能動型振動騒音抑制装置
【課題】伝達系の温度が変化することにより実際の伝達関数が変化したとしても、適応制御に用いる伝達関数の推定値と実際の伝達関数とのずれを抑制することにより、高精度に振動や騒音を抑制できる能動型振動騒音抑制装置を提供する。
【解決手段】推定伝達関数記憶部１６０に、伝達系の温度Ｔを複数に区分した温度範囲毎に、伝達系の伝達関数の推定値Ｇｈを記憶する。そして、フィルタ係数更新部１７０は、検出温度Ｔが含まれる温度範囲における伝達関数の推定値Ｇｈと残留信号ｅとにより算出される更新値に基づいて、制御信号ｙの適応フィルタのフィルタ係数ａ、φを更新する。また、伝達関数同定処理部１８０は、検出温度Ｔがそれぞれの温度範囲に含まれる場合にそれぞれの伝達関数Ｇの同定処理を行い、算出されたそれぞれの伝達関数の推定値Ｇｈを推定伝達関数記憶部１６０に記憶させる。
【解決手段】推定伝達関数記憶部１６０に、伝達系の温度Ｔを複数に区分した温度範囲毎に、伝達系の伝達関数の推定値Ｇｈを記憶する。そして、フィルタ係数更新部１７０は、検出温度Ｔが含まれる温度範囲における伝達関数の推定値Ｇｈと残留信号ｅとにより算出される更新値に基づいて、制御信号ｙの適応フィルタのフィルタ係数ａ、φを更新する。また、伝達関数同定処理部１８０は、検出温度Ｔがそれぞれの温度範囲に含まれる場合にそれぞれの伝達関数Ｇの同定処理を行い、算出されたそれぞれの伝達関数の推定値Ｇｈを推定伝達関数記憶部１６０に記憶させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適応制御を用いて、能動的に振動や騒音を抑制することができる能動型振動騒音抑制装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、適応制御を用いて能動的に振動や騒音を抑制する装置として、特許文献１〜３に記載されたものがある。この装置は、制御信号の発生装置から評価点までの伝達系の伝達関数について同定処理を行い、同定処理によって得られた伝達関数の推定値を用いて、制御信号の適応フィルタのフィルタ係数を更新することで、能動的に振動または騒音を抑制するというものである。
【０００３】
ここで、実際の伝達関数と伝達関数の推定値とにずれが生じると、振動または騒音を抑制することができない場合がある。場合によっては、制御が発散して、振動または騒音を拡大するおそれがある。そこで、実際の伝達関数と伝達関数の推定値とにずれが生じないようにする必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、伝達関数の同定処理の際に外乱が入った場合には、高精度な同定処理が行えないために、同定処理を再始動することが記載されている。これにより、外乱の影響を受けることを防止できるとされている。
【０００５】
また、伝達関数は、温度に依存することが知られている。そこで、伝達関数の同定処理を行う際の温度と、実際に制御する際の温度とが異なると、適切に振動または騒音を抑制することができない場合がある。そこで、例えば、特許文献２には、適応制御を行う際に、伝達系の温度に応じて伝達関数を補正することが記載されている。
【０００６】
また、特許文献３には、伝達系の検出温度が予め設定した所定温度範囲外の値であるとき、伝達関数の同定処理を禁止することが記載されている。これにより、伝達系の温度が所定温度範囲内である通常時において、伝達系の実際の伝達特性と大きく異なる伝達特性に基づいて振動低減処理が実行されることを回避されるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１８７１６４号公報
【特許文献２】特開平１０−３０７５９０号公報
【特許文献３】特開平１０−３１９９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、伝達系の伝達関数は、温度の他に、経時変化によっても変化する。そこで、実際の伝達関数と伝達関数の推定値とを高精度に一致させるためには、伝達関数の同定処理を行う頻度を高めることが考えられる。これにより、例えば、経時変化などにより伝達関数が変化した場合には、その変化に追従することができるようになる。つまり、特許文献２に記載のように伝達関数の補正を行うのでは、そもそも現状の実際の伝達関数に適切に追従できないおそれがある。従って、伝達関数を補正するのではなく、やはり伝達関数の同定処理を行うことが必要となる。
【０００９】
そして、伝達関数の同定処理を頻繁に行うようにした場合には、特に、伝達関数の同定処理を行う際の伝達系の温度について注意する必要がある。上述したように、伝達関数は温度によって異なるためである。
【００１０】
確かに、特許文献３に記載のように、伝達系の温度が予め設定された所定温度範囲外の値のときに、伝達関数の同定処理を禁止することで、制御を行う際の実際の伝達関数と伝達関数の推定値とのずれが抑制できる。しかしながら、特に、自動車などにおいて、振動発生源であるエンジンは、発熱源でもある。そのため、エンジンの駆動によって生じる振動や騒音を抑制するためには、常温からエンジンによって加熱される高温までの広い温度範囲について、制御を行う必要がある。つまり、制御を行う対象の温度範囲が広い場合には、低温時と高温時とにおいて伝達関数が大きく異なる場合がある。従って、特許文献３に記載の技術を適用してもなお、高精度に適応制御ができないおそれがある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、伝達系の温度が変化することにより実際の伝達関数が変化したとしても、適応制御に用いる伝達関数の推定値と実際の伝達関数とのずれを抑制することにより、高精度に振動や騒音を抑制できる能動型振動騒音抑制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】
【００１２】
本発明の能動型振動騒音抑制装置は、制御信号に応じた制御振動または制御音を出力して、評価点における振動または騒音を能動的に抑制する能動型振動騒音抑制装置であって、振動または騒音の発生源の周波数に基づいて前記制御信号を生成する制御信号生成部と、前記制御信号に応じた制御振動または制御音を出力する制御振動制御音発生装置と、前記制御振動制御音発生装置と前記評価点との間における伝達系の温度を検出する温度検出部と、前記評価点において前記発生源による振動または騒音と前記制御振動または制御音との干渉による残留信号を検出する残留信号検出部と、前記伝達系の温度を複数に区分した温度範囲毎に、前記伝達系の伝達関数の推定値を記憶する推定伝達関数記憶部と、前記温度検出部により検出される前記温度が含まれる前記温度範囲における前記伝達関数の推定値と前記残留信号とにより算出される更新値に基づいて、前記制御信号の適応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、前記温度検出部により検出された前記温度がそれぞれの前記温度範囲に含まれる場合にそれぞれの前記伝達関数の同定処理を行い、算出されたそれぞれの前記伝達関数の推定値を前記推定伝達関数記憶部に記憶させる伝達関数同定処理部とを備える。
【００１３】
本発明によれば、推定伝達関数記憶部が複数の温度範囲毎に伝達関数の推定値を記憶している。複数の温度範囲毎の伝達関数の推定値は、伝達系の温度がそれぞれの温度範囲に含まれる場合に伝達関数の同定処理を行うことにより導き出している。そして、制御する際には、現在温度に応じた伝達関数の推定値を用いてフィルタ係数を更新する。これにより、伝達系の温度が変化することにより実際の伝達関数が変化したとしても、実際の伝達関数と伝達関数の推定値とがずれることを抑制できる。従って、温度に依存することなく、高精度に振動または騒音を抑制することができる。
【００１４】
また、本発明において、前記伝達関数同定処理部は、複数の前記温度範囲のうち高い温度範囲から低い温度範囲に向かって順に、または、複数の前記温度範囲のうち低い温度範囲から高い温度範囲に向かって順に前記伝達関数の同定処理を行うようにしてもよい。
【００１５】
前者は、温度検出部により検出される温度を下降させながら、複数の温度範囲における伝達関数の同定処理を温度の高い方から低い方に向かって順に行う。また、後者は、温度検出部により検出される温度を上昇させながら、複数の温度範囲における伝達関数の同定処理を温度の低い方から高い方に向かって順に行う。これらにより、各温度範囲の所望の温度で伝達関数の同定処理ができる。
【００１６】
特に、前記伝達関数同定処理部は、前記温度検出部により検出された前記温度がそれぞれの前記温度範囲の中間値のときに、それぞれの前記伝達関数の同定処理を行うようにするとよい。これにより、それぞれの温度範囲のうち最低温度および最高温度の何れに対しても、伝達関数のずれを抑制できる。
【００１７】
また、本発明において、前記能動型振動騒音抑制装置は、車両に搭載され、前記伝達関数同定処理部は、前記車両のエンジン停止後に、複数の前記温度範囲のうち高い温度範囲から低い温度範囲に向かって順に前記伝達関数の同定処理を行うようにしてもよい。
【００１８】
エンジン停止後に伝達関数の同定処理を行う場合、通常、エンジンの駆動によってエンジン周囲および排気管周囲は非常に高温雰囲気となっている。そして、エンジンの停止により、エンジン周囲および排気管周囲の温度は低くなっていく。そこで、制御振動制御音発生装置および残留信号検出部をエンジン周囲または排気管周囲に取り付けている場合に、エンジン停止後に、高い温度範囲から低い温度範囲に向かって順に伝達関数の同定処理を行うことで、短時間でかつ確実に複数の温度範囲における伝達関数の同定処理を行うことができる。また、複数の温度範囲について伝達関数の同定処理を行うために、専用の加熱処理を行ったり、冷却処理を行ったりする必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第一実施形態：能動型振動騒音抑制装置の機能ブロック図である。
【図２】伝達関数同定処理部における伝達関数の同定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第一実施形態＞
（能動型振動騒音抑制装置の概要）
能動型振動騒音抑制装置の概要について説明する。能動型振動騒音抑制装置は、種々の発生源が振動または騒音（以下、「抑制対象振動等」と称する）を発生する場合に、所望の位置において当該振動または騒音を能動的に抑制するために、制御振動または制御音（以下、「制御振動等」と称する）を発生させる装置である。つまり、抑制対象振動等に対して制御振動等を合成させることで、所定位置（評価点）において、制御振動等が抑制対象振動等を打ち消すように作用する。その結果、評価点において、抑制対象振動等が抑制されることになる。
【００２１】
ここで、自動車を例にあげて説明する。自動車において、エンジン（内燃機関）が振動騒音発生源となり、エンジンによって発生した振動や騒音が車室内に伝達されないようにすることが望まれる。そこで、エンジンによって発生した振動や騒音（抑制対象振動等）を能動的に抑制するために、制御振動制御音発生装置によって制御振動等を発生させることとしている。なお、以下において、能動型振動騒音抑制装置は、自動車に適用し、エンジンによって発生される振動または騒音を抑制する装置を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。抑制すべき振動や騒音を発生するものであれば、全てに適用できる。
【００２２】
（能動型振動騒音抑制装置の詳細説明）
次に、能動型振動騒音抑制装置１００の詳細について、図１を参照して説明する。図１に示すように、能動型振動騒音抑制装置１００は、エンジン１０によって発生される抑制対象振動等が伝達系Ｃを介して評価点２０に伝達する場合に、評価点２０における振動または騒音を低減するための装置である。
【００２３】
能動型振動騒音抑制装置１００は、角周波数算出部１１０と、正弦波制御信号生成部１２０と、発生装置１３０と、残留信号検出部１４０と、温度検出部１５０と、推定伝達関数記憶部１６０と、フィルタ係数更新部１７０と、伝達関数同定処理部１８０とを備えている。
【００２４】
角周波数算出部１１０は、エンジン１０の回転数を検出する回転検出器（図示せず）から周期性のパルス信号を入力する。そして、角周波数算出部１１０は、入力されたパルス信号に基づき、該パルス信号の角周波数ωを算出する。このパルス信号の角周波数ωは、エンジン１０によって発生される抑制対象振動等の主成分の角周波数ωに相当する。
【００２５】
正弦波制御信号生成部１２０は、角周波数算出部１１０にて算出された角周波数ωに基づいて、式（１）に従って得られる正弦波制御信号ｙｎを適応制御によって生成する。ここで、添字のｎは、サンプリング数（時間ステップ）を表す添字である。つまり、式（１）より明らかなように、正弦波制御信号ｙｎは、角周波数ωと、適応フィルタＷｎとしての振幅フィルタ係数ａｎおよび位相フィルタ係数φｎとを構成成分に含む、時刻ｔｎにおける信号である。そして、振幅フィルタ係数ａｎおよび位相フィルタ係数φｎは、後述するフィルタ係数更新部１７０により適応的に更新される。
【００２６】
【数１】
【００２７】
発生装置１３０は、実際に振動や音を発生する装置である。この発生装置１３０は、正弦波制御信号生成部１２０によって生成された正弦波制御信号ｙｎに基づいて駆動する。例えば、制御振動を発生させる発生装置１３０としては、例えば、駆動系につながるフレームやサブフレーム（図示せず）などに配置される振動発生装置である。また、制御音を発生させる発生装置１３０としては、例えば、スピーカー等である。発生装置１３０が例えば磁力を用いて制御振動や制御音を発生させる装置の場合には、コイル（図示せず）に供給する電流、電圧または電力を、各時刻ｔｎにおける正弦波制御信号ｙｎに応じるように制御することで、発生装置１３０が正弦波制御信号ｙｎに応じた制御振動または制御音を発生する。
【００２８】
そうすると、評価点２０においては、発生装置１３０によって発生された制御振動等が伝達系Ｂを介して伝達された振動騒音Ｚｎと、エンジン１０によって発生された抑制対象振動等が伝達系Ｃを介して伝達された振動騒音ｆｎとが合成される。そこで、残留信号検出部１４０は、評価点２０に配置されており、評価点２０における残留振動または残留騒音（本発明における「残留信号」に相当する）ｅｎを検出する。この残留振動ｅｎは、式（２）で表される。例えば、残留振動ｅｎを検出する残留信号検出部１４０としては、加速度センサなどを適用できる。また、残留音ｅｎを検出する残留信号検出部１４０としては、吸音マイクなどを適用できる。残留信号検出部１４０によって検出される残留信号ｅｎがゼロになることが理想状態である。なお、伝達関数Ｇは、発生装置１３０から評価点２０までの伝達系の伝達関数である。つまり、伝達関数Ｇは、発生装置１３０そのものの伝達関数と、発生装置１３０と評価点２０との間の伝達系Ｂの伝達関数とを含む。
【００２９】
【数２】
【００３０】
温度検出部１５０は、発生装置１３０と評価点２０との間における伝達系の温度を検出する。例えば、温度検出部１５０は、温度センサが適用され、発生装置１３０あるいはその近傍に設けられ、発生装置１３０の周囲の雰囲気温度を検出する。
【００３１】
推定伝達関数記憶部１６０は、伝達関数を取得する際にはエンジン１０の信号を使用せずに角周波数算出部１１０にて算出された角周波数ωに応じた伝達関数Ｇの推定値「Ｇハット」を予め記憶している。ここで、図１および数式において、Ｇの上部に「＾（ハット）」を付した記号は、推定値を意味する。ただし、記載の都合上、以下の説明において、伝達関数Ｇの推定値「Ｇハット」は、推定伝達関数「Ｇｈ」と記載する。ここで、上述したように、伝達関数Ｇは、発生装置１３０から評価点２０までの伝達系の伝達関数である。
【００３２】
さらに、この推定伝達関数Ｇｈは、温度検出部１５０により検出される温度を複数に区分した温度範囲毎に記憶されている。例えば、推定伝達関数Ｇｈは、温度検出部１５０により検出される温度が、０℃〜１０℃、１０℃〜２０℃、２０℃〜３０℃、３０℃〜４０℃、４０℃〜５０℃、５０℃〜６０℃、６０℃〜７０℃、７０℃〜８０℃のそれぞれの範囲毎に記憶されている。
【００３３】
ここで、伝達系の伝達関数Ｇは、角周波数ωに応じた振幅成分Ａと位相成分Φとにより表される。そこで、式（３）に示すように、推定伝達関数Ｇｈとしては、角周波数ωおよび温度範囲Ｔに応じた推定振幅Ａハット（以下、「Ａｈ」と記載する）と推定位相Φハット（以下、「Φｈ」と記載する）とにより表される。なお、式（３）においては、推定伝達関数Ｇｈ、推定振幅Ａｈおよび推定位相Φｈは、角周波数ωおよび温度範囲Ｔに応じたものとなるため、ωおよびＴの関数であることを明記するために、それぞれＧｈ（ω，Ｔ）、Ａｈ（ω，Ｔ）およびΦｈ（ω，Ｔ）と記載している。
【００３４】
【数３】
【００３５】
例えば、推定伝達関数記憶部１６０には、角周波数ωに応じた推定振幅Ａｈおよび推定位相Φｈのマップ（ＭＡＰ１〜ＭＡＰ８）が温度範囲毎に記憶されている。この推定振幅Ａｈおよび推定位相Φｈは、例えば、自動車の製造初期段階、車検時の他、エンジン停止時に、後述する伝達関数同定処理部１８０により伝達関数の同定処理を行うことで算出される。ここで、実際の伝達関数Ｇの振幅Ａおよび位相Φは、外乱や経年変化に加えて、伝達系の温度によって変化する。ただし、本実施形態によれば、推定振幅Ａｈおよび推定位相Φｈは、複数の温度範囲毎に設定されていると共に、エンジン停止の都度に伝達関数の同定処理を行っている。そのため、推定振幅Ａｈおよび推定位相Φｈは、種々の変化要因に応じて変化させることができる。そして、推定伝達関数記憶部１６０においては、温度検出部１５０により検出された温度Ｔが含まれるマップが選定され、当該マップの中から角周波数算出部１１０により算出された角周波数ωに対応する推定振幅Ａｈおよび推定位相Φｈが選出される。
【００３６】
フィルタ係数更新部１７０は、上述した正弦波制御信号ｙｎを構成するための適応フィルタＷｎを適応的に更新する。適応フィルタＷｎは、式（４）に示すように、振幅フィルタ係数ａｎと位相フィルタ係数φｎとにより構成される。
【００３７】
【数４】
【００３８】
このフィルタ係数更新部１７０は、推定伝達関数記憶部１６０にて選出された推定伝達関数Ｇｈと残留信号検出部１４０により検出される残留信号ｅｎとに基づいて適応フィルタＷｎを更新する。適応フィルタＷｎのうち振幅フィルタ係数ａｎの更新は、式（５）に従って行う。つまり、式（５）に示すように、振幅フィルタ係数ａｎの更新式は、前回更新された振幅フィルタ係数ａｎに対して、推定伝達関数Ａｈ，Φｈおよび残留信号ｅｎに基づき算出される振幅更新式の項［｛μａｅｎｓｉｎ（ωｔｎ＋φｎ＋Φｈ）｝／Ａｈ］を加減算することにより、正弦波制御信号ｙｎの振幅フィルタ係数の更新値ａｎ＋１を算出する。
【００３９】
【数５】
【００４０】
ここで、式（５）において、振幅更新式の加減算項は、前回更新された振幅フィルタ係数ａｎから減算した式として表している。また、振幅更新式の加減算は、振幅ステップサイズパラメータμａを乗算した項としている。この振幅ステップサイズパラメータμａは、予め決定された固定値としている。
【００４１】
また、適応フィルタＷｎのうち位相フィルタ係数φｎの更新は、式（６）に従って行う（位相フィルタ係数更新部）。つまり、式（６）に示すように、位相フィルタ係数φｎの更新式は、前回更新された位相フィルタ係数φｎに対して、推定伝達関数Ａｈ，Φｈおよび残留信号ｅｎに基づき算出される位相更新式の項［μφｅｎｃｏｓ（ωｔｎ＋φｎ＋Φｈ）］を加減算することにより、正弦波制御信号ｙｎの位相フィルタ係数の更新値φｎ＋１を算出する。
【００４２】
【数６】
【００４３】
ここで、式（６）において、位相更新式の加減算項は、前回更新された位相フィルタ係数φｎから減算した式として表している。また、位相更新式の加減算項は、位相ステップサイズパラメータμφを乗算した項としている。この位相ステップサイズパラメータμφは、予め決定された固定値としている。
【００４４】
伝達関数同定処理部１８０は、温度検出部１５０により検出された温度Ｔがそれぞれの温度範囲に含まれる場合に、それぞれの伝達関数Ｇの同定処理を実行する。そして、伝達関数同定処理部１８０は、算出されたそれぞれ温度範囲毎の推定伝達関数Ｇｈを推定伝達関数記憶部１６０に記憶させる。伝達関数同定処理部１８０による伝達関数Ｇの同定処理の実行は、例えば、自動車の製造初期段階、車検時の他、エンジン停止時に、後述する伝達関数同定処理部１８０により伝達関数の同定処理を行うことで算出される。ここで、エンジン停止時に行う伝達関数の同定処理についての詳細は、後述する。
【００４５】
（能動型振動騒音抑制装置の動作）
上述した能動型振動騒音抑制装置１００においては、予め推定伝達関数Ｇｈが記憶されている。そして、自動車の動作中において、推定伝達関数記憶部１６０に記憶されている複数のマップの中から、温度検出部１５０により検出される伝達系の温度Ｔが含まれる温度範囲に対応するマップが選出される。続いて、選出されたマップを用いて、角周波数算出部１１０にて算出された角周波数ωに応じた推定振幅Ａｈおよび推定位相Φｈを選出する。
【００４６】
そして、フィルタ係数更新部１７０において、残留信号ｅｎと推定振幅Ａｈと推定位相Φｈとに基づいて、式（５）（６）に従って、振幅フィルタ係数ａｎ＋１および位相フィルタ係数φｎ＋１を更新する。正弦波制御信号生成部１２０において、更新された振幅フィルタ係数ａｎ＋１および位相フィルタ係数φｎ＋１を用いて正弦波制御信号ｙｎが生成される。生成された正弦波制御信号ｙｎに応じて、発生装置１３０が制御振動または制御音を発生させて、評価点２０に伝達されるエンジン１０により発生される抑制対象振動等に対して逆位相となるように合成させる。このようにして、評価点２０において、残留振動等を抑制することができる。
【００４７】
そして、本実施形態によれば、推定伝達関数記憶部１６０が複数の温度範囲毎に推定伝達関数Ｇｈを記憶している。複数の温度範囲毎の推定伝達関数Ｇｈは、伝達系の温度Ｔがそれぞれの温度範囲に含まれる場合に伝達関数の同定処理を行うことにより導き出している。そして、制御する際には、現在温度Ｔに応じた推定伝達関数Ｇｈを用いてフィルタ係数ａｎ，φｎを更新する。これにより、伝達系の温度Ｔが変化することにより実際の伝達系の伝達関数Ｇが変化したとしても、実際の伝達関数Ｇと推定伝達関数Ｇｈとがずれることを抑制できる。従って、温度Ｔに依存することなく、評価点２０において高精度に振動または騒音を抑制することができる。
【００４８】
（伝達関数の同定処理）
次に、伝達関数同定処理部１８０による伝達関数Ｇの同定処理について、図２のフローチャートを参照しつつ、図１の破線にて示す情報伝達経路を参照して説明する。図２に示すように、同定処理は、エンジン１０が停止したか否かを判定する（ステップＳ１）。エンジン１０が停止していなければ、エンジン１０が停止するまで処理を繰り返す。この判定は、例えば、エンジン１０の回転数がゼロになったことにより判定してもよいし、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態になったか否かにより判定してもよい。
【００４９】
続いて、エンジン１０が停止したと判定された場合に、温度検出部１５０により伝達系の温度Ｔの検出を開始する（ステップＳ２）。温度検出部１５０による温度検出は、後の温度検出終了と判定されるまで、継続して行われる。
【００５０】
続いて、検出温度Ｔが８０℃より大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、８０℃としたのは、推定伝達関数記憶部１６０にて記憶されている温度範囲毎のマップのうち上限温度が８０℃であるためである。なお、推定伝達関数記憶部１６０に記憶されているマップの温度範囲は、それぞれ、第一マップ：０℃〜１０℃、第二マップ：１０℃〜２０℃、第三マップ：２０℃〜３０℃、第四マップ：３０℃〜４０℃、第五マップ：４０℃〜５０℃、第六マップ：５０℃〜６０℃、第七マップ：６０℃〜７０℃、第八マップ：７０℃〜８０℃としている。
【００５１】
そして、検出温度Ｔが８０℃より大きい場合には、検出温度Ｔが８０℃以下になるまで処理を繰り返す。ここで、エンジン１０が停止する前は、当然、エンジン１０が駆動状態である。そのため、発熱源であるエンジン１０によって、発生装置１３０から評価点２０までの伝達系の温度雰囲気は、加熱されて高温状態となっている。ただし、外気温によっては、検出温度Ｔが８０℃より大きくなる場合や８０℃以下となる場合がある。
【００５２】
続いて、検出温度Ｔが８０℃以下となると、下限パラメータＴ１を７０℃に、上限パラメータＴ２を８０℃に設定する（ステップＳ４）。続いて、検出温度Ｔが、現時点の下限パラメータＴ１より大きく、上限パラメータＴ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。最初は、検出温度Ｔが、７０℃より大きく、かつ、８０℃以下であるか否かを判定することになる。
【００５３】
そして、ステップＳ５において、検出温度Ｔが現時点の下限パラメータＴ１より大きく、上限パラメータＴ２以下である場合には、さらに、検出温度Ｔが、現時点のＴ１とＴ２の中間値｛（Ｔ１＋Ｔ２）／２｝より大きく、Ｔ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ６）。最初は、検出温度Ｔが、７５℃より大きく、かつ、８０℃以下であるか否かを判定する。この意味は、検出温度Ｔが、当該検出温度Ｔの含まれている温度範囲の中間値より大きいか否かを判定するという意味である。
【００５４】
そして、検出温度Ｔが当該温度範囲の中間値より大きい場合には（ステップＳ６：Ｙ）、検出温度Ｔが当該温度範囲の中間値に達したか否かを判定する（ステップＳ７）。そして、検出温度Ｔが当該温度範囲の中間値に達していなければ、検出温度Ｔが中間値に達するまで処理を繰り返す。そして、検出温度Ｔが中間値に達した場合に、伝達関数の同定処理を実行する（ステップＳ８）。一方、ステップＳ６において、検出温度Ｔが当該温度範囲の中間値以下の場合には、直ちに、伝達関数の同定処理を実行する（ステップＳ８）。
【００５５】
ここで、伝達関数の同定処理の実行の動作について、図１を参照して説明する。図１の破線にて、伝達関数同定処理部１８０により伝達関数Ｇの同定処理実行の際に用いる情報伝達経路を示す。具体的には、伝達関数同定処理部１８０による同定処理実行の際には、温度検出部１５０により検出された温度Ｔを入力する。そして、正弦波制御信号生成部１２０に対して、同定処理実行用の角周波数ωｔ、振幅フィルタ係数ａｔ、位相フィルタ係数φｔを与えて、正弦波制御信号ｙを生成する。そして、発生装置１３０が正弦波制御信号ｙに応じた制御振動または制御音を発生し、伝達関数同定処理部１８０は、残留信号検出部１４０により検出された残留信号ｅを入力する。そして、伝達関数同定処理部１８０は、正弦波制御信号生成部１２０に出力した角周波数ωｔ、振幅フィルタ係数ａｔ、位相フィルタ係数φｔと、残留信号検出部１４０から入力した残留信号ｅとにより、伝達系の伝達関数Ｇの推定値を算出する。
【００５６】
このようにして、最初のステップＳ８の処理により、７０℃〜８０℃の温度範囲における推定伝達関数Ｇｈを記憶することができる。そして、検出温度Ｔが７５℃以上であれば、検出温度が７５℃（中間値）のときに、伝達関数の同定処理が実行される。つまり、７０℃〜８０℃の温度範囲における推定伝達関数Ｇｈは、検出温度Ｔが７５℃のときに同定処理を実行された推定伝達関数Ｇｈとなる。
【００５７】
図２に戻り説明する。図２のステップＳ８の後には、下限パラメータＴ１が０℃であるか否かを判定する（ステップＳ９）。下限パラメータＴ１が０℃でなければ、下限パラメータＴ１を、現在の下限パラメータＴ１から１０℃減算した値に更新する（ステップＳ１０）。さらに、下限パラメータＴ１が０℃でなければ、上限パラメータＴ２を、現在の上限パラメータＴ２から１０℃減算した値に更新する（ステップＳ１０）。最初は、下限パラメータＴ１が７０℃であり、上限パラメータＴ２が８０℃であるため、ステップＳ１０において、下限パラメータＴ１が６０℃に更新され、上限パラメータＴ２が７０℃に更新される。そして、ステップＳ５から処理を繰り返す。
【００５８】
つまり、次のステップＳ５〜Ｓ８において、６０℃〜７０℃の温度範囲に対する推定伝達関数Ｇｈの同定処理を実行する。そのとき、６０℃と７０℃の中間値６５℃にて、推定伝達関数Ｇｈの同定処理が実行される。
【００５９】
さらに、次のステップＳ９において、下限パラメータＴ１が５０℃に更新され、上限パラメータＴ２が６０℃に更新される。そして、次のステップＳ５〜Ｓ８において、５０℃〜６０℃の温度範囲に対する推定伝達関数Ｇｈの同定処理を実行する。そのとき、５０℃と６０℃の中間値５５℃にて、推定伝達関数Ｇｈの同定処理が実行される。
【００６０】
そして、当該処理の繰り返しは、ステップＳ９にて下限パラメータＴ１が０℃に達するまで行われる。つまり、０℃〜８０℃の温度範囲を１０℃刻みで区分したそれぞれの温度範囲に対して、高い温度範囲から低い温度範囲に向かって順に、伝達関数の同定処理を実行している。特に、可能な限りにおいて、それぞれの温度範囲の中間値にて、伝達関数の同定処理を実行している。
【００６１】
ここで、図２のステップＳ５において、検出温度Ｔが、現時点の下限パラメータＴ１より大きく、かつ、上限パラメータＴ２以下であるか否かを判定した。寒冷地や冬季など外気温が低い場合や、温度検出部１５０の配置によっては、エンジン１０を駆動した後であっても検出温度Ｔが８０℃以上とならない場合もある。
【００６２】
このような場合には、図２のステップＳ５において、検出温度Ｔが現時点の下限パラメータＴ１以下となる場合には、ステップＳ９に移行して、下限パラメータＴ１が０℃であるか否かを判定する。そして、ステップＳ１０にて、下限パラメータＴ１および上限パラメータＴ２が更新され、再びステップＳ５〜Ｓ８の処理を行う。つまり、エンジン１０を停止した初期状態において、当該検出温度Ｔよりも高い温度範囲の伝達関数の同定処理は行われない。
【００６３】
そして、ステップＳ９において、下限パラメータＴ１が０℃に達すると、温度検出部１５０による温度Ｔの検出を終了し（ステップＳ１１）、伝達関数の同定処理を終了する。
【００６４】
このように、温度検出部１５０により検出される温度Ｔを下降させながら、複数の温度範囲における伝達関数の同定処理を、温度の高い方から低い方に向かって順に行っている。これにより、それぞれの温度範囲の所望の温度で伝達関数の同定処理ができるようになる。特に、温度検出部１５０により検出された温度Ｔがそれぞれの温度範囲の中間値のときに、それぞれの伝達関数の同定処理を行うようにすることができる。これにより、それぞれの温度範囲のうち最低温度および最高温度の何れに対しても、伝達関数のずれを抑制できる。
【００６５】
さらに、エンジン１０の停止後に伝達関数の同定処理を行うことにより、エンジン１０の駆動によってエンジン１０の周囲および排気管周囲は非常に高温雰囲気となっている。そして、エンジン１０の停止により、エンジン１０の周囲および排気管周囲の温度は低くなっていく。この温度変化を利用して、エンジン１０の停止後に、高い温度範囲から低い温度範囲に向かって順に伝達関数の同定処理を行うことで、短時間でかつ確実に複数の温度範囲における伝達関数の同定処理を行うことができる。また、複数の温度範囲について伝達関数の同定処理を行うために、専用の加熱処理を行ったり、冷却処理を行ったりする必要がない。
【００６６】
＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態の伝達関数の同定処理について説明する。上記実施形態の伝達関数の同定処理は、複数の温度範囲のうち温度が高い方から低い方に向かって順に行った。この他に、伝達関数の同定処理は、複数の温度範囲のうち温度が低い方から高い方に向かって順に行うようにしてもよい。
【００６７】
具体的には、伝達関数の同定処理を行う際に、例えばヒーターなどにより温度検出部１５０により検出される温度Ｔを加熱しながら、検出温度Ｔを上昇させる。そして、検出温度Ｔが上昇しながら、当該検出温度Ｔが含まれる温度範囲の伝達関数の同定処理を実行する。この場合も、上記実施形態のように、それぞれの温度範囲の中間値にて、伝達関数の同定処理を実行する。
【００６８】
また、ヒーターの代わりに、エンジン１０の駆動開始によってエンジン１０の周囲や排気管周囲が加熱されることを利用することもできる。この場合に、エンジン１０の駆動開始時に、伝達関数の同定処理を実行することになる。
【符号の説明】
【００６９】
１０：エンジン、 ２０：評価点
１００：能動型振動騒音抑制装置、 １１０：角周波数算出部
１２０：正弦波制御信号生成部、 １３０：発生装置、 １４０：残留信号検出部
１５０：温度検出部、 １６０：推定伝達関数記憶部
１７０：フィルタ係数更新部、 １８０：伝達関数同定処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適応制御を用いて、能動的に振動や騒音を抑制することができる能動型振動騒音抑制装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、適応制御を用いて能動的に振動や騒音を抑制する装置として、特許文献１〜３に記載されたものがある。この装置は、制御信号の発生装置から評価点までの伝達系の伝達関数について同定処理を行い、同定処理によって得られた伝達関数の推定値を用いて、制御信号の適応フィルタのフィルタ係数を更新することで、能動的に振動または騒音を抑制するというものである。
【０００３】
ここで、実際の伝達関数と伝達関数の推定値とにずれが生じると、振動または騒音を抑制することができない場合がある。場合によっては、制御が発散して、振動または騒音を拡大するおそれがある。そこで、実際の伝達関数と伝達関数の推定値とにずれが生じないようにする必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、伝達関数の同定処理の際に外乱が入った場合には、高精度な同定処理が行えないために、同定処理を再始動することが記載されている。これにより、外乱の影響を受けることを防止できるとされている。
【０００５】
また、伝達関数は、温度に依存することが知られている。そこで、伝達関数の同定処理を行う際の温度と、実際に制御する際の温度とが異なると、適切に振動または騒音を抑制することができない場合がある。そこで、例えば、特許文献２には、適応制御を行う際に、伝達系の温度に応じて伝達関数を補正することが記載されている。
【０００６】
また、特許文献３には、伝達系の検出温度が予め設定した所定温度範囲外の値であるとき、伝達関数の同定処理を禁止することが記載されている。これにより、伝達系の温度が所定温度範囲内である通常時において、伝達系の実際の伝達特性と大きく異なる伝達特性に基づいて振動低減処理が実行されることを回避されるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１８７１６４号公報
【特許文献２】特開平１０−３０７５９０号公報
【特許文献３】特開平１０−３１９９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、伝達系の伝達関数は、温度の他に、経時変化によっても変化する。そこで、実際の伝達関数と伝達関数の推定値とを高精度に一致させるためには、伝達関数の同定処理を行う頻度を高めることが考えられる。これにより、例えば、経時変化などにより伝達関数が変化した場合には、その変化に追従することができるようになる。つまり、特許文献２に記載のように伝達関数の補正を行うのでは、そもそも現状の実際の伝達関数に適切に追従できないおそれがある。従って、伝達関数を補正するのではなく、やはり伝達関数の同定処理を行うことが必要となる。
【０００９】
そして、伝達関数の同定処理を頻繁に行うようにした場合には、特に、伝達関数の同定処理を行う際の伝達系の温度について注意する必要がある。上述したように、伝達関数は温度によって異なるためである。
【００１０】
確かに、特許文献３に記載のように、伝達系の温度が予め設定された所定温度範囲外の値のときに、伝達関数の同定処理を禁止することで、制御を行う際の実際の伝達関数と伝達関数の推定値とのずれが抑制できる。しかしながら、特に、自動車などにおいて、振動発生源であるエンジンは、発熱源でもある。そのため、エンジンの駆動によって生じる振動や騒音を抑制するためには、常温からエンジンによって加熱される高温までの広い温度範囲について、制御を行う必要がある。つまり、制御を行う対象の温度範囲が広い場合には、低温時と高温時とにおいて伝達関数が大きく異なる場合がある。従って、特許文献３に記載の技術を適用してもなお、高精度に適応制御ができないおそれがある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、伝達系の温度が変化することにより実際の伝達関数が変化したとしても、適応制御に用いる伝達関数の推定値と実際の伝達関数とのずれを抑制することにより、高精度に振動や騒音を抑制できる能動型振動騒音抑制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】
【００１２】
本発明の能動型振動騒音抑制装置は、制御信号に応じた制御振動または制御音を出力して、評価点における振動または騒音を能動的に抑制する能動型振動騒音抑制装置であって、振動または騒音の発生源の周波数に基づいて前記制御信号を生成する制御信号生成部と、前記制御信号に応じた制御振動または制御音を出力する制御振動制御音発生装置と、前記制御振動制御音発生装置と前記評価点との間における伝達系の温度を検出する温度検出部と、前記評価点において前記発生源による振動または騒音と前記制御振動または制御音との干渉による残留信号を検出する残留信号検出部と、前記伝達系の温度を複数に区分した温度範囲毎に、前記伝達系の伝達関数の推定値を記憶する推定伝達関数記憶部と、前記温度検出部により検出される前記温度が含まれる前記温度範囲における前記伝達関数の推定値と前記残留信号とにより算出される更新値に基づいて、前記制御信号の適応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、前記温度検出部により検出された前記温度がそれぞれの前記温度範囲に含まれる場合にそれぞれの前記伝達関数の同定処理を行い、算出されたそれぞれの前記伝達関数の推定値を前記推定伝達関数記憶部に記憶させる伝達関数同定処理部とを備える。
【００１３】
本発明によれば、推定伝達関数記憶部が複数の温度範囲毎に伝達関数の推定値を記憶している。複数の温度範囲毎の伝達関数の推定値は、伝達系の温度がそれぞれの温度範囲に含まれる場合に伝達関数の同定処理を行うことにより導き出している。そして、制御する際には、現在温度に応じた伝達関数の推定値を用いてフィルタ係数を更新する。これにより、伝達系の温度が変化することにより実際の伝達関数が変化したとしても、実際の伝達関数と伝達関数の推定値とがずれることを抑制できる。従って、温度に依存することなく、高精度に振動または騒音を抑制することができる。
【００１４】
また、本発明において、前記伝達関数同定処理部は、複数の前記温度範囲のうち高い温度範囲から低い温度範囲に向かって順に、または、複数の前記温度範囲のうち低い温度範囲から高い温度範囲に向かって順に前記伝達関数の同定処理を行うようにしてもよい。
【００１５】
前者は、温度検出部により検出される温度を下降させながら、複数の温度範囲における伝達関数の同定処理を温度の高い方から低い方に向かって順に行う。また、後者は、温度検出部により検出される温度を上昇させながら、複数の温度範囲における伝達関数の同定処理を温度の低い方から高い方に向かって順に行う。これらにより、各温度範囲の所望の温度で伝達関数の同定処理ができる。
【００１６】
特に、前記伝達関数同定処理部は、前記温度検出部により検出された前記温度がそれぞれの前記温度範囲の中間値のときに、それぞれの前記伝達関数の同定処理を行うようにするとよい。これにより、それぞれの温度範囲のうち最低温度および最高温度の何れに対しても、伝達関数のずれを抑制できる。
【００１７】
また、本発明において、前記能動型振動騒音抑制装置は、車両に搭載され、前記伝達関数同定処理部は、前記車両のエンジン停止後に、複数の前記温度範囲のうち高い温度範囲から低い温度範囲に向かって順に前記伝達関数の同定処理を行うようにしてもよい。
【００１８】
エンジン停止後に伝達関数の同定処理を行う場合、通常、エンジンの駆動によってエンジン周囲および排気管周囲は非常に高温雰囲気となっている。そして、エンジンの停止により、エンジン周囲および排気管周囲の温度は低くなっていく。そこで、制御振動制御音発生装置および残留信号検出部をエンジン周囲または排気管周囲に取り付けている場合に、エンジン停止後に、高い温度範囲から低い温度範囲に向かって順に伝達関数の同定処理を行うことで、短時間でかつ確実に複数の温度範囲における伝達関数の同定処理を行うことができる。また、複数の温度範囲について伝達関数の同定処理を行うために、専用の加熱処理を行ったり、冷却処理を行ったりする必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第一実施形態：能動型振動騒音抑制装置の機能ブロック図である。
【図２】伝達関数同定処理部における伝達関数の同定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第一実施形態＞
（能動型振動騒音抑制装置の概要）
能動型振動騒音抑制装置の概要について説明する。能動型振動騒音抑制装置は、種々の発生源が振動または騒音（以下、「抑制対象振動等」と称する）を発生する場合に、所望の位置において当該振動または騒音を能動的に抑制するために、制御振動または制御音（以下、「制御振動等」と称する）を発生させる装置である。つまり、抑制対象振動等に対して制御振動等を合成させることで、所定位置（評価点）において、制御振動等が抑制対象振動等を打ち消すように作用する。その結果、評価点において、抑制対象振動等が抑制されることになる。
【００２１】
ここで、自動車を例にあげて説明する。自動車において、エンジン（内燃機関）が振動騒音発生源となり、エンジンによって発生した振動や騒音が車室内に伝達されないようにすることが望まれる。そこで、エンジンによって発生した振動や騒音（抑制対象振動等）を能動的に抑制するために、制御振動制御音発生装置によって制御振動等を発生させることとしている。なお、以下において、能動型振動騒音抑制装置は、自動車に適用し、エンジンによって発生される振動または騒音を抑制する装置を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。抑制すべき振動や騒音を発生するものであれば、全てに適用できる。
【００２２】
（能動型振動騒音抑制装置の詳細説明）
次に、能動型振動騒音抑制装置１００の詳細について、図１を参照して説明する。図１に示すように、能動型振動騒音抑制装置１００は、エンジン１０によって発生される抑制対象振動等が伝達系Ｃを介して評価点２０に伝達する場合に、評価点２０における振動または騒音を低減するための装置である。
【００２３】
能動型振動騒音抑制装置１００は、角周波数算出部１１０と、正弦波制御信号生成部１２０と、発生装置１３０と、残留信号検出部１４０と、温度検出部１５０と、推定伝達関数記憶部１６０と、フィルタ係数更新部１７０と、伝達関数同定処理部１８０とを備えている。
【００２４】
角周波数算出部１１０は、エンジン１０の回転数を検出する回転検出器（図示せず）から周期性のパルス信号を入力する。そして、角周波数算出部１１０は、入力されたパルス信号に基づき、該パルス信号の角周波数ωを算出する。このパルス信号の角周波数ωは、エンジン１０によって発生される抑制対象振動等の主成分の角周波数ωに相当する。
【００２５】
正弦波制御信号生成部１２０は、角周波数算出部１１０にて算出された角周波数ωに基づいて、式（１）に従って得られる正弦波制御信号ｙｎを適応制御によって生成する。ここで、添字のｎは、サンプリング数（時間ステップ）を表す添字である。つまり、式（１）より明らかなように、正弦波制御信号ｙｎは、角周波数ωと、適応フィルタＷｎとしての振幅フィルタ係数ａｎおよび位相フィルタ係数φｎとを構成成分に含む、時刻ｔｎにおける信号である。そして、振幅フィルタ係数ａｎおよび位相フィルタ係数φｎは、後述するフィルタ係数更新部１７０により適応的に更新される。
【００２６】
【数１】
【００２７】
発生装置１３０は、実際に振動や音を発生する装置である。この発生装置１３０は、正弦波制御信号生成部１２０によって生成された正弦波制御信号ｙｎに基づいて駆動する。例えば、制御振動を発生させる発生装置１３０としては、例えば、駆動系につながるフレームやサブフレーム（図示せず）などに配置される振動発生装置である。また、制御音を発生させる発生装置１３０としては、例えば、スピーカー等である。発生装置１３０が例えば磁力を用いて制御振動や制御音を発生させる装置の場合には、コイル（図示せず）に供給する電流、電圧または電力を、各時刻ｔｎにおける正弦波制御信号ｙｎに応じるように制御することで、発生装置１３０が正弦波制御信号ｙｎに応じた制御振動または制御音を発生する。
【００２８】
そうすると、評価点２０においては、発生装置１３０によって発生された制御振動等が伝達系Ｂを介して伝達された振動騒音Ｚｎと、エンジン１０によって発生された抑制対象振動等が伝達系Ｃを介して伝達された振動騒音ｆｎとが合成される。そこで、残留信号検出部１４０は、評価点２０に配置されており、評価点２０における残留振動または残留騒音（本発明における「残留信号」に相当する）ｅｎを検出する。この残留振動ｅｎは、式（２）で表される。例えば、残留振動ｅｎを検出する残留信号検出部１４０としては、加速度センサなどを適用できる。また、残留音ｅｎを検出する残留信号検出部１４０としては、吸音マイクなどを適用できる。残留信号検出部１４０によって検出される残留信号ｅｎがゼロになることが理想状態である。なお、伝達関数Ｇは、発生装置１３０から評価点２０までの伝達系の伝達関数である。つまり、伝達関数Ｇは、発生装置１３０そのものの伝達関数と、発生装置１３０と評価点２０との間の伝達系Ｂの伝達関数とを含む。
【００２９】
【数２】
【００３０】
温度検出部１５０は、発生装置１３０と評価点２０との間における伝達系の温度を検出する。例えば、温度検出部１５０は、温度センサが適用され、発生装置１３０あるいはその近傍に設けられ、発生装置１３０の周囲の雰囲気温度を検出する。
【００３１】
推定伝達関数記憶部１６０は、伝達関数を取得する際にはエンジン１０の信号を使用せずに角周波数算出部１１０にて算出された角周波数ωに応じた伝達関数Ｇの推定値「Ｇハット」を予め記憶している。ここで、図１および数式において、Ｇの上部に「＾（ハット）」を付した記号は、推定値を意味する。ただし、記載の都合上、以下の説明において、伝達関数Ｇの推定値「Ｇハット」は、推定伝達関数「Ｇｈ」と記載する。ここで、上述したように、伝達関数Ｇは、発生装置１３０から評価点２０までの伝達系の伝達関数である。
【００３２】
さらに、この推定伝達関数Ｇｈは、温度検出部１５０により検出される温度を複数に区分した温度範囲毎に記憶されている。例えば、推定伝達関数Ｇｈは、温度検出部１５０により検出される温度が、０℃〜１０℃、１０℃〜２０℃、２０℃〜３０℃、３０℃〜４０℃、４０℃〜５０℃、５０℃〜６０℃、６０℃〜７０℃、７０℃〜８０℃のそれぞれの範囲毎に記憶されている。
【００３３】
ここで、伝達系の伝達関数Ｇは、角周波数ωに応じた振幅成分Ａと位相成分Φとにより表される。そこで、式（３）に示すように、推定伝達関数Ｇｈとしては、角周波数ωおよび温度範囲Ｔに応じた推定振幅Ａハット（以下、「Ａｈ」と記載する）と推定位相Φハット（以下、「Φｈ」と記載する）とにより表される。なお、式（３）においては、推定伝達関数Ｇｈ、推定振幅Ａｈおよび推定位相Φｈは、角周波数ωおよび温度範囲Ｔに応じたものとなるため、ωおよびＴの関数であることを明記するために、それぞれＧｈ（ω，Ｔ）、Ａｈ（ω，Ｔ）およびΦｈ（ω，Ｔ）と記載している。
【００３４】
【数３】
【００３５】
例えば、推定伝達関数記憶部１６０には、角周波数ωに応じた推定振幅Ａｈおよび推定位相Φｈのマップ（ＭＡＰ１〜ＭＡＰ８）が温度範囲毎に記憶されている。この推定振幅Ａｈおよび推定位相Φｈは、例えば、自動車の製造初期段階、車検時の他、エンジン停止時に、後述する伝達関数同定処理部１８０により伝達関数の同定処理を行うことで算出される。ここで、実際の伝達関数Ｇの振幅Ａおよび位相Φは、外乱や経年変化に加えて、伝達系の温度によって変化する。ただし、本実施形態によれば、推定振幅Ａｈおよび推定位相Φｈは、複数の温度範囲毎に設定されていると共に、エンジン停止の都度に伝達関数の同定処理を行っている。そのため、推定振幅Ａｈおよび推定位相Φｈは、種々の変化要因に応じて変化させることができる。そして、推定伝達関数記憶部１６０においては、温度検出部１５０により検出された温度Ｔが含まれるマップが選定され、当該マップの中から角周波数算出部１１０により算出された角周波数ωに対応する推定振幅Ａｈおよび推定位相Φｈが選出される。
【００３６】
フィルタ係数更新部１７０は、上述した正弦波制御信号ｙｎを構成するための適応フィルタＷｎを適応的に更新する。適応フィルタＷｎは、式（４）に示すように、振幅フィルタ係数ａｎと位相フィルタ係数φｎとにより構成される。
【００３７】
【数４】
【００３８】
このフィルタ係数更新部１７０は、推定伝達関数記憶部１６０にて選出された推定伝達関数Ｇｈと残留信号検出部１４０により検出される残留信号ｅｎとに基づいて適応フィルタＷｎを更新する。適応フィルタＷｎのうち振幅フィルタ係数ａｎの更新は、式（５）に従って行う。つまり、式（５）に示すように、振幅フィルタ係数ａｎの更新式は、前回更新された振幅フィルタ係数ａｎに対して、推定伝達関数Ａｈ，Φｈおよび残留信号ｅｎに基づき算出される振幅更新式の項［｛μａｅｎｓｉｎ（ωｔｎ＋φｎ＋Φｈ）｝／Ａｈ］を加減算することにより、正弦波制御信号ｙｎの振幅フィルタ係数の更新値ａｎ＋１を算出する。
【００３９】
【数５】
【００４０】
ここで、式（５）において、振幅更新式の加減算項は、前回更新された振幅フィルタ係数ａｎから減算した式として表している。また、振幅更新式の加減算は、振幅ステップサイズパラメータμａを乗算した項としている。この振幅ステップサイズパラメータμａは、予め決定された固定値としている。
【００４１】
また、適応フィルタＷｎのうち位相フィルタ係数φｎの更新は、式（６）に従って行う（位相フィルタ係数更新部）。つまり、式（６）に示すように、位相フィルタ係数φｎの更新式は、前回更新された位相フィルタ係数φｎに対して、推定伝達関数Ａｈ，Φｈおよび残留信号ｅｎに基づき算出される位相更新式の項［μφｅｎｃｏｓ（ωｔｎ＋φｎ＋Φｈ）］を加減算することにより、正弦波制御信号ｙｎの位相フィルタ係数の更新値φｎ＋１を算出する。
【００４２】
【数６】
【００４３】
ここで、式（６）において、位相更新式の加減算項は、前回更新された位相フィルタ係数φｎから減算した式として表している。また、位相更新式の加減算項は、位相ステップサイズパラメータμφを乗算した項としている。この位相ステップサイズパラメータμφは、予め決定された固定値としている。
【００４４】
伝達関数同定処理部１８０は、温度検出部１５０により検出された温度Ｔがそれぞれの温度範囲に含まれる場合に、それぞれの伝達関数Ｇの同定処理を実行する。そして、伝達関数同定処理部１８０は、算出されたそれぞれ温度範囲毎の推定伝達関数Ｇｈを推定伝達関数記憶部１６０に記憶させる。伝達関数同定処理部１８０による伝達関数Ｇの同定処理の実行は、例えば、自動車の製造初期段階、車検時の他、エンジン停止時に、後述する伝達関数同定処理部１８０により伝達関数の同定処理を行うことで算出される。ここで、エンジン停止時に行う伝達関数の同定処理についての詳細は、後述する。
【００４５】
（能動型振動騒音抑制装置の動作）
上述した能動型振動騒音抑制装置１００においては、予め推定伝達関数Ｇｈが記憶されている。そして、自動車の動作中において、推定伝達関数記憶部１６０に記憶されている複数のマップの中から、温度検出部１５０により検出される伝達系の温度Ｔが含まれる温度範囲に対応するマップが選出される。続いて、選出されたマップを用いて、角周波数算出部１１０にて算出された角周波数ωに応じた推定振幅Ａｈおよび推定位相Φｈを選出する。
【００４６】
そして、フィルタ係数更新部１７０において、残留信号ｅｎと推定振幅Ａｈと推定位相Φｈとに基づいて、式（５）（６）に従って、振幅フィルタ係数ａｎ＋１および位相フィルタ係数φｎ＋１を更新する。正弦波制御信号生成部１２０において、更新された振幅フィルタ係数ａｎ＋１および位相フィルタ係数φｎ＋１を用いて正弦波制御信号ｙｎが生成される。生成された正弦波制御信号ｙｎに応じて、発生装置１３０が制御振動または制御音を発生させて、評価点２０に伝達されるエンジン１０により発生される抑制対象振動等に対して逆位相となるように合成させる。このようにして、評価点２０において、残留振動等を抑制することができる。
【００４７】
そして、本実施形態によれば、推定伝達関数記憶部１６０が複数の温度範囲毎に推定伝達関数Ｇｈを記憶している。複数の温度範囲毎の推定伝達関数Ｇｈは、伝達系の温度Ｔがそれぞれの温度範囲に含まれる場合に伝達関数の同定処理を行うことにより導き出している。そして、制御する際には、現在温度Ｔに応じた推定伝達関数Ｇｈを用いてフィルタ係数ａｎ，φｎを更新する。これにより、伝達系の温度Ｔが変化することにより実際の伝達系の伝達関数Ｇが変化したとしても、実際の伝達関数Ｇと推定伝達関数Ｇｈとがずれることを抑制できる。従って、温度Ｔに依存することなく、評価点２０において高精度に振動または騒音を抑制することができる。
【００４８】
（伝達関数の同定処理）
次に、伝達関数同定処理部１８０による伝達関数Ｇの同定処理について、図２のフローチャートを参照しつつ、図１の破線にて示す情報伝達経路を参照して説明する。図２に示すように、同定処理は、エンジン１０が停止したか否かを判定する（ステップＳ１）。エンジン１０が停止していなければ、エンジン１０が停止するまで処理を繰り返す。この判定は、例えば、エンジン１０の回転数がゼロになったことにより判定してもよいし、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態になったか否かにより判定してもよい。
【００４９】
続いて、エンジン１０が停止したと判定された場合に、温度検出部１５０により伝達系の温度Ｔの検出を開始する（ステップＳ２）。温度検出部１５０による温度検出は、後の温度検出終了と判定されるまで、継続して行われる。
【００５０】
続いて、検出温度Ｔが８０℃より大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、８０℃としたのは、推定伝達関数記憶部１６０にて記憶されている温度範囲毎のマップのうち上限温度が８０℃であるためである。なお、推定伝達関数記憶部１６０に記憶されているマップの温度範囲は、それぞれ、第一マップ：０℃〜１０℃、第二マップ：１０℃〜２０℃、第三マップ：２０℃〜３０℃、第四マップ：３０℃〜４０℃、第五マップ：４０℃〜５０℃、第六マップ：５０℃〜６０℃、第七マップ：６０℃〜７０℃、第八マップ：７０℃〜８０℃としている。
【００５１】
そして、検出温度Ｔが８０℃より大きい場合には、検出温度Ｔが８０℃以下になるまで処理を繰り返す。ここで、エンジン１０が停止する前は、当然、エンジン１０が駆動状態である。そのため、発熱源であるエンジン１０によって、発生装置１３０から評価点２０までの伝達系の温度雰囲気は、加熱されて高温状態となっている。ただし、外気温によっては、検出温度Ｔが８０℃より大きくなる場合や８０℃以下となる場合がある。
【００５２】
続いて、検出温度Ｔが８０℃以下となると、下限パラメータＴ１を７０℃に、上限パラメータＴ２を８０℃に設定する（ステップＳ４）。続いて、検出温度Ｔが、現時点の下限パラメータＴ１より大きく、上限パラメータＴ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。最初は、検出温度Ｔが、７０℃より大きく、かつ、８０℃以下であるか否かを判定することになる。
【００５３】
そして、ステップＳ５において、検出温度Ｔが現時点の下限パラメータＴ１より大きく、上限パラメータＴ２以下である場合には、さらに、検出温度Ｔが、現時点のＴ１とＴ２の中間値｛（Ｔ１＋Ｔ２）／２｝より大きく、Ｔ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ６）。最初は、検出温度Ｔが、７５℃より大きく、かつ、８０℃以下であるか否かを判定する。この意味は、検出温度Ｔが、当該検出温度Ｔの含まれている温度範囲の中間値より大きいか否かを判定するという意味である。
【００５４】
そして、検出温度Ｔが当該温度範囲の中間値より大きい場合には（ステップＳ６：Ｙ）、検出温度Ｔが当該温度範囲の中間値に達したか否かを判定する（ステップＳ７）。そして、検出温度Ｔが当該温度範囲の中間値に達していなければ、検出温度Ｔが中間値に達するまで処理を繰り返す。そして、検出温度Ｔが中間値に達した場合に、伝達関数の同定処理を実行する（ステップＳ８）。一方、ステップＳ６において、検出温度Ｔが当該温度範囲の中間値以下の場合には、直ちに、伝達関数の同定処理を実行する（ステップＳ８）。
【００５５】
ここで、伝達関数の同定処理の実行の動作について、図１を参照して説明する。図１の破線にて、伝達関数同定処理部１８０により伝達関数Ｇの同定処理実行の際に用いる情報伝達経路を示す。具体的には、伝達関数同定処理部１８０による同定処理実行の際には、温度検出部１５０により検出された温度Ｔを入力する。そして、正弦波制御信号生成部１２０に対して、同定処理実行用の角周波数ωｔ、振幅フィルタ係数ａｔ、位相フィルタ係数φｔを与えて、正弦波制御信号ｙを生成する。そして、発生装置１３０が正弦波制御信号ｙに応じた制御振動または制御音を発生し、伝達関数同定処理部１８０は、残留信号検出部１４０により検出された残留信号ｅを入力する。そして、伝達関数同定処理部１８０は、正弦波制御信号生成部１２０に出力した角周波数ωｔ、振幅フィルタ係数ａｔ、位相フィルタ係数φｔと、残留信号検出部１４０から入力した残留信号ｅとにより、伝達系の伝達関数Ｇの推定値を算出する。
【００５６】
このようにして、最初のステップＳ８の処理により、７０℃〜８０℃の温度範囲における推定伝達関数Ｇｈを記憶することができる。そして、検出温度Ｔが７５℃以上であれば、検出温度が７５℃（中間値）のときに、伝達関数の同定処理が実行される。つまり、７０℃〜８０℃の温度範囲における推定伝達関数Ｇｈは、検出温度Ｔが７５℃のときに同定処理を実行された推定伝達関数Ｇｈとなる。
【００５７】
図２に戻り説明する。図２のステップＳ８の後には、下限パラメータＴ１が０℃であるか否かを判定する（ステップＳ９）。下限パラメータＴ１が０℃でなければ、下限パラメータＴ１を、現在の下限パラメータＴ１から１０℃減算した値に更新する（ステップＳ１０）。さらに、下限パラメータＴ１が０℃でなければ、上限パラメータＴ２を、現在の上限パラメータＴ２から１０℃減算した値に更新する（ステップＳ１０）。最初は、下限パラメータＴ１が７０℃であり、上限パラメータＴ２が８０℃であるため、ステップＳ１０において、下限パラメータＴ１が６０℃に更新され、上限パラメータＴ２が７０℃に更新される。そして、ステップＳ５から処理を繰り返す。
【００５８】
つまり、次のステップＳ５〜Ｓ８において、６０℃〜７０℃の温度範囲に対する推定伝達関数Ｇｈの同定処理を実行する。そのとき、６０℃と７０℃の中間値６５℃にて、推定伝達関数Ｇｈの同定処理が実行される。
【００５９】
さらに、次のステップＳ９において、下限パラメータＴ１が５０℃に更新され、上限パラメータＴ２が６０℃に更新される。そして、次のステップＳ５〜Ｓ８において、５０℃〜６０℃の温度範囲に対する推定伝達関数Ｇｈの同定処理を実行する。そのとき、５０℃と６０℃の中間値５５℃にて、推定伝達関数Ｇｈの同定処理が実行される。
【００６０】
そして、当該処理の繰り返しは、ステップＳ９にて下限パラメータＴ１が０℃に達するまで行われる。つまり、０℃〜８０℃の温度範囲を１０℃刻みで区分したそれぞれの温度範囲に対して、高い温度範囲から低い温度範囲に向かって順に、伝達関数の同定処理を実行している。特に、可能な限りにおいて、それぞれの温度範囲の中間値にて、伝達関数の同定処理を実行している。
【００６１】
ここで、図２のステップＳ５において、検出温度Ｔが、現時点の下限パラメータＴ１より大きく、かつ、上限パラメータＴ２以下であるか否かを判定した。寒冷地や冬季など外気温が低い場合や、温度検出部１５０の配置によっては、エンジン１０を駆動した後であっても検出温度Ｔが８０℃以上とならない場合もある。
【００６２】
このような場合には、図２のステップＳ５において、検出温度Ｔが現時点の下限パラメータＴ１以下となる場合には、ステップＳ９に移行して、下限パラメータＴ１が０℃であるか否かを判定する。そして、ステップＳ１０にて、下限パラメータＴ１および上限パラメータＴ２が更新され、再びステップＳ５〜Ｓ８の処理を行う。つまり、エンジン１０を停止した初期状態において、当該検出温度Ｔよりも高い温度範囲の伝達関数の同定処理は行われない。
【００６３】
そして、ステップＳ９において、下限パラメータＴ１が０℃に達すると、温度検出部１５０による温度Ｔの検出を終了し（ステップＳ１１）、伝達関数の同定処理を終了する。
【００６４】
このように、温度検出部１５０により検出される温度Ｔを下降させながら、複数の温度範囲における伝達関数の同定処理を、温度の高い方から低い方に向かって順に行っている。これにより、それぞれの温度範囲の所望の温度で伝達関数の同定処理ができるようになる。特に、温度検出部１５０により検出された温度Ｔがそれぞれの温度範囲の中間値のときに、それぞれの伝達関数の同定処理を行うようにすることができる。これにより、それぞれの温度範囲のうち最低温度および最高温度の何れに対しても、伝達関数のずれを抑制できる。
【００６５】
さらに、エンジン１０の停止後に伝達関数の同定処理を行うことにより、エンジン１０の駆動によってエンジン１０の周囲および排気管周囲は非常に高温雰囲気となっている。そして、エンジン１０の停止により、エンジン１０の周囲および排気管周囲の温度は低くなっていく。この温度変化を利用して、エンジン１０の停止後に、高い温度範囲から低い温度範囲に向かって順に伝達関数の同定処理を行うことで、短時間でかつ確実に複数の温度範囲における伝達関数の同定処理を行うことができる。また、複数の温度範囲について伝達関数の同定処理を行うために、専用の加熱処理を行ったり、冷却処理を行ったりする必要がない。
【００６６】
＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態の伝達関数の同定処理について説明する。上記実施形態の伝達関数の同定処理は、複数の温度範囲のうち温度が高い方から低い方に向かって順に行った。この他に、伝達関数の同定処理は、複数の温度範囲のうち温度が低い方から高い方に向かって順に行うようにしてもよい。
【００６７】
具体的には、伝達関数の同定処理を行う際に、例えばヒーターなどにより温度検出部１５０により検出される温度Ｔを加熱しながら、検出温度Ｔを上昇させる。そして、検出温度Ｔが上昇しながら、当該検出温度Ｔが含まれる温度範囲の伝達関数の同定処理を実行する。この場合も、上記実施形態のように、それぞれの温度範囲の中間値にて、伝達関数の同定処理を実行する。
【００６８】
また、ヒーターの代わりに、エンジン１０の駆動開始によってエンジン１０の周囲や排気管周囲が加熱されることを利用することもできる。この場合に、エンジン１０の駆動開始時に、伝達関数の同定処理を実行することになる。
【符号の説明】
【００６９】
１０：エンジン、 ２０：評価点
１００：能動型振動騒音抑制装置、 １１０：角周波数算出部
１２０：正弦波制御信号生成部、 １３０：発生装置、 １４０：残留信号検出部
１５０：温度検出部、 １６０：推定伝達関数記憶部
１７０：フィルタ係数更新部、 １８０：伝達関数同定処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御信号に応じた制御振動または制御音を出力して、評価点における振動または騒音を能動的に抑制する能動型振動騒音抑制装置であって、
振動または騒音の発生源の周波数に基づいて前記制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号に応じた制御振動または制御音を出力する制御振動制御音発生装置と、
前記制御振動制御音発生装置と前記評価点との間における伝達系の温度を検出する温度検出部と、
前記評価点において前記発生源による振動または騒音と前記制御振動または制御音との干渉による残留信号を検出する残留信号検出部と、
前記伝達系の温度を複数に区分した温度範囲毎に、前記伝達系の伝達関数の推定値を記憶する推定伝達関数記憶部と、
前記温度検出部により検出される前記温度が含まれる前記温度範囲における前記伝達関数の推定値と前記残留信号とにより算出される更新値に基づいて、前記制御信号の適応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、
前記温度検出部により検出された前記温度がそれぞれの前記温度範囲に含まれる場合にそれぞれの前記伝達関数の同定処理を行い、算出されたそれぞれの前記伝達関数の推定値を前記推定伝達関数記憶部に記憶させる伝達関数同定処理部と、
を備える能動型振動騒音抑制装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記伝達関数同定処理部は、複数の前記温度範囲のうち高い温度範囲から低い温度範囲に向かって順に、または、複数の前記温度範囲のうち低い温度範囲から高い温度範囲に向かって順に前記伝達関数の同定処理を行う能動型振動騒音抑制装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記伝達関数同定処理部は、前記温度検出部により検出された前記温度がそれぞれの前記温度範囲の中間値のときに、それぞれの前記伝達関数の同定処理を行う能動型振動騒音抑制装置。
【請求項４】
請求項２または３において、
前記能動型振動騒音抑制装置は、車両に搭載され、
前記伝達関数同定処理部は、前記車両のエンジン停止後に、複数の前記温度範囲のうち高い温度範囲から低い温度範囲に向かって順に前記伝達関数の同定処理を行う能動型振動騒音抑制装置。
【請求項１】
制御信号に応じた制御振動または制御音を出力して、評価点における振動または騒音を能動的に抑制する能動型振動騒音抑制装置であって、
振動または騒音の発生源の周波数に基づいて前記制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号に応じた制御振動または制御音を出力する制御振動制御音発生装置と、
前記制御振動制御音発生装置と前記評価点との間における伝達系の温度を検出する温度検出部と、
前記評価点において前記発生源による振動または騒音と前記制御振動または制御音との干渉による残留信号を検出する残留信号検出部と、
前記伝達系の温度を複数に区分した温度範囲毎に、前記伝達系の伝達関数の推定値を記憶する推定伝達関数記憶部と、
前記温度検出部により検出される前記温度が含まれる前記温度範囲における前記伝達関数の推定値と前記残留信号とにより算出される更新値に基づいて、前記制御信号の適応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、
前記温度検出部により検出された前記温度がそれぞれの前記温度範囲に含まれる場合にそれぞれの前記伝達関数の同定処理を行い、算出されたそれぞれの前記伝達関数の推定値を前記推定伝達関数記憶部に記憶させる伝達関数同定処理部と、
を備える能動型振動騒音抑制装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記伝達関数同定処理部は、複数の前記温度範囲のうち高い温度範囲から低い温度範囲に向かって順に、または、複数の前記温度範囲のうち低い温度範囲から高い温度範囲に向かって順に前記伝達関数の同定処理を行う能動型振動騒音抑制装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記伝達関数同定処理部は、前記温度検出部により検出された前記温度がそれぞれの前記温度範囲の中間値のときに、それぞれの前記伝達関数の同定処理を行う能動型振動騒音抑制装置。
【請求項４】
請求項２または３において、
前記能動型振動騒音抑制装置は、車両に搭載され、
前記伝達関数同定処理部は、前記車両のエンジン停止後に、複数の前記温度範囲のうち高い温度範囲から低い温度範囲に向かって順に前記伝達関数の同定処理を行う能動型振動騒音抑制装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１１８６４２（Ｐ２０１２−１１８６４２Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６５９０７（Ｐ２０１０−２６５９０７）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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