各実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。例えば、工作機械からフロアや室内に伝達される振動や騒音を低減する装置等であっても、本発明は適用可能である。
【００６０】
また、前述の実施の形態では、各周波数に対応する誤差信号ｅ相互のレベルが一定に保たれるようにしているが、例えば、所定のレベル値を保持しており、このレベル値を誤差信号ｅのレベルが示すように同定信号を調整するようにしてもよい。
また、前述の実施の形態では、振幅調整情報の例として、種々の例を挙げているが、これに限定されるものではない。要は、誤差信号ｅを一定可能にするような同定信号の振幅を調整するための情報であれがよい。
【００６１】
また、前述の実施の形態では、制御信号ｙを生成するアルゴリズムとして同期式Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムを適用しているが、適用可能なアルゴリズムはこれに限定されるものではなく、例えば、通常のＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズム等であってもよい。
また、前述の実施の形態において示した最小値ｆmin 、最大値ｆmax、周波数増加分Δｆ等の数値は何れも一例であり、適用対象の特性等に応じて適宜選定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の能動型振動制御装置の構成を示す図である。
【図２】前記能動型振動制御装置の制御装置における振動低減処理のための構成を示すブロック図である。
【図３】前記能動型振動制御装置の制御装置における同定処理のための構成を示すブロック図である。
【図４】前記振動低減処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】前記同定処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】誤差信号ｅの振幅に基づいて、同定信号の振幅調整をする処理手順を示すフローチャートである。
【図７】制御系伝達特性を示す特性図である。
【図８】本発明の第１及び第３の実施の形態の能動型振動制御装置における制御装置の同定処理のための構成を示すブロック図である。
【図９】制御系の伝達特性の逆特性を有する同定信号の振幅を示す特性図である。
【図１０】制御系にあるデバイス間の特性の相違による該制御系の伝達特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１  制御装置
２  モータコントロールユニット
３  モータジェネレータ
４  エンジン
５  回転変動計測器
７  バッテリ
８  ハイブリッド駆動用コントロールユニット
１０  同定信号生成部
１１  伝達関数フィルタ
１２  ＬＭＳ処理部
１３  適応ディジタルフィルタ
１４  パルス信号生成器
１５  ＦＦＴ処理部
１６  逆ＦＦＴ処理部
１７  ゲイン計測部
１８  ゲイン調整部
【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】
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【図６】
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【図７】
0003800090.tif 000008
【図８】
0003800090.tif 000009
【図９】
0003800090.tif 000010
【図１０】
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