能動振動騒音制御装置
【課題】車両が走行する路面状態等の構造物の周辺環境が変化した場合であっても違和感無く騒音低減制御を継続することが可能な能動振動騒音制御装置を提供する。
【解決手段】車室内に複数の加速度センサ１０ａ〜１０ｄ、及びこの車室内に波動を加えるアクチュエータ２０ａ、２０ｂを設ける。更に、加速度センサ１０ａ〜１０ｄの出力信号に基づき、車室内の制御空間１００における騒音を低減するように、アクチュエータ２０ａ、２０ｂの出力を制御するための、制御指令値算出部３２を備える。そして、この制御指令値算出部３２は、加速度センサ１０ａ〜１０ｄの出力信号の周波数特性が変動した場合に、制御空間での騒音が所望の周波数特性に近づくようにアクチュエータ２０ａ、２０ｂの出力を調整する。
【解決手段】車室内に複数の加速度センサ１０ａ〜１０ｄ、及びこの車室内に波動を加えるアクチュエータ２０ａ、２０ｂを設ける。更に、加速度センサ１０ａ〜１０ｄの出力信号に基づき、車室内の制御空間１００における騒音を低減するように、アクチュエータ２０ａ、２０ｂの出力を制御するための、制御指令値算出部３２を備える。そして、この制御指令値算出部３２は、加速度センサ１０ａ〜１０ｄの出力信号の周波数特性が変動した場合に、制御空間での騒音が所望の周波数特性に近づくようにアクチュエータ２０ａ、２０ｂの出力を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等の構造体の内部に生じる騒音を、波動を出力することにより低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両の車室内において車両の走行に伴い発生する騒音を計測し、その騒音を打ち消すような音波を発生して騒音を低減する騒音制御装置や騒音制御方法が提案されている。例えば、車両の車体の振動を検出するための振動検出手段を複数設け、検出した車体の振動に基づいて車両に設置したスピーカや加振器等のアクチュエータを作動させ、車室内の騒音を低減する騒音制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２９２７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された騒音制御装置を用いた場合には、適応フィルタを用いた制御を行うため、制御時の騒音の周波数特性を自在に設計することができない。従って、車両が走行する路面の状況が変化した場合には、所望の周波数帯域での騒音低減制御の効果を十分に得ることができなくなり、騒音の音質変化により乗員に不快感を与えるという虞があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、車両が走行する路面状態等の構造物の周辺環境が変化した場合であっても違和感無く騒音低減制御を継続することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、構造物上に配置され構造物の振動を検出するセンサと、構造物内の空間或いは構造物に波動を加える波動印加手段と、前記センサの出力信号に基づき、前記構造物内の制御空間における騒音を低減するように前記波動印加手段を制御する制御手段とを備える。そして、この制御手段は、前記センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音が変化した場合に、当該基準となる騒音へ近づくように前記波動印加手段による出力を調整する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、構造物（例えば車両）の周辺環境の変化が発生してセンサ信号の周波数特性が変化した場合であっても、制御手段で使用するパラメータを適宜調整して波動印加手段を駆動するので、違和感無く構造物内部の騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る能動振動騒音制御装置の概略を示す説明図であり（ａ）は車両全体、（ｂ）はタイヤ周辺を示す。
【図２】本発明に係る能動振動騒音制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、制御指令値算出部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、制御指令値算出部による処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、切り替え指示部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、切り替え指示部による処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラによる処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラで用いるフィルタ係数を再計算する構成を示すブロック線図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係り、車両が路面Ａを走行した場合に生じる騒音の周波数特性図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係り、車両が路面Ａ、Ｂを走行した場合に生じる騒音の周波数特性図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係り、車両が路面Ｂを走行した場合に生じる騒音の周波数特性図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係り、車両が路面Ｂを走行した場合に生じる騒音の周波数特性図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラの詳細な構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラによる処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラで用いるフィルタ係数を再計算する構成を示すブロック線図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、切り替え指示部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、切り替え指示部による処理手順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】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。車両（構造体）の外部から侵入する車室内騒音の原因は、代表的なものとして、エンジンの振動に起因するエンジン騒音、走行時に路面の凹凸の影響がタイヤから進入することに起因する騒音（以下、ロードノイズと称する）、走行時に空気の気流によって発生する風切音等が存在する。本実施形態では、上記の各騒音の中から主としてロードノイズの低減について説明する。
【００１０】
図１は、車両が走行している場合の、路面の凹凸の影響による車体の振動、及びロードノイズの主な伝播経路を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）はフロアパネル１１０と４個のタイヤ２００を示した説明図、図１（ｂ）はタイヤ２００の側面図である。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、４個のタイヤ２００から車体に進入したロードノイズの主成分となる振動は、まず図１（ｂ）に示す車軸１２０及びサスペンション１３０の取り付け部（図示省略）からメンバ１４０と称する剛性の高い梁状の部材に進入する。その後、メンバ１４０によって囲まれた比較的剛性の低い板状の部材であるフロアパネル１１０に振動が伝播し、このフロアパネル１１０が振動する。
【００１２】
更に、フロアパネル１１０の振動により車室内の空気振動が引き起こされ、車室内に共振現象を起こすので、車室内の所定の空間１００においてロードノイズが聞こえる。本実施形態では、煩雑さを避けるために運転席の右側耳元近傍の空間１００（構造物内の制御空間）のみを騒音低減制御空間として扱う。
【００１３】
複数の座席や、複数の耳元空間を制御空間とする場合には適宜設定を変更すればよい。フロアパネル１１０の他にルーフパネルや窓ガラス（いずれも図示省略）が振動することによっても騒音が発生するが、主にサスペンション１３０の取り付け部から進入するロードノイズの大部分は、フロアパネル１１０の振動に起因することが判っている。このため、フロアパネル１１０の振動に起因するロードノイズを打ち消すように騒音制御を行えば、ロードノイズを低減することができる。
【００１４】
本発明では、フロアパネル１１０にセンサ（後述する加速度センサ１０）を配置して、このセンサの出力信号に基づいて車室内騒音の推定を行い、制御指令値生成手段により制御指令値を生成し、この制御指令値に基づいてフロアパネル１１０に設けたアクチュエータ（波動印加部）により発生した制御音を車室内に入力するという手法を採用する。
【００１５】
ここで、本発明ではセンサとしてマイクロフォンを使用せず、加速度センサ１０の信号から制御空間１００の騒音を推定するという方法を用いている。フロアパネル１１０、或いはメンバ１４０に設置した加速度センサ１０を用いるため、制御対象としてフロアパネル１１０に起因するロードノイズを扱う。ここで、加速度センサ１０の設置場所としてフロアパネル１１０、或いはメンバ１４０を選択したのは、車室内騒音との間のコヒーレンス（定義は後述）が高いからである。
【００１６】
なお、フロアパネル１１０やメンバ１４０を発生源とする騒音が制御対象としてすべて含まれるため、エンジン騒音の一部や車体底部を流れる空気が発生する風切音についても同様に扱うことができる。
【００１７】
また、本発明の効果の範囲はフロアパネル１１０の振動による騒音低減の範疇にはとどまらず、例えばダッシュパネルやフロントグラス、更に、ルーフパネル（いずれも図示省略）といった同一のメカニズムで発生する車室内の騒音発生源に対しても、本発明を当該部位に対して用いるようにすれば、同様の効果を得ることが可能である。
【００１８】
図２は、本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の構成を概略的に示す説明図である。図２に示すように、本実施形態に係る能動振動騒音制御装置は、フロアパネル１１０、及びメンバ１４０の振動を測定するための、４個の加速度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ（以下、個々を区別する必要が無い場合には「加速度センサ１０」と称する）と、フロアパネル１１０、或いはメンバ１４０に振動を与える波動印加手段としての２個のアクチュエータ２０ａ、２０ｂ（以下、個々を区別する必要が無い場合には「アクチュエータ２０」と称する）と、加速度センサ１０で検出された加速度信号に基づいて車室内騒音を低減する制御指令値を算出し、アクチュエータ２０の制御を行う制御装置本体３０を備えている。
【００１９】
ここで、本実施形態では、アクチュエータ２０の一例としてピエゾアクチュエータ（Piezo-electric actuator）を用いる。また、フロアパネル１１０やメンバ１４０に設置する形態を採用せず、ダッシュパネルやフロントグラス、ドアパネル、更にルーフパネルといった部位に設置したアクチュエータを用いることも可能である。更に、車室内に設置したスピーカをアクチュエータとして用いることも可能である。
【００２０】
制御装置本体３０の入力信号は、各加速度センサ１０の出力であり、出力信号はアクチュエータ２０に出力する制御指令信号である。
【００２１】
アクチュエータ２０は、制御空間１００での騒音を低減するために十分な数が車体のフロアパネル１１０の適切な位置に貼り付けられている。
【００２２】
加速度センサ１０の数は一般に振動源の数より多いことが必要とされる。具体的な加速度センサ１０の数、及び設置位置は、次の（１）式で示される各加速度センサ１０と制御空間１００における騒音の音圧との間のコヒーレンスＣxy(ω)が十分高くなるように（例えば０．９以上）決定される。
【数１】
【００２３】
本実施形態では、加速度センサの個数を４個（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）とし、アクチュエータの個数を２個（２０ａ、２０ｂ）としている。なお、加速度センサ１０、アクチュエータ２０の数は、任意の数に適宜設定することができる。
【００２４】
上述した（１）式において、Ｐxy(ω)は、加速度と音圧の間のクロスパワースペクトラム、Ｐxx(ω)、Ｐyy(ω)は、それぞれ加速度と音圧のオートパワースペクトラムを示している。また、ＰHはＰのエルミート転置行列を表す。
【００２５】
制御装置本体３０は、信号増幅用の増幅部３１（３１ａ〜３１ｆ）と、車室内騒音を低減する制御指令値を算出して出力する制御指令値算出部３２とを備える。
【００２６】
増幅部３１a〜３１ｆは、加速度センサ１０がいわゆるチャージタイプである場合には、電荷と電圧との間の変換を行う。
【００２７】
図３は、図２に示した制御指令値算出部３２の詳細な構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御指令値算出部３２は、Ａ／Ｄ変換部３３と、切り替え指示部３４と、振動伝播特性モデル７０と、コントローラ３８、及びＤ／Ａ変換部３９を備えている。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換部３３は、加速度センサ１０（１０ａ〜１０ｄ）で検出され、増幅部３１ａ〜３１ｄで増幅された加速度信号α１、α２、α３、α４をディジタル信号に変換し、減算器３５ａに出力する。
【００２９】
振動伝播特性モデル７０は、アクチュエータ２０で発生した振動が加速度センサ１０まで回り込む場合の伝達関数のモデルを示す。通常はオンラインで処理するためにＩＩＲフィルタの形式でメモリ内に保持される。センサ、アクチュエータが複数設けられる場合には（本実施形態では、４個の加速度センサと２個のアクチュエータ）、その数に応じたフィルタを保持しておく。振動伝播特性モデル７０では、制御指令信号ｕにアクチュエータ２０からＳＰＬ*（騒音レベル；Sound Pressure Level）までのモデルを乗算することにより、アクチュエータ２０が加速度センサ１０の設置位置に生成する振動を計算する。
【００３０】
減算器３５ａは、加速度センサ１０で検出される加速度信号α１〜α４から、アクチュエータ２０が加速度センサ１０の設置位置に生成する振動を減算する。この結果得られる信号は、加速度センサ１０で検出される振動のうち、車両の外部から進入した成分である信号αd（以下これを「減算信号」と称する）のみとなる。
【００３１】
切り替え指示部３４は、減算器３５ａより出力される減算信号αdに基づいて、コントローラ３８で、制御指令信号ｕの演算に用いるパラメータを切り替えるか否かを判断するための切り替え指示信号δを生成してコントローラ３８に出力する。そして、切り替え指示信号δがパラメータを切り替えることを示す信号である場合には、この切り替え指示信号δと共に、切り替え後におけるパラメータをコントローラ３８に出力する。
【００３２】
コントローラ３８は、減算器３５ａより出力される減算信号αdに基づいて、制御空間１００での騒音を低減するために、アクチュエータ２０へ出力する制御指令信号ｕを演算する。
【００３３】
Ｄ／Ａ変換部３９は、コントローラ３８で演算された制御指令信号ｕをアナログ信号に変換し、アナログ信号に変換された制御指令信号ｕを図２に示す増幅部３１ｅ、３１ｆに出力する。なお、本実施形態では、制御指令値算出部３２をいわゆるＣＰＵ上に実装する。
【００３４】
次に、図４に示すフローチャートを参照して、制御指令値算出部３２における処理手順について説明する。
【００３５】
まず、ステップＳ１１では、Ａ／Ｄ変換部３３でディジタル信号に変換された加速度信号α１〜α４が、減算器３５ａに入力される。その後、フローはステップＳ１２へ移行する。
【００３６】
ステップＳ１２では、１ステップ前にコントローラ３８より出力された制御指令信号ｕに、振動伝播特性モデル７０のフィルタを乗算し、乗算により得られた信号が減算器３５ａに出力される。その後、フローはステップＳ１３に移行する。
【００３７】
ステップＳ１３では、減算器３５ａが、ステップＳ１１の処理で得られた各加速度信号α１〜α４から、ステップＳ１２の処理で得られた信号を減算する。その後、フローはステップＳ１４に移行する。
【００３８】
ステップＳ１４では、切り替え指示部３４が、コントローラ３８で使用するパラメータを切り替えるか否かを判定し、更に、切り替え後のパラメータを演算する処理を実行する。また、パラメータを切り替えると判定した場合には、切り替え後のパラメータを出力する。この処理の詳細については、図６に示すフローチャートを参照して後述する。その後、フローはステップＳ１５へ移行する。
【００３９】
ステップＳ１５では、コントローラ３８が、減算器３５ａより出力される減算信号αdと、切り替え指示部３４より出力される切り替え指示信号δ及びパラメータを用いて、制御空間１００での騒音を小さくするための制御指令信号ｕを演算する。この処理の詳細については、図７に示すフローチャートを参照して後述する。その後、フローはステップＳ１６へ移行する。
【００４０】
ステップＳ１６では、Ｄ／Ａ変換部３９が、コントローラ３８より出力される制御指令信号ｕをアナログ信号に変換して外部へ出力する。
【００４１】
図５は、図３に示した切り替え指示部３４の処理の流れ（図４のステップＳ１４の処理）を示すブロック線図である。図５に示すように、切り替え指示部３４は、ＰＳ（パワースペクトル）計算部５１と、ＰＳ保持部５２と、更新判定部３７、及びパラメータ更新部４１を備えている。
【００４２】
ＰＳ計算部５１は、図３に示す減算器３５ａより出力された減算信号αdのパワースペクトルＳαを演算する。
【００４３】
ＰＳ保持部５２は、１ステップ以上前に出力された減算信号αdのパワースペクトルＳα′を記憶する。更新判定部３７にて、減算信号αdが変化したと判定された場合には（センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音が変動した場合には）、ＰＳ計算部５１に記憶されているパワースペクトルＳα′が新たなデータに上書きされる。減算信号αdが変化しないと判定された場合には（センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音が変動していない場合には）、前回のデータを保持する。
【００４４】
更新判定部３７は、ＰＳ計算部５１より出力される今回のパワースペクトルＳαと、ＰＳ保持部５２より出力される１ステップ以上前のパワースペクトルＳα′に基づいて、コントローラ３８で使用するパラメータを変更するか否かを判定し、この判定結果をパラメータ更新部４１に出力する。
【００４５】
パラメータ更新部４１では、更新判定部３７での判定結果を取得し、パラメータを更新する場合には現在のパワースペクトルＳαに基づいて新たなパラメータを構成し、センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音へ近づくように制御されるように、図３に示すコントローラ３８に出力する。他方、パラメータを更新しない場合には、更新しないことを示すフラグ信号をコントローラ３８に出力する。
【００４６】
次に、図４のステップＳ１４に示した切り替え指示信号の演算処理を、図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４７】
ステップＳ２１では、ＰＳ計算部５１にて、切り替え指示部３４に入力された減算信号αdのパワースペクトルＳαを演算する。例えば、演算周期毎に入力される減算信号αdに対して、ピリオドグラム法やＷｅｌｃｈの方法を用いてパワースペクトルを計算することができる。その後、フローはステップＳ２２へ移行する。
【００４８】
ステップＳ２２では、更新判定部３７に、ステップＳ２１の処理で演算された今回のパワースペクトルＳαと、ＰＳ保持部５２に保持されている１ステップ以上前のパワースペクトルＳα′が入力される。そして、更新判定部３７は、２つのパワースペクトルＳα、Ｓα′を対比して、図３に示すコントローラ３８で用いるパラメータを更新するか否かを判定する。例えば、所定の周波数帯域において、これら２つのパワースペクトルＳαの相関係数を求め、相関係数が所定値以下である場合にはパラメータを更新し、所定値以上である場合にはパラメータを更新しない。即ち、加速度センサ１０の出力信号の周波数が変動した場合に、制御空間１００での騒音レベルが所望の周波数に近づくように、パラメータを更新する。また、各加速度センサ１０の周波数特性と、実際に各加速度センサ１０で検出された加速度信号の周波数特性との間の相関係数を求め、この相関係数が所定値以下の場合に、コントローラ３８のパラメータの更新を行うようにすれば、パラメータの変更を迅速に行うことができ、騒音レベルの変動抑制することができる。
【００４９】
更に、予め保持している推定騒音の周波数特性と、新たに取得した推定騒音の間の相関係数を求め、この相関係数が所定の値以下となった場合に、コントローラ３８のパラメータの更新を行うようにすれば、制御を行う周波数帯域全体で一つの指標で判別することができ、パラメータの更新が短縮化され、騒音低減制御の変化による違和感を低減することができる。
【００５０】
また、加速度信号は複数存在するので、全ての加速度信号の相関係数について上記の演算を実施する。パラメータを更新する場合には、フローはＳ２４へ移行し、パラメータを更新しない場合には、フローはＳ２３へ移行する。
【００５１】
ステップＳ２３では、パラメータ更新部４１に、パラメータを更新をしないことを示すフラグ信号が出力される。その後、パラメータ更新部４１は、コントローラ３８で用いるパラメータを更新せずに、フローを終了する。
【００５２】
他方、ステップＳ２４では、ＰＳ保持部５２に保持するデータの値（１ステップ以上前のパワースペクトルＳα′）を、ＰＳ計算部５１より出力された最新のパワースペクトルＳαの値に更新する。その後、フローはＳ２５へ移行する。
【００５３】
ステップＳ２５では、パラメータ更新部４１は、コントローラ３８で用いるパラメータを更新する。本実施形態では、パラメータとしてＰＳ計算部５１で得られたパワースペクトルＳαの概形を表す伝達関数を用いる。この処理では、ＰＳ計算部５１で得られたパワースペクトルＳαに対して、所定の次数でフィッティングを行った伝達関数を計算する。伝達関数の計算は例えば、「足立、『制御のためのシステム同定』、東京電気大学出版、１９９６」に記載されている方法を用いることができる。パラメータを更新した場合には、更新したパラメータを図３に示すコントローラ３８に出力し、フローを終了する。
【００５４】
ここで、上述したステップＳ２２の処理では、相関係数を用いてパラメータを更新するか否かを判定しているので、制御を行う周波数帯域全体で、且つ、１つの指標でこの判定を行うことができ、オンラインでの調整が可能となる。
【００５５】
本実施形態では、ステップＳ２５において、パラメータとしてＰＳ計算部５１で得られたパワースペクトルＳαの概形を表す伝達関数を用いた。それ以外にも、加速度パワースペクトルの概形を予め決めておき、そのピークの周波数と減衰係数のみをパラメータとしておくことも可能である。この場合、現在得られたパワースペクトルデータから、それらのパラメータを推定することにより求めることができる。即ち、加速度センサ１０の検出信号に基づいて推定される車室内の騒音のピーク周波数の変動に合わせて、このピーク周波数での騒音低減制御の効果が高まるようにパラメータを設定することができる。この場合には、騒音のピーク周波数の変動に対して追従して騒音低減制御を行うことができる。
【００５６】
また、加速度センサ１０の検出信号に基づいて推定される車室内の騒音のピーク周波数における騒音レベルの変動に合わせて、このピーク周波数における騒音レベルが変動しないようにパラメータを設定することも可能である。この場合には、騒音のピークレベルに追従して騒音低減制御を行うことができる。
【００５７】
更に、パラメータとして、制御帯域に通過帯域を持つ帯域通過フィルタを用いることもできる。この方法により、加速度信号の最大周波数、及び最小周波数が変化したときに制御を行う周波数帯域を変更することができる。この場合、加速度信号のパワースペクトルが所定の値以上である周波数帯域の上限、下限を調べ、その値を帯域通過フィルタの遮断周波数とすることでパラメータとして帯域通過フィルタを更新することができる。即ち、加速度センサ１０の検出信号に基づいて推定される車室内の騒音のピーク幅に合わせて、このピーク幅の周波数帯域における騒音レベルが変動しないようにパラメータを設定することができる。この場合には、制御を行うべき騒音のピーク幅が変動したときにも、制御指令値算出部３２の制御周波数帯域を変更することができ、効率良く騒音低減制御を行うことができる。
【００５８】
また、各加速度センサ１０で検出される加速度信号αに基づいて推定された車室内の騒音レベルが、予め設定した最大周波数（所定の騒音レベルよりも高い周波数）と異なる場合に、コントローラ３８のパラメータの変更することにより、制御するべき周波数帯域が変動した際に、コントローラ３８の制御周波数帯域を変更することができるので、騒音低減制御を効果的に行うことができる。
【００５９】
次に、図４のステップＳ１５に示したコントローラ３８による制御指令信号ｕの演算処理について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００６０】
ステップＳ３１では、切り替え指示部３４の出力である切り替え指示信号δを入力する。その後、フローはＳ３２へ移行する。
【００６１】
ステップＳ３２では、入力された切り替え指示信号δが、パラメータの切り替えを指示する信号であるか否かを判定する。切り替えを指示する信号である場合には、フローはステップＳ３３へ移行し、切り替えを指示する信号でなければ、フローはステップＳ３４へ移行する。
【００６２】
ステップＳ３３では、切り替え指示信号δとして入力された新たなパラメータを用いて、後述する手法によりコントローラ３８で使用するフィルタを更新する。その後、フローはステップＳ３４へ移行する。
【００６３】
ステップＳ３４では、減算器３５ａより出力される減算信号αdをフィルタリングし、制御指令信号ｕを演算する。その後、フローはステップＳ３５へ移行する。
【００６４】
ステップＳ３５では、ステップＳ３４の処理で得られた制御指令信号ｕを、Ｄ／Ａ変換部３９に出力し、その後フローを終了する。
【００６５】
図８は、コントローラ３８で用いるフィルタを求めるために（上述したステップＳ３３の処理）使用するブロック線図である。図８に示すブロック４２（図８ではＣと記載）は、設計する制御指令値生成フィルタを示し、ブロック５０（図８ではＧαと記載）は走行時の減算信号αdから制御空間１００での騒音レベル（ＳＰＬ*）までの伝達関数を表す。また、ブロック６０（図８ではＧpと記載）はアクチュエータ２０へ出力する制御指令信号ｕから制御空間１００での騒音レベル（ＳＰＬ*）までの伝達関数を表す。
【００６６】
図８では信号線を１本の線で記載しているが、加速度や制御空間１００、アクチュエータ２０が複数存在する場合には、その数に応じた複数本の信号線を表す。更にその場合には、各ブロックは多入力、多出力のブロックである。
【００６７】
ブロック４５ａ（図８ではＷc3と記載）、及び４５ｂ（図８ではＷc4と記載）は設計パラメータとして用いる重み関数である。ブロック４５ａの重み関数Ｗc3には、走行時に入力される加速度の周波数特性を持たせる。その結果、騒音レベルの大きな周波数で、より騒音低減制御の効果を高めることが可能になる。
【００６８】
即ち、各加速度センサ１０（１０ａ〜１０ｄ）の周波数特性に対応した複数のパラメータを予め保持しておき、各加速度センサ１０で実際に検出された加速度信号α（α１〜α４）の周波数特性に最も適合するパラメータを選択して制御指令信号ｕを演算する構成とすれば、周波数の変化に迅速に対応して騒音レベルを低減することができる。
【００６９】
また、ブロック４５ｂの重み関数Ｗc4は、制御指令信号ｕの最大電圧を制限するために用いる。この重み関数Ｗc4の値を増加させると、対応するアクチュエータ２０のゲインが減少する。この重み関数Ｗc4もＷc3と同様に周波数特性を持たせることができる。この場合は、ある周波数帯域においてのみゲインを低下させることができる。
【００７０】
各ブロック４５ａ、４５ｂの重み関数Ｗc3、Ｗc4は、微分方程式やラプラス変換で表現された数学モデルを使用する。このモデリングは、以下のように行えばよい。
【００７１】
ブロック６０の伝達関数Ｇｐは、アクチュエータ２０にホワイトノイズ、或いはインパルス信号を入力し、そのとき得られた乗員位置に応じて定められた制御空間１００での音圧信号と入力信号を用いてシステム同定を行うことにより得ることができる。システム同定の方法は、例えば、制御系設計ツールＭＡＴＬＡＢのツールボックスである「Structural Dynamical Toolbox」や、文献「足立、『制御のためのシステム同定』、東京電機大学出版局、１９９６」に記載の部分空間同定法を用いればよい。
【００７２】
また、ブロック５０に示す伝達関数Ｇαは、走行時の加速度信号と騒音レベルを計測し、上記の方法を用いることで得ることができる。
【００７３】
このとき、減算信号αdから騒音レベルＳＰＬ*までの伝達関数と、減算信号αdから制御指令信号ｕまでの伝達関数のノルムを最小化するようなフィルタＣ（ブロック４２）を設計する。設計方法は様々な方法が考えられるが、例えば「細江、荒木、『制御系設計―Ｈ∞制御とその応用』、朝倉書店、１９９４」に記載のＨ∞制御法やＨ２制御法を用いれば設計することができる。
【００７４】
本実施形態では、ブロック４５ａ、４５ｂに示す２つの重み関数Ｗc3、Ｗc4を用いてフィルタＣを設計をするが、前記参考文献以外の設計パラメータ（重み関数）を用いて設計しても良い。
【００７５】
ブロック５０に示す伝達関数Ｇα、及びブロック６０に示す伝達関数Ｇｐを連続時間システムとしてモデリングした場合には、得られたフィルタをタスティン変換等を用いて離散化する。または、各伝達関数Ｇα、Ｇpを離散時間システムとしてモデリングし、離散時間システムに対する設計法を用いてディジタルコントローラを設計しても良い。
【００７６】
図７に示すステップＳ３３では、路面状態の変化に伴って切り替え指示部３４から得られるパラメータ更新信号により、ブロック４２のフィルタＣが更新される。
【００７７】
その更新方法は以下のように行えばよい。まず、パラメータとして変動後の加速度信号のパワースペクトルＳαを近似した低次元の伝達関数を用い、この情報が切り替え指示部３４からコントローラ３８へ出力される。
【００７８】
次いで、コントローラ３８ではこの情報をブロック４５ａに示す重み関数Ｗc3に反映させ、毎ステップでのフィルタリング処理の傍らで、上記の手順により図８に示したブロック４２のフィルタＣを再計算する。そして、再計算後、割り込み処理によりフィルタＣを更新することで、現在の路面状況に適合した騒音低減制御を実現できるようになる。
【００７９】
また、加速度センサ１０で検出される加速度信号α（α１〜α４）の周波数特性の概形、及び次数を予め規定しておき、そのピークの周波数や減衰係数をパラメータとして用いることにより、そのパラメータ信号の変動に対してブロック４２のフィルタＣを再設計することも可能である。
【００８０】
即ち、各加速度センサ１０で検出される加速度信号α（α１〜α４）のピークの周波数、及び減衰係数のうちの少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量に対応した複数のパラメータを予め保持しておき、実際に加速度センサ１０で検出された加速度信号の特徴量に適合するパラメータを選択することが可能である。この場合には、ピーク周波数と減衰係数に応じて短時間でコントローラ３８のパラメータを調整することができ、乗員が感じる騒音を低減することができる。更に、ピークの周波数、減衰係数以外であっても、加速度信号αの特徴量であれば何らかの形でパラメータを選択することが可能である。
【００８１】
更に、各加速度センサ１０で検出される加速度信号α（α１〜α４）のピークの周波数、及び減衰係数のうちの少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量が予め保持している値と異なった場合に、コントローラ３８のパラメータを調整すれば、ピークの周波数、或いは減衰係数の変動に対して、騒音低減制御を迅速に対応することができ、不快な騒音の発生を抑制することができる。
【００８２】
また、各加速度センサ１０で検出される加速度信号α（α１〜α４）に基づいて推定された車室内の騒音のピークの周波数、及び減衰係数のうちの少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量が予め保持している値と異なった場合に、コントローラ３８のパラメータを調整すれば、推定騒音のピーク周波数、或いは減衰係数の変動に対して、騒音低減制御を迅速に対応することができ、不快な騒音の発生を抑制することができる。
【００８３】
こうして、制御指令値を再設計をした場合には、現在得られた周波数特性をもつセンサ信号に対して最適なパラメータを持つコントローラ３８を再設計することができる。即ち、各加速度センサ１０で検出される加速度信号αの周波数特性を用いて、コントローラ３８のパラメータを再設計することにより、より効率良く騒音低減制御を行うことができる。
【００８４】
次に、図９〜図１２に示す特性図を参照して、本実施形態に係る能動振動騒音制御装置を用いた場合の、騒音レベルの変化について説明する。
【００８５】
図９は、車両がある路面（路面Ａとする）を走行しているときの、制御空間１００での騒音レベルの周波数特性を示す特性図であり、曲線Ｓ１は騒音低減制御を行わないときの騒音レベル、曲線Ｓ２は騒音低減制御を行った場合の騒音レベルをそれぞれ示す。また、現在の所望の周波数特性は制御周波数帯域でほぼ一定の値になることとする。
【００８６】
図１０は、車両が前述した路面Ａ、及び路面Ａとは異なる路面Ｂを走行しているときの、制御空間１００での騒音レベルの周波数特性を示し、曲線Ｓ１１は路面Ａ走行時で騒音低減制御を行わない場合（即ち、図９のＳ１と同様）の騒音レベルであり、曲線Ｓ１２は路面Ｂ走行時で騒音低減制御を行わない場合の騒音レベルの周波数特性を示す。曲線Ｓ１１，１２から理解されるように、路面Ｂの走行時は、路面Ａの走行時と対比して、１００〜２００Ｈｚの帯域での騒音レベルが低く、反対に、３００〜４００Ｈｚの帯域での騒音レベルが高い。ここで、車両走行中に、走行する路面が路面Ａから路面Ｂへ変わった場合を考える。
【００８７】
図１１は、車両が路面Ｂを走行しているときの制御空間１００での騒音レベルの周波数特性を示し、曲線Ｓ２１は騒音低減制御を行わない場合の騒音レベルを示し、曲線Ｓ２２は、路面Ａに対して設定された制御指令値を用いて（即ち、制御指令値を変更せずに）騒音低減制御を行った場合の騒音レベルを示している。
【００８８】
曲線Ｓ２１，Ｓ２２から理解されるように、周波数が３００〜４００Ｈｚの帯域において、十分な騒音低減制御の効果が得られていない。これは、走行路面が路面Ａの場合には周波数が１００〜２００Ｈｚの帯域に入力される加速度信号に比べて、小さい加速度入力であるという仮定の下に、周波数が３００〜４００Ｈｚでのコントローラ３８のパラメータを設計していたが、走行路面が路面Ｂに変わることで、必要な騒音低減が得られなくなってしまったことに起因する。
【００８９】
図１２は、車両が路面Ｂを走行しているときの制御空間１００での騒音レベルの周波数特性を示し、曲線Ｓ３１は、騒音低減制御を行わない場合（即ち、図１１の曲線Ｓ２１と同様）の騒音レベルを示し、曲線Ｓ３２は、路面Ｂに対応した制御指令値を用いて騒音低減制御を行った場合の騒音レベルを示している。そして、曲線Ｓ４１，Ｓ４２から理解されるように、図１１に示した特性図で問題となった周波数３００Ｈｚ〜４００Ｈｚの帯域での騒音低減制御の効果の減少は解決し、所望の周波数帯域（１００〜４００Ｈｚ）で十分な騒音低減制御の効果が得られていることが判る。
【００９０】
このようにして、第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置では、車両が走行する路面状況の変化や、タイヤや構造部材等の変化に応じて加速度センサ１０の出力信号の周波数特性が変化した場合であっても、この周波数に適応するように、コントローラ３８のパラメータを適宜調整される。従って、騒音低減制御の効果の変化を少なくすることができ、車両内に存在する人員の不快感を低減することができる。また、加速度センサ１０の出力信号の変化に応じて、アクチュエータ２０に出力する制御指令信号ｕを変更することができるので、アクチュエータ２０を効率的に使用することができる。更に、その時点で必要な最低限の演算量でアクチュエータ２０に出力する制御指令信号ｕを求めることができるので、コントローラ３８を実装する計算機の演算負荷を低減することができる。
【００９１】
また、所望の周波数特性を変更することにより、例えば、あるピークを低減したい場合にはそのピークを下げるべく所望の周波数特性を作成すればよい。ピークのレベル、周波数および減衰係数が変動した場合には、その値に追従するようにコントローラ３８のパラメータを調整することにより、常に目標とするピークを低減するコントローラ３８のパラメータ設定が可能となる。
【００９２】
更に、車室内に発生する騒音の制御による騒音の低減量を特徴量とし、この特徴量が所定量減少した場合に、コントローラ３８のパラメータを調整するようにすれば、制御空間１００における騒音レベルの変動を直接制御を行うタイミングとして用いることができるので、不快な騒音の発生を抑制することができる。
【００９３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る能動振動騒音制御装置は、前述した第１実施形態と対比して、図３に示した制御指令値算出部３２に設けられるコントローラ３８の構成が相違するのみであるので、以下、図１３に示すブロック図を参照して、コントローラ３８の構成について説明する。
【００９４】
図１３に示すように、コントローラ３８は、減算信号αdがそれぞれ入力される第１フィルタ４２ａ、第２フィルタ４２ｂ、第３フィルタ４２ｃを有しており、更に、各フィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃの出力側に設けられた加算重み乗算部４３ａ、４３ｂ、４３ｃを備えている。各フィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃの設計方法については、図１５を参照して後述する。
【００９５】
加算重み乗算部４３ａには加算重みρ１が設定され、加算重み乗算部４３ｂには加算重みρ２が設定され、加算重み乗算部４３ｃには加算重みρ３が設定されている。減算信号αdは、複数の信号であるので、各加算重みρ１、ρ２、ρ３はベクトル量であり、各フィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃとの間の乗算は、要素ごとの乗算となる。
【００９６】
また、加算重み計算部４４を備えており、該加算重み計算部４４は切り替え指示信号δに基づいて、各加算重み乗算部４３ａ、４３ｂ、４３ｃにおける加算重みρ１、ρ２、ρ３を演算する。
【００９７】
各加算重み乗算部４３ａ、４３ｂ、４３ｃの出力側には、加算器３６が設けられ、該加算器３６では、各加算重み乗算部４３ａ、４３ｂ、４３ｃで重み付けされた制御指令値の線形和を算出して、制御指令信号ｕを生成する。
【００９８】
加算重み計算部４４では、切り替え指示信号δに基づいて、各加算重み乗算部４３ａ、４３ｂ、４３ｃにおける加算重みρ１、ρ２、ρ３を計算する。この計算方法については後述する。なお、本実施形態では、３個のフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃを用い、且つ３個の加算重みρ１、ρ２、ρ３を用いる例について示しているが、これらの個数は３個に限定されるものではない。
【００９９】
次に、図１３に示したコントローラ３８の処理動作を、図１４に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１００】
まず、ステップＳ４１では、減算部３５ａで得られた減算信号αd（車両の外部から進入した加速度成分）を入力する。その後、フローはステップＳ４２へ移行する。
【０１０１】
ステップＳ４２では、切り替え指示部３４で算出された切り替え指示信号δを入力する。その後、フローはステップＳ４３へ移行する。
【０１０２】
ステップＳ４３では、上記の切り替え指示信号δに基づいて、加算重み計算部４４にて重み関数θを計算し、計算されたθを加算重みρ１、ρ２、ρ３として更新する。その後、フローはステップＳ４４へ移行する。
【０１０３】
ステップＳ４４では、入力された減算信号αd毎に予め設定している第１フィルタ４２ａ、第２フィルタ４２ｂ、第３フィルタ４２ｃの係数を乗算する。即ち、減算信号αdを第１〜第３フィルタでフィルタリングする。その後、フローはステップＳ４５へ移行する。
【０１０４】
ステップＳ４５では、フィルタリングされた信号に重み関数θに基づいて求められた各加算重みρ１、ρ２、ρ３が乗算され、加算器３６で加算される。このとき、減算信号αdがベクトル量である場合には、乗算、加算は要素毎に行われる。その後、フローはステップＳ４６へ移行する。
【０１０５】
ステップＳ４６では、ステップＳ４５の処理で算出された信号（加算器３６の出力信号）を出力し、フローを終了する。
【０１０６】
図１５は、図１３に示したコントローラ３８に用いる第１〜第３フィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、及び加算重みρ１〜ρ３を設計するためのブロック線図であり、以下、これらの設計手順について説明する。
【０１０７】
図１５に示すブロック５０，４２，６０，４５ｂについては、図８に示したブロック線図と同様であるので、詳細な説明を省略する。図１５に示すブロック４５ａは、加速度信号の周波数特性を加味する重み関数（Ｗc3（θ））であり、パラメータθの関数として表される。例えば、周波数特性のピークの周波数や減衰係数をθとして保持しておけばよい。或いは、周波数特性に乗るオフセット成分としてθを定義すれば、次の（２）式で示すことができる。
【０１０８】
Ｗc3（θ）＝θ×Ｓα …（２）
このとき、パラメータθは必ずＷc3の中にアフィンな形で存在するようにする。その他、加速度信号の特徴量でＷc3に対してアフィンな形で存在すればパラメータとして使用することが可能である。こうして作った制御系はＬＰＶ（Linear Parameter Variant）システムと呼ばれる。このシステムに対してMATLAB Robust Control toolboxに用意されている関数「hinfgs」を用いることで、パラメータθに依存したゲインスケジュールコントローラＣ（θ）を求めることができる。一般に、パラメータの動き得る範囲の端点でのコントローラをＣiとすると、パラメータがθである場合には、コントローラＣ（θ）は、次の（３）式で示すことができる。
【数２】
【０１０９】
ここで、ρはθを線形な形で含む適切な加算重み関数である。従って、（３）式のＣiをフィルタ４２として用い、ρを加算重み関数として用いることにより、フィルタ４２、加算重み乗算部４３ａ〜４３ｃ、及び加算器３６からなるコントローラを構成することができる。また、θは時々刻々変動するため、そのパラメータθにより加算重みρが求まり、コントローラの加算の割合が変化してオンラインで路面状況に対応した制御を行うことができる。
【０１１０】
更に、ピークのレベル、周波数及び減衰係数をパラメータとして保持すれば、それらにオンラインで追従して制御を行うことができる。即ち、各加速度センサ１０（１０ａ〜１０ｄ）で検出される加速度信号α（α１〜α４）のピークの周波数、及び減衰係数のうちの少なくとも一方の特徴量、或いは周波数特性毎に予め保持した複数のパラメータのうち、上記特徴量、或いは周波数特性に近いパラメータの線形和を演算することにより、制御指令信号ｕを調整し、騒音レベルの変動を抑制することができる。この場合には、予め設定したパラメータの線形和を演算するだけでコントローラ３８をオンラインで調整することができ、騒音低減効果を高めることができる。
【０１１１】
また、移動車両を対象としている場合、パラメータとして速度信号を用い、速度に応じたセンサ信号の変動を予め保持しておけば、速度に追従してオンラインで制御指令信号ｕを調整することができる。
【０１１２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る能動振動騒音制御装置は、前述した第１実施形態と対比して、図３に示した制御指令値算出部３２に設けられる切り替え指示部３４の構成が相違するのみであるので、以下、図１６に示すブロック図を参照して、切り替え指示部３４の構成について説明する。第３実施形態に係る切り替え指示部３４は、振動低減制御の効果が常に保持されるように、コントローラ３８で使用するパラメータを調整する。
【０１１３】
図１６に示すブロック９０は、減算信号αdから制御空間１００での騒音レベルＳＰＬ*までの音響伝播伝達関数のモデル（第１音響伝播特性モデル）であり、ブロック８０は、アクチュエータ２０の制御指令信号ｕから制御空間１００での騒音レベルＳＰＬ*までの音響伝播伝達関数のモデル（第２音響伝播特性モデル）である。また、各モデル９０，８０の出力信号は、加算器３６に出力されて加算される。
【０１１４】
オーバーオール制御効果計算部５３では、加算器３６の出力信号のパワースペクトルを計算した後、所定の周波数帯域でのオーバーオール値を計算する。更新判定部３７、及びパラメータ更新部４１は、第１実施形態で示した図５と同様の機能を備える。
【０１１５】
次に、図１６に示した切り替え指示部３４における処理手順を、図１７に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１１６】
図１７に示すステップＳ５１では、減算器３５ａより出力される減算信号αdが第１音響伝播特性モデル９０に入力され、減算信号αdに第１音響伝播特性モデルが乗算される。その後、フローはステップＳ５２へ移行する。
【０１１７】
ステップＳ５２では、コントローラ３８より出力される１ステップ前の制御指令信号ｕが第２音響伝播特性モデル８０に入力され、制御指令信号ｕに第２音響伝播特性モデルが乗算される。その後、フローはステップＳ５３へ移行する。
【０１１８】
ステップＳ５３では、ステップＳ５１の処理、及びステップＳ５２の処理で得られた信号が加算器３６で加算され、制御が行われた状態での制御空間１００での推定された騒音レベルが計算される。その後、フローはステップＳ５４へ移行する。
【０１１９】
ステップＳ５４では、推定された騒音レベルから前述した手法を用いてパワースペクトルを計算し、更に、所定の周波数帯域でのオーバーオール騒音レベルが計算される。その後、フローはステップＳ５５へ移行する。
【０１２０】
ステップＳ５５では、更新判定部３７にて、予め設定してあった所定のオーバーオール制御効果が得られているか否かを判定し、パラメータを更新するか否かを判断する。
【０１２１】
ステップＳ５６において、パラメータの更新を行う場合には、フローはステップＳ５７へ移行し、パラメータの更新を行わない場合には、フローを終了する。
【０１２２】
ステップＳ５７では、パラメータ更新部４１にてコントローラ３８で使用するパラメータを更新、出力し、フローを終了する。この更新の方法は、図６のステップＳ２５の処理で示した方法や、第２実施形態に示した方法を用いればよい。
【０１２３】
このようにして、第３実施形態の能動振動騒音制御装置では、上記の手法を用いることにより、パラメータ更新の規準としてオーバーオール制御効果を用いることができ、安定したオーバーオール制御効果を得ることができる。
【０１２４】
以上、本発明の能動振動騒音制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【０１２５】
例えば、上記した各実施形態では、車両内の騒音を低減する例について説明したが、車両に限定されず、任意の閉空間内の騒音低減制御に用いることができる。また、路面の違いによる加速度信号変動のみならず、例えばスペアタイヤ装着時や車両の振動伝播経路が経年劣化等で変動した場合にも適応可能である。
【０１２６】
また、上述した各実施形態を組み合わせ、例えば、始めは第２実施形態に示した方法でゲインスケジュールにより調整をするが、その後大幅に路面が変動した場合には第１実施形態の再設計を行うということも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明は、車両が走行する路面が変化した場合に車両内に生じる騒音を低減する上で極めて有用である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０（１０ａ〜１０ｄ） 加速度センサ
２０（２０ａ、２０ｂ） アクチュエータ
３０ 制御装置本体
３１（３１ａ〜３１ｆ） 増幅部
３２ 制御指令値算出部
３３ Ａ／Ｄ変換部
３４ 切り替え指示部
３５ａ 減算器
３６ 加算器
３７ 更新判定部
３８ コントローラ
３９ Ｄ／Ａ変換部
４１ パラメータ更新部
４２ フィルタ
４２ａ 第１フィルタ
４２ｂ 第２フィルタ
４２ｃ 第３フィルタ
４３ 加算重み乗算部
４４ 加算重み計算部
４５ａ、４５ｂ 重み関数
５０ 伝達関数（Ｇα）
５１ ＰＳ計算部
５２ ＰＳ保持部
５３ オーバーオール制御効果計算部
６０ 伝達関数（Ｇp）
７０ 振動伝播モデル
８０ 第２音響伝播特性モデル
９０ 第１音響伝播特性モデル
１００ 制御空間(所定の空間)
１１０ フロアパネル
１２０ 車軸
１３０ サスペンション
１４０ メンバ
２００ タイヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等の構造体の内部に生じる騒音を、波動を出力することにより低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両の車室内において車両の走行に伴い発生する騒音を計測し、その騒音を打ち消すような音波を発生して騒音を低減する騒音制御装置や騒音制御方法が提案されている。例えば、車両の車体の振動を検出するための振動検出手段を複数設け、検出した車体の振動に基づいて車両に設置したスピーカや加振器等のアクチュエータを作動させ、車室内の騒音を低減する騒音制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２９２７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された騒音制御装置を用いた場合には、適応フィルタを用いた制御を行うため、制御時の騒音の周波数特性を自在に設計することができない。従って、車両が走行する路面の状況が変化した場合には、所望の周波数帯域での騒音低減制御の効果を十分に得ることができなくなり、騒音の音質変化により乗員に不快感を与えるという虞があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、車両が走行する路面状態等の構造物の周辺環境が変化した場合であっても違和感無く騒音低減制御を継続することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、構造物上に配置され構造物の振動を検出するセンサと、構造物内の空間或いは構造物に波動を加える波動印加手段と、前記センサの出力信号に基づき、前記構造物内の制御空間における騒音を低減するように前記波動印加手段を制御する制御手段とを備える。そして、この制御手段は、前記センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音が変化した場合に、当該基準となる騒音へ近づくように前記波動印加手段による出力を調整する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、構造物（例えば車両）の周辺環境の変化が発生してセンサ信号の周波数特性が変化した場合であっても、制御手段で使用するパラメータを適宜調整して波動印加手段を駆動するので、違和感無く構造物内部の騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る能動振動騒音制御装置の概略を示す説明図であり（ａ）は車両全体、（ｂ）はタイヤ周辺を示す。
【図２】本発明に係る能動振動騒音制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、制御指令値算出部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、制御指令値算出部による処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、切り替え指示部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、切り替え指示部による処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラによる処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラで用いるフィルタ係数を再計算する構成を示すブロック線図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係り、車両が路面Ａを走行した場合に生じる騒音の周波数特性図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係り、車両が路面Ａ、Ｂを走行した場合に生じる騒音の周波数特性図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係り、車両が路面Ｂを走行した場合に生じる騒音の周波数特性図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係り、車両が路面Ｂを走行した場合に生じる騒音の周波数特性図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラの詳細な構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラによる処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラで用いるフィルタ係数を再計算する構成を示すブロック線図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、切り替え指示部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、切り替え指示部による処理手順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】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。車両（構造体）の外部から侵入する車室内騒音の原因は、代表的なものとして、エンジンの振動に起因するエンジン騒音、走行時に路面の凹凸の影響がタイヤから進入することに起因する騒音（以下、ロードノイズと称する）、走行時に空気の気流によって発生する風切音等が存在する。本実施形態では、上記の各騒音の中から主としてロードノイズの低減について説明する。
【００１０】
図１は、車両が走行している場合の、路面の凹凸の影響による車体の振動、及びロードノイズの主な伝播経路を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）はフロアパネル１１０と４個のタイヤ２００を示した説明図、図１（ｂ）はタイヤ２００の側面図である。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、４個のタイヤ２００から車体に進入したロードノイズの主成分となる振動は、まず図１（ｂ）に示す車軸１２０及びサスペンション１３０の取り付け部（図示省略）からメンバ１４０と称する剛性の高い梁状の部材に進入する。その後、メンバ１４０によって囲まれた比較的剛性の低い板状の部材であるフロアパネル１１０に振動が伝播し、このフロアパネル１１０が振動する。
【００１２】
更に、フロアパネル１１０の振動により車室内の空気振動が引き起こされ、車室内に共振現象を起こすので、車室内の所定の空間１００においてロードノイズが聞こえる。本実施形態では、煩雑さを避けるために運転席の右側耳元近傍の空間１００（構造物内の制御空間）のみを騒音低減制御空間として扱う。
【００１３】
複数の座席や、複数の耳元空間を制御空間とする場合には適宜設定を変更すればよい。フロアパネル１１０の他にルーフパネルや窓ガラス（いずれも図示省略）が振動することによっても騒音が発生するが、主にサスペンション１３０の取り付け部から進入するロードノイズの大部分は、フロアパネル１１０の振動に起因することが判っている。このため、フロアパネル１１０の振動に起因するロードノイズを打ち消すように騒音制御を行えば、ロードノイズを低減することができる。
【００１４】
本発明では、フロアパネル１１０にセンサ（後述する加速度センサ１０）を配置して、このセンサの出力信号に基づいて車室内騒音の推定を行い、制御指令値生成手段により制御指令値を生成し、この制御指令値に基づいてフロアパネル１１０に設けたアクチュエータ（波動印加部）により発生した制御音を車室内に入力するという手法を採用する。
【００１５】
ここで、本発明ではセンサとしてマイクロフォンを使用せず、加速度センサ１０の信号から制御空間１００の騒音を推定するという方法を用いている。フロアパネル１１０、或いはメンバ１４０に設置した加速度センサ１０を用いるため、制御対象としてフロアパネル１１０に起因するロードノイズを扱う。ここで、加速度センサ１０の設置場所としてフロアパネル１１０、或いはメンバ１４０を選択したのは、車室内騒音との間のコヒーレンス（定義は後述）が高いからである。
【００１６】
なお、フロアパネル１１０やメンバ１４０を発生源とする騒音が制御対象としてすべて含まれるため、エンジン騒音の一部や車体底部を流れる空気が発生する風切音についても同様に扱うことができる。
【００１７】
また、本発明の効果の範囲はフロアパネル１１０の振動による騒音低減の範疇にはとどまらず、例えばダッシュパネルやフロントグラス、更に、ルーフパネル（いずれも図示省略）といった同一のメカニズムで発生する車室内の騒音発生源に対しても、本発明を当該部位に対して用いるようにすれば、同様の効果を得ることが可能である。
【００１８】
図２は、本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の構成を概略的に示す説明図である。図２に示すように、本実施形態に係る能動振動騒音制御装置は、フロアパネル１１０、及びメンバ１４０の振動を測定するための、４個の加速度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ（以下、個々を区別する必要が無い場合には「加速度センサ１０」と称する）と、フロアパネル１１０、或いはメンバ１４０に振動を与える波動印加手段としての２個のアクチュエータ２０ａ、２０ｂ（以下、個々を区別する必要が無い場合には「アクチュエータ２０」と称する）と、加速度センサ１０で検出された加速度信号に基づいて車室内騒音を低減する制御指令値を算出し、アクチュエータ２０の制御を行う制御装置本体３０を備えている。
【００１９】
ここで、本実施形態では、アクチュエータ２０の一例としてピエゾアクチュエータ（Piezo-electric actuator）を用いる。また、フロアパネル１１０やメンバ１４０に設置する形態を採用せず、ダッシュパネルやフロントグラス、ドアパネル、更にルーフパネルといった部位に設置したアクチュエータを用いることも可能である。更に、車室内に設置したスピーカをアクチュエータとして用いることも可能である。
【００２０】
制御装置本体３０の入力信号は、各加速度センサ１０の出力であり、出力信号はアクチュエータ２０に出力する制御指令信号である。
【００２１】
アクチュエータ２０は、制御空間１００での騒音を低減するために十分な数が車体のフロアパネル１１０の適切な位置に貼り付けられている。
【００２２】
加速度センサ１０の数は一般に振動源の数より多いことが必要とされる。具体的な加速度センサ１０の数、及び設置位置は、次の（１）式で示される各加速度センサ１０と制御空間１００における騒音の音圧との間のコヒーレンスＣxy(ω)が十分高くなるように（例えば０．９以上）決定される。
【数１】
【００２３】
本実施形態では、加速度センサの個数を４個（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）とし、アクチュエータの個数を２個（２０ａ、２０ｂ）としている。なお、加速度センサ１０、アクチュエータ２０の数は、任意の数に適宜設定することができる。
【００２４】
上述した（１）式において、Ｐxy(ω)は、加速度と音圧の間のクロスパワースペクトラム、Ｐxx(ω)、Ｐyy(ω)は、それぞれ加速度と音圧のオートパワースペクトラムを示している。また、ＰHはＰのエルミート転置行列を表す。
【００２５】
制御装置本体３０は、信号増幅用の増幅部３１（３１ａ〜３１ｆ）と、車室内騒音を低減する制御指令値を算出して出力する制御指令値算出部３２とを備える。
【００２６】
増幅部３１a〜３１ｆは、加速度センサ１０がいわゆるチャージタイプである場合には、電荷と電圧との間の変換を行う。
【００２７】
図３は、図２に示した制御指令値算出部３２の詳細な構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御指令値算出部３２は、Ａ／Ｄ変換部３３と、切り替え指示部３４と、振動伝播特性モデル７０と、コントローラ３８、及びＤ／Ａ変換部３９を備えている。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換部３３は、加速度センサ１０（１０ａ〜１０ｄ）で検出され、増幅部３１ａ〜３１ｄで増幅された加速度信号α１、α２、α３、α４をディジタル信号に変換し、減算器３５ａに出力する。
【００２９】
振動伝播特性モデル７０は、アクチュエータ２０で発生した振動が加速度センサ１０まで回り込む場合の伝達関数のモデルを示す。通常はオンラインで処理するためにＩＩＲフィルタの形式でメモリ内に保持される。センサ、アクチュエータが複数設けられる場合には（本実施形態では、４個の加速度センサと２個のアクチュエータ）、その数に応じたフィルタを保持しておく。振動伝播特性モデル７０では、制御指令信号ｕにアクチュエータ２０からＳＰＬ*（騒音レベル；Sound Pressure Level）までのモデルを乗算することにより、アクチュエータ２０が加速度センサ１０の設置位置に生成する振動を計算する。
【００３０】
減算器３５ａは、加速度センサ１０で検出される加速度信号α１〜α４から、アクチュエータ２０が加速度センサ１０の設置位置に生成する振動を減算する。この結果得られる信号は、加速度センサ１０で検出される振動のうち、車両の外部から進入した成分である信号αd（以下これを「減算信号」と称する）のみとなる。
【００３１】
切り替え指示部３４は、減算器３５ａより出力される減算信号αdに基づいて、コントローラ３８で、制御指令信号ｕの演算に用いるパラメータを切り替えるか否かを判断するための切り替え指示信号δを生成してコントローラ３８に出力する。そして、切り替え指示信号δがパラメータを切り替えることを示す信号である場合には、この切り替え指示信号δと共に、切り替え後におけるパラメータをコントローラ３８に出力する。
【００３２】
コントローラ３８は、減算器３５ａより出力される減算信号αdに基づいて、制御空間１００での騒音を低減するために、アクチュエータ２０へ出力する制御指令信号ｕを演算する。
【００３３】
Ｄ／Ａ変換部３９は、コントローラ３８で演算された制御指令信号ｕをアナログ信号に変換し、アナログ信号に変換された制御指令信号ｕを図２に示す増幅部３１ｅ、３１ｆに出力する。なお、本実施形態では、制御指令値算出部３２をいわゆるＣＰＵ上に実装する。
【００３４】
次に、図４に示すフローチャートを参照して、制御指令値算出部３２における処理手順について説明する。
【００３５】
まず、ステップＳ１１では、Ａ／Ｄ変換部３３でディジタル信号に変換された加速度信号α１〜α４が、減算器３５ａに入力される。その後、フローはステップＳ１２へ移行する。
【００３６】
ステップＳ１２では、１ステップ前にコントローラ３８より出力された制御指令信号ｕに、振動伝播特性モデル７０のフィルタを乗算し、乗算により得られた信号が減算器３５ａに出力される。その後、フローはステップＳ１３に移行する。
【００３７】
ステップＳ１３では、減算器３５ａが、ステップＳ１１の処理で得られた各加速度信号α１〜α４から、ステップＳ１２の処理で得られた信号を減算する。その後、フローはステップＳ１４に移行する。
【００３８】
ステップＳ１４では、切り替え指示部３４が、コントローラ３８で使用するパラメータを切り替えるか否かを判定し、更に、切り替え後のパラメータを演算する処理を実行する。また、パラメータを切り替えると判定した場合には、切り替え後のパラメータを出力する。この処理の詳細については、図６に示すフローチャートを参照して後述する。その後、フローはステップＳ１５へ移行する。
【００３９】
ステップＳ１５では、コントローラ３８が、減算器３５ａより出力される減算信号αdと、切り替え指示部３４より出力される切り替え指示信号δ及びパラメータを用いて、制御空間１００での騒音を小さくするための制御指令信号ｕを演算する。この処理の詳細については、図７に示すフローチャートを参照して後述する。その後、フローはステップＳ１６へ移行する。
【００４０】
ステップＳ１６では、Ｄ／Ａ変換部３９が、コントローラ３８より出力される制御指令信号ｕをアナログ信号に変換して外部へ出力する。
【００４１】
図５は、図３に示した切り替え指示部３４の処理の流れ（図４のステップＳ１４の処理）を示すブロック線図である。図５に示すように、切り替え指示部３４は、ＰＳ（パワースペクトル）計算部５１と、ＰＳ保持部５２と、更新判定部３７、及びパラメータ更新部４１を備えている。
【００４２】
ＰＳ計算部５１は、図３に示す減算器３５ａより出力された減算信号αdのパワースペクトルＳαを演算する。
【００４３】
ＰＳ保持部５２は、１ステップ以上前に出力された減算信号αdのパワースペクトルＳα′を記憶する。更新判定部３７にて、減算信号αdが変化したと判定された場合には（センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音が変動した場合には）、ＰＳ計算部５１に記憶されているパワースペクトルＳα′が新たなデータに上書きされる。減算信号αdが変化しないと判定された場合には（センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音が変動していない場合には）、前回のデータを保持する。
【００４４】
更新判定部３７は、ＰＳ計算部５１より出力される今回のパワースペクトルＳαと、ＰＳ保持部５２より出力される１ステップ以上前のパワースペクトルＳα′に基づいて、コントローラ３８で使用するパラメータを変更するか否かを判定し、この判定結果をパラメータ更新部４１に出力する。
【００４５】
パラメータ更新部４１では、更新判定部３７での判定結果を取得し、パラメータを更新する場合には現在のパワースペクトルＳαに基づいて新たなパラメータを構成し、センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音へ近づくように制御されるように、図３に示すコントローラ３８に出力する。他方、パラメータを更新しない場合には、更新しないことを示すフラグ信号をコントローラ３８に出力する。
【００４６】
次に、図４のステップＳ１４に示した切り替え指示信号の演算処理を、図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４７】
ステップＳ２１では、ＰＳ計算部５１にて、切り替え指示部３４に入力された減算信号αdのパワースペクトルＳαを演算する。例えば、演算周期毎に入力される減算信号αdに対して、ピリオドグラム法やＷｅｌｃｈの方法を用いてパワースペクトルを計算することができる。その後、フローはステップＳ２２へ移行する。
【００４８】
ステップＳ２２では、更新判定部３７に、ステップＳ２１の処理で演算された今回のパワースペクトルＳαと、ＰＳ保持部５２に保持されている１ステップ以上前のパワースペクトルＳα′が入力される。そして、更新判定部３７は、２つのパワースペクトルＳα、Ｓα′を対比して、図３に示すコントローラ３８で用いるパラメータを更新するか否かを判定する。例えば、所定の周波数帯域において、これら２つのパワースペクトルＳαの相関係数を求め、相関係数が所定値以下である場合にはパラメータを更新し、所定値以上である場合にはパラメータを更新しない。即ち、加速度センサ１０の出力信号の周波数が変動した場合に、制御空間１００での騒音レベルが所望の周波数に近づくように、パラメータを更新する。また、各加速度センサ１０の周波数特性と、実際に各加速度センサ１０で検出された加速度信号の周波数特性との間の相関係数を求め、この相関係数が所定値以下の場合に、コントローラ３８のパラメータの更新を行うようにすれば、パラメータの変更を迅速に行うことができ、騒音レベルの変動抑制することができる。
【００４９】
更に、予め保持している推定騒音の周波数特性と、新たに取得した推定騒音の間の相関係数を求め、この相関係数が所定の値以下となった場合に、コントローラ３８のパラメータの更新を行うようにすれば、制御を行う周波数帯域全体で一つの指標で判別することができ、パラメータの更新が短縮化され、騒音低減制御の変化による違和感を低減することができる。
【００５０】
また、加速度信号は複数存在するので、全ての加速度信号の相関係数について上記の演算を実施する。パラメータを更新する場合には、フローはＳ２４へ移行し、パラメータを更新しない場合には、フローはＳ２３へ移行する。
【００５１】
ステップＳ２３では、パラメータ更新部４１に、パラメータを更新をしないことを示すフラグ信号が出力される。その後、パラメータ更新部４１は、コントローラ３８で用いるパラメータを更新せずに、フローを終了する。
【００５２】
他方、ステップＳ２４では、ＰＳ保持部５２に保持するデータの値（１ステップ以上前のパワースペクトルＳα′）を、ＰＳ計算部５１より出力された最新のパワースペクトルＳαの値に更新する。その後、フローはＳ２５へ移行する。
【００５３】
ステップＳ２５では、パラメータ更新部４１は、コントローラ３８で用いるパラメータを更新する。本実施形態では、パラメータとしてＰＳ計算部５１で得られたパワースペクトルＳαの概形を表す伝達関数を用いる。この処理では、ＰＳ計算部５１で得られたパワースペクトルＳαに対して、所定の次数でフィッティングを行った伝達関数を計算する。伝達関数の計算は例えば、「足立、『制御のためのシステム同定』、東京電気大学出版、１９９６」に記載されている方法を用いることができる。パラメータを更新した場合には、更新したパラメータを図３に示すコントローラ３８に出力し、フローを終了する。
【００５４】
ここで、上述したステップＳ２２の処理では、相関係数を用いてパラメータを更新するか否かを判定しているので、制御を行う周波数帯域全体で、且つ、１つの指標でこの判定を行うことができ、オンラインでの調整が可能となる。
【００５５】
本実施形態では、ステップＳ２５において、パラメータとしてＰＳ計算部５１で得られたパワースペクトルＳαの概形を表す伝達関数を用いた。それ以外にも、加速度パワースペクトルの概形を予め決めておき、そのピークの周波数と減衰係数のみをパラメータとしておくことも可能である。この場合、現在得られたパワースペクトルデータから、それらのパラメータを推定することにより求めることができる。即ち、加速度センサ１０の検出信号に基づいて推定される車室内の騒音のピーク周波数の変動に合わせて、このピーク周波数での騒音低減制御の効果が高まるようにパラメータを設定することができる。この場合には、騒音のピーク周波数の変動に対して追従して騒音低減制御を行うことができる。
【００５６】
また、加速度センサ１０の検出信号に基づいて推定される車室内の騒音のピーク周波数における騒音レベルの変動に合わせて、このピーク周波数における騒音レベルが変動しないようにパラメータを設定することも可能である。この場合には、騒音のピークレベルに追従して騒音低減制御を行うことができる。
【００５７】
更に、パラメータとして、制御帯域に通過帯域を持つ帯域通過フィルタを用いることもできる。この方法により、加速度信号の最大周波数、及び最小周波数が変化したときに制御を行う周波数帯域を変更することができる。この場合、加速度信号のパワースペクトルが所定の値以上である周波数帯域の上限、下限を調べ、その値を帯域通過フィルタの遮断周波数とすることでパラメータとして帯域通過フィルタを更新することができる。即ち、加速度センサ１０の検出信号に基づいて推定される車室内の騒音のピーク幅に合わせて、このピーク幅の周波数帯域における騒音レベルが変動しないようにパラメータを設定することができる。この場合には、制御を行うべき騒音のピーク幅が変動したときにも、制御指令値算出部３２の制御周波数帯域を変更することができ、効率良く騒音低減制御を行うことができる。
【００５８】
また、各加速度センサ１０で検出される加速度信号αに基づいて推定された車室内の騒音レベルが、予め設定した最大周波数（所定の騒音レベルよりも高い周波数）と異なる場合に、コントローラ３８のパラメータの変更することにより、制御するべき周波数帯域が変動した際に、コントローラ３８の制御周波数帯域を変更することができるので、騒音低減制御を効果的に行うことができる。
【００５９】
次に、図４のステップＳ１５に示したコントローラ３８による制御指令信号ｕの演算処理について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００６０】
ステップＳ３１では、切り替え指示部３４の出力である切り替え指示信号δを入力する。その後、フローはＳ３２へ移行する。
【００６１】
ステップＳ３２では、入力された切り替え指示信号δが、パラメータの切り替えを指示する信号であるか否かを判定する。切り替えを指示する信号である場合には、フローはステップＳ３３へ移行し、切り替えを指示する信号でなければ、フローはステップＳ３４へ移行する。
【００６２】
ステップＳ３３では、切り替え指示信号δとして入力された新たなパラメータを用いて、後述する手法によりコントローラ３８で使用するフィルタを更新する。その後、フローはステップＳ３４へ移行する。
【００６３】
ステップＳ３４では、減算器３５ａより出力される減算信号αdをフィルタリングし、制御指令信号ｕを演算する。その後、フローはステップＳ３５へ移行する。
【００６４】
ステップＳ３５では、ステップＳ３４の処理で得られた制御指令信号ｕを、Ｄ／Ａ変換部３９に出力し、その後フローを終了する。
【００６５】
図８は、コントローラ３８で用いるフィルタを求めるために（上述したステップＳ３３の処理）使用するブロック線図である。図８に示すブロック４２（図８ではＣと記載）は、設計する制御指令値生成フィルタを示し、ブロック５０（図８ではＧαと記載）は走行時の減算信号αdから制御空間１００での騒音レベル（ＳＰＬ*）までの伝達関数を表す。また、ブロック６０（図８ではＧpと記載）はアクチュエータ２０へ出力する制御指令信号ｕから制御空間１００での騒音レベル（ＳＰＬ*）までの伝達関数を表す。
【００６６】
図８では信号線を１本の線で記載しているが、加速度や制御空間１００、アクチュエータ２０が複数存在する場合には、その数に応じた複数本の信号線を表す。更にその場合には、各ブロックは多入力、多出力のブロックである。
【００６７】
ブロック４５ａ（図８ではＷc3と記載）、及び４５ｂ（図８ではＷc4と記載）は設計パラメータとして用いる重み関数である。ブロック４５ａの重み関数Ｗc3には、走行時に入力される加速度の周波数特性を持たせる。その結果、騒音レベルの大きな周波数で、より騒音低減制御の効果を高めることが可能になる。
【００６８】
即ち、各加速度センサ１０（１０ａ〜１０ｄ）の周波数特性に対応した複数のパラメータを予め保持しておき、各加速度センサ１０で実際に検出された加速度信号α（α１〜α４）の周波数特性に最も適合するパラメータを選択して制御指令信号ｕを演算する構成とすれば、周波数の変化に迅速に対応して騒音レベルを低減することができる。
【００６９】
また、ブロック４５ｂの重み関数Ｗc4は、制御指令信号ｕの最大電圧を制限するために用いる。この重み関数Ｗc4の値を増加させると、対応するアクチュエータ２０のゲインが減少する。この重み関数Ｗc4もＷc3と同様に周波数特性を持たせることができる。この場合は、ある周波数帯域においてのみゲインを低下させることができる。
【００７０】
各ブロック４５ａ、４５ｂの重み関数Ｗc3、Ｗc4は、微分方程式やラプラス変換で表現された数学モデルを使用する。このモデリングは、以下のように行えばよい。
【００７１】
ブロック６０の伝達関数Ｇｐは、アクチュエータ２０にホワイトノイズ、或いはインパルス信号を入力し、そのとき得られた乗員位置に応じて定められた制御空間１００での音圧信号と入力信号を用いてシステム同定を行うことにより得ることができる。システム同定の方法は、例えば、制御系設計ツールＭＡＴＬＡＢのツールボックスである「Structural Dynamical Toolbox」や、文献「足立、『制御のためのシステム同定』、東京電機大学出版局、１９９６」に記載の部分空間同定法を用いればよい。
【００７２】
また、ブロック５０に示す伝達関数Ｇαは、走行時の加速度信号と騒音レベルを計測し、上記の方法を用いることで得ることができる。
【００７３】
このとき、減算信号αdから騒音レベルＳＰＬ*までの伝達関数と、減算信号αdから制御指令信号ｕまでの伝達関数のノルムを最小化するようなフィルタＣ（ブロック４２）を設計する。設計方法は様々な方法が考えられるが、例えば「細江、荒木、『制御系設計―Ｈ∞制御とその応用』、朝倉書店、１９９４」に記載のＨ∞制御法やＨ２制御法を用いれば設計することができる。
【００７４】
本実施形態では、ブロック４５ａ、４５ｂに示す２つの重み関数Ｗc3、Ｗc4を用いてフィルタＣを設計をするが、前記参考文献以外の設計パラメータ（重み関数）を用いて設計しても良い。
【００７５】
ブロック５０に示す伝達関数Ｇα、及びブロック６０に示す伝達関数Ｇｐを連続時間システムとしてモデリングした場合には、得られたフィルタをタスティン変換等を用いて離散化する。または、各伝達関数Ｇα、Ｇpを離散時間システムとしてモデリングし、離散時間システムに対する設計法を用いてディジタルコントローラを設計しても良い。
【００７６】
図７に示すステップＳ３３では、路面状態の変化に伴って切り替え指示部３４から得られるパラメータ更新信号により、ブロック４２のフィルタＣが更新される。
【００７７】
その更新方法は以下のように行えばよい。まず、パラメータとして変動後の加速度信号のパワースペクトルＳαを近似した低次元の伝達関数を用い、この情報が切り替え指示部３４からコントローラ３８へ出力される。
【００７８】
次いで、コントローラ３８ではこの情報をブロック４５ａに示す重み関数Ｗc3に反映させ、毎ステップでのフィルタリング処理の傍らで、上記の手順により図８に示したブロック４２のフィルタＣを再計算する。そして、再計算後、割り込み処理によりフィルタＣを更新することで、現在の路面状況に適合した騒音低減制御を実現できるようになる。
【００７９】
また、加速度センサ１０で検出される加速度信号α（α１〜α４）の周波数特性の概形、及び次数を予め規定しておき、そのピークの周波数や減衰係数をパラメータとして用いることにより、そのパラメータ信号の変動に対してブロック４２のフィルタＣを再設計することも可能である。
【００８０】
即ち、各加速度センサ１０で検出される加速度信号α（α１〜α４）のピークの周波数、及び減衰係数のうちの少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量に対応した複数のパラメータを予め保持しておき、実際に加速度センサ１０で検出された加速度信号の特徴量に適合するパラメータを選択することが可能である。この場合には、ピーク周波数と減衰係数に応じて短時間でコントローラ３８のパラメータを調整することができ、乗員が感じる騒音を低減することができる。更に、ピークの周波数、減衰係数以外であっても、加速度信号αの特徴量であれば何らかの形でパラメータを選択することが可能である。
【００８１】
更に、各加速度センサ１０で検出される加速度信号α（α１〜α４）のピークの周波数、及び減衰係数のうちの少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量が予め保持している値と異なった場合に、コントローラ３８のパラメータを調整すれば、ピークの周波数、或いは減衰係数の変動に対して、騒音低減制御を迅速に対応することができ、不快な騒音の発生を抑制することができる。
【００８２】
また、各加速度センサ１０で検出される加速度信号α（α１〜α４）に基づいて推定された車室内の騒音のピークの周波数、及び減衰係数のうちの少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量が予め保持している値と異なった場合に、コントローラ３８のパラメータを調整すれば、推定騒音のピーク周波数、或いは減衰係数の変動に対して、騒音低減制御を迅速に対応することができ、不快な騒音の発生を抑制することができる。
【００８３】
こうして、制御指令値を再設計をした場合には、現在得られた周波数特性をもつセンサ信号に対して最適なパラメータを持つコントローラ３８を再設計することができる。即ち、各加速度センサ１０で検出される加速度信号αの周波数特性を用いて、コントローラ３８のパラメータを再設計することにより、より効率良く騒音低減制御を行うことができる。
【００８４】
次に、図９〜図１２に示す特性図を参照して、本実施形態に係る能動振動騒音制御装置を用いた場合の、騒音レベルの変化について説明する。
【００８５】
図９は、車両がある路面（路面Ａとする）を走行しているときの、制御空間１００での騒音レベルの周波数特性を示す特性図であり、曲線Ｓ１は騒音低減制御を行わないときの騒音レベル、曲線Ｓ２は騒音低減制御を行った場合の騒音レベルをそれぞれ示す。また、現在の所望の周波数特性は制御周波数帯域でほぼ一定の値になることとする。
【００８６】
図１０は、車両が前述した路面Ａ、及び路面Ａとは異なる路面Ｂを走行しているときの、制御空間１００での騒音レベルの周波数特性を示し、曲線Ｓ１１は路面Ａ走行時で騒音低減制御を行わない場合（即ち、図９のＳ１と同様）の騒音レベルであり、曲線Ｓ１２は路面Ｂ走行時で騒音低減制御を行わない場合の騒音レベルの周波数特性を示す。曲線Ｓ１１，１２から理解されるように、路面Ｂの走行時は、路面Ａの走行時と対比して、１００〜２００Ｈｚの帯域での騒音レベルが低く、反対に、３００〜４００Ｈｚの帯域での騒音レベルが高い。ここで、車両走行中に、走行する路面が路面Ａから路面Ｂへ変わった場合を考える。
【００８７】
図１１は、車両が路面Ｂを走行しているときの制御空間１００での騒音レベルの周波数特性を示し、曲線Ｓ２１は騒音低減制御を行わない場合の騒音レベルを示し、曲線Ｓ２２は、路面Ａに対して設定された制御指令値を用いて（即ち、制御指令値を変更せずに）騒音低減制御を行った場合の騒音レベルを示している。
【００８８】
曲線Ｓ２１，Ｓ２２から理解されるように、周波数が３００〜４００Ｈｚの帯域において、十分な騒音低減制御の効果が得られていない。これは、走行路面が路面Ａの場合には周波数が１００〜２００Ｈｚの帯域に入力される加速度信号に比べて、小さい加速度入力であるという仮定の下に、周波数が３００〜４００Ｈｚでのコントローラ３８のパラメータを設計していたが、走行路面が路面Ｂに変わることで、必要な騒音低減が得られなくなってしまったことに起因する。
【００８９】
図１２は、車両が路面Ｂを走行しているときの制御空間１００での騒音レベルの周波数特性を示し、曲線Ｓ３１は、騒音低減制御を行わない場合（即ち、図１１の曲線Ｓ２１と同様）の騒音レベルを示し、曲線Ｓ３２は、路面Ｂに対応した制御指令値を用いて騒音低減制御を行った場合の騒音レベルを示している。そして、曲線Ｓ４１，Ｓ４２から理解されるように、図１１に示した特性図で問題となった周波数３００Ｈｚ〜４００Ｈｚの帯域での騒音低減制御の効果の減少は解決し、所望の周波数帯域（１００〜４００Ｈｚ）で十分な騒音低減制御の効果が得られていることが判る。
【００９０】
このようにして、第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置では、車両が走行する路面状況の変化や、タイヤや構造部材等の変化に応じて加速度センサ１０の出力信号の周波数特性が変化した場合であっても、この周波数に適応するように、コントローラ３８のパラメータを適宜調整される。従って、騒音低減制御の効果の変化を少なくすることができ、車両内に存在する人員の不快感を低減することができる。また、加速度センサ１０の出力信号の変化に応じて、アクチュエータ２０に出力する制御指令信号ｕを変更することができるので、アクチュエータ２０を効率的に使用することができる。更に、その時点で必要な最低限の演算量でアクチュエータ２０に出力する制御指令信号ｕを求めることができるので、コントローラ３８を実装する計算機の演算負荷を低減することができる。
【００９１】
また、所望の周波数特性を変更することにより、例えば、あるピークを低減したい場合にはそのピークを下げるべく所望の周波数特性を作成すればよい。ピークのレベル、周波数および減衰係数が変動した場合には、その値に追従するようにコントローラ３８のパラメータを調整することにより、常に目標とするピークを低減するコントローラ３８のパラメータ設定が可能となる。
【００９２】
更に、車室内に発生する騒音の制御による騒音の低減量を特徴量とし、この特徴量が所定量減少した場合に、コントローラ３８のパラメータを調整するようにすれば、制御空間１００における騒音レベルの変動を直接制御を行うタイミングとして用いることができるので、不快な騒音の発生を抑制することができる。
【００９３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る能動振動騒音制御装置は、前述した第１実施形態と対比して、図３に示した制御指令値算出部３２に設けられるコントローラ３８の構成が相違するのみであるので、以下、図１３に示すブロック図を参照して、コントローラ３８の構成について説明する。
【００９４】
図１３に示すように、コントローラ３８は、減算信号αdがそれぞれ入力される第１フィルタ４２ａ、第２フィルタ４２ｂ、第３フィルタ４２ｃを有しており、更に、各フィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃの出力側に設けられた加算重み乗算部４３ａ、４３ｂ、４３ｃを備えている。各フィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃの設計方法については、図１５を参照して後述する。
【００９５】
加算重み乗算部４３ａには加算重みρ１が設定され、加算重み乗算部４３ｂには加算重みρ２が設定され、加算重み乗算部４３ｃには加算重みρ３が設定されている。減算信号αdは、複数の信号であるので、各加算重みρ１、ρ２、ρ３はベクトル量であり、各フィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃとの間の乗算は、要素ごとの乗算となる。
【００９６】
また、加算重み計算部４４を備えており、該加算重み計算部４４は切り替え指示信号δに基づいて、各加算重み乗算部４３ａ、４３ｂ、４３ｃにおける加算重みρ１、ρ２、ρ３を演算する。
【００９７】
各加算重み乗算部４３ａ、４３ｂ、４３ｃの出力側には、加算器３６が設けられ、該加算器３６では、各加算重み乗算部４３ａ、４３ｂ、４３ｃで重み付けされた制御指令値の線形和を算出して、制御指令信号ｕを生成する。
【００９８】
加算重み計算部４４では、切り替え指示信号δに基づいて、各加算重み乗算部４３ａ、４３ｂ、４３ｃにおける加算重みρ１、ρ２、ρ３を計算する。この計算方法については後述する。なお、本実施形態では、３個のフィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃを用い、且つ３個の加算重みρ１、ρ２、ρ３を用いる例について示しているが、これらの個数は３個に限定されるものではない。
【００９９】
次に、図１３に示したコントローラ３８の処理動作を、図１４に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１００】
まず、ステップＳ４１では、減算部３５ａで得られた減算信号αd（車両の外部から進入した加速度成分）を入力する。その後、フローはステップＳ４２へ移行する。
【０１０１】
ステップＳ４２では、切り替え指示部３４で算出された切り替え指示信号δを入力する。その後、フローはステップＳ４３へ移行する。
【０１０２】
ステップＳ４３では、上記の切り替え指示信号δに基づいて、加算重み計算部４４にて重み関数θを計算し、計算されたθを加算重みρ１、ρ２、ρ３として更新する。その後、フローはステップＳ４４へ移行する。
【０１０３】
ステップＳ４４では、入力された減算信号αd毎に予め設定している第１フィルタ４２ａ、第２フィルタ４２ｂ、第３フィルタ４２ｃの係数を乗算する。即ち、減算信号αdを第１〜第３フィルタでフィルタリングする。その後、フローはステップＳ４５へ移行する。
【０１０４】
ステップＳ４５では、フィルタリングされた信号に重み関数θに基づいて求められた各加算重みρ１、ρ２、ρ３が乗算され、加算器３６で加算される。このとき、減算信号αdがベクトル量である場合には、乗算、加算は要素毎に行われる。その後、フローはステップＳ４６へ移行する。
【０１０５】
ステップＳ４６では、ステップＳ４５の処理で算出された信号（加算器３６の出力信号）を出力し、フローを終了する。
【０１０６】
図１５は、図１３に示したコントローラ３８に用いる第１〜第３フィルタ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、及び加算重みρ１〜ρ３を設計するためのブロック線図であり、以下、これらの設計手順について説明する。
【０１０７】
図１５に示すブロック５０，４２，６０，４５ｂについては、図８に示したブロック線図と同様であるので、詳細な説明を省略する。図１５に示すブロック４５ａは、加速度信号の周波数特性を加味する重み関数（Ｗc3（θ））であり、パラメータθの関数として表される。例えば、周波数特性のピークの周波数や減衰係数をθとして保持しておけばよい。或いは、周波数特性に乗るオフセット成分としてθを定義すれば、次の（２）式で示すことができる。
【０１０８】
Ｗc3（θ）＝θ×Ｓα …（２）
このとき、パラメータθは必ずＷc3の中にアフィンな形で存在するようにする。その他、加速度信号の特徴量でＷc3に対してアフィンな形で存在すればパラメータとして使用することが可能である。こうして作った制御系はＬＰＶ（Linear Parameter Variant）システムと呼ばれる。このシステムに対してMATLAB Robust Control toolboxに用意されている関数「hinfgs」を用いることで、パラメータθに依存したゲインスケジュールコントローラＣ（θ）を求めることができる。一般に、パラメータの動き得る範囲の端点でのコントローラをＣiとすると、パラメータがθである場合には、コントローラＣ（θ）は、次の（３）式で示すことができる。
【数２】
【０１０９】
ここで、ρはθを線形な形で含む適切な加算重み関数である。従って、（３）式のＣiをフィルタ４２として用い、ρを加算重み関数として用いることにより、フィルタ４２、加算重み乗算部４３ａ〜４３ｃ、及び加算器３６からなるコントローラを構成することができる。また、θは時々刻々変動するため、そのパラメータθにより加算重みρが求まり、コントローラの加算の割合が変化してオンラインで路面状況に対応した制御を行うことができる。
【０１１０】
更に、ピークのレベル、周波数及び減衰係数をパラメータとして保持すれば、それらにオンラインで追従して制御を行うことができる。即ち、各加速度センサ１０（１０ａ〜１０ｄ）で検出される加速度信号α（α１〜α４）のピークの周波数、及び減衰係数のうちの少なくとも一方の特徴量、或いは周波数特性毎に予め保持した複数のパラメータのうち、上記特徴量、或いは周波数特性に近いパラメータの線形和を演算することにより、制御指令信号ｕを調整し、騒音レベルの変動を抑制することができる。この場合には、予め設定したパラメータの線形和を演算するだけでコントローラ３８をオンラインで調整することができ、騒音低減効果を高めることができる。
【０１１１】
また、移動車両を対象としている場合、パラメータとして速度信号を用い、速度に応じたセンサ信号の変動を予め保持しておけば、速度に追従してオンラインで制御指令信号ｕを調整することができる。
【０１１２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る能動振動騒音制御装置は、前述した第１実施形態と対比して、図３に示した制御指令値算出部３２に設けられる切り替え指示部３４の構成が相違するのみであるので、以下、図１６に示すブロック図を参照して、切り替え指示部３４の構成について説明する。第３実施形態に係る切り替え指示部３４は、振動低減制御の効果が常に保持されるように、コントローラ３８で使用するパラメータを調整する。
【０１１３】
図１６に示すブロック９０は、減算信号αdから制御空間１００での騒音レベルＳＰＬ*までの音響伝播伝達関数のモデル（第１音響伝播特性モデル）であり、ブロック８０は、アクチュエータ２０の制御指令信号ｕから制御空間１００での騒音レベルＳＰＬ*までの音響伝播伝達関数のモデル（第２音響伝播特性モデル）である。また、各モデル９０，８０の出力信号は、加算器３６に出力されて加算される。
【０１１４】
オーバーオール制御効果計算部５３では、加算器３６の出力信号のパワースペクトルを計算した後、所定の周波数帯域でのオーバーオール値を計算する。更新判定部３７、及びパラメータ更新部４１は、第１実施形態で示した図５と同様の機能を備える。
【０１１５】
次に、図１６に示した切り替え指示部３４における処理手順を、図１７に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１１６】
図１７に示すステップＳ５１では、減算器３５ａより出力される減算信号αdが第１音響伝播特性モデル９０に入力され、減算信号αdに第１音響伝播特性モデルが乗算される。その後、フローはステップＳ５２へ移行する。
【０１１７】
ステップＳ５２では、コントローラ３８より出力される１ステップ前の制御指令信号ｕが第２音響伝播特性モデル８０に入力され、制御指令信号ｕに第２音響伝播特性モデルが乗算される。その後、フローはステップＳ５３へ移行する。
【０１１８】
ステップＳ５３では、ステップＳ５１の処理、及びステップＳ５２の処理で得られた信号が加算器３６で加算され、制御が行われた状態での制御空間１００での推定された騒音レベルが計算される。その後、フローはステップＳ５４へ移行する。
【０１１９】
ステップＳ５４では、推定された騒音レベルから前述した手法を用いてパワースペクトルを計算し、更に、所定の周波数帯域でのオーバーオール騒音レベルが計算される。その後、フローはステップＳ５５へ移行する。
【０１２０】
ステップＳ５５では、更新判定部３７にて、予め設定してあった所定のオーバーオール制御効果が得られているか否かを判定し、パラメータを更新するか否かを判断する。
【０１２１】
ステップＳ５６において、パラメータの更新を行う場合には、フローはステップＳ５７へ移行し、パラメータの更新を行わない場合には、フローを終了する。
【０１２２】
ステップＳ５７では、パラメータ更新部４１にてコントローラ３８で使用するパラメータを更新、出力し、フローを終了する。この更新の方法は、図６のステップＳ２５の処理で示した方法や、第２実施形態に示した方法を用いればよい。
【０１２３】
このようにして、第３実施形態の能動振動騒音制御装置では、上記の手法を用いることにより、パラメータ更新の規準としてオーバーオール制御効果を用いることができ、安定したオーバーオール制御効果を得ることができる。
【０１２４】
以上、本発明の能動振動騒音制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【０１２５】
例えば、上記した各実施形態では、車両内の騒音を低減する例について説明したが、車両に限定されず、任意の閉空間内の騒音低減制御に用いることができる。また、路面の違いによる加速度信号変動のみならず、例えばスペアタイヤ装着時や車両の振動伝播経路が経年劣化等で変動した場合にも適応可能である。
【０１２６】
また、上述した各実施形態を組み合わせ、例えば、始めは第２実施形態に示した方法でゲインスケジュールにより調整をするが、その後大幅に路面が変動した場合には第１実施形態の再設計を行うということも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明は、車両が走行する路面が変化した場合に車両内に生じる騒音を低減する上で極めて有用である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０（１０ａ〜１０ｄ） 加速度センサ
２０（２０ａ、２０ｂ） アクチュエータ
３０ 制御装置本体
３１（３１ａ〜３１ｆ） 増幅部
３２ 制御指令値算出部
３３ Ａ／Ｄ変換部
３４ 切り替え指示部
３５ａ 減算器
３６ 加算器
３７ 更新判定部
３８ コントローラ
３９ Ｄ／Ａ変換部
４１ パラメータ更新部
４２ フィルタ
４２ａ 第１フィルタ
４２ｂ 第２フィルタ
４２ｃ 第３フィルタ
４３ 加算重み乗算部
４４ 加算重み計算部
４５ａ、４５ｂ 重み関数
５０ 伝達関数（Ｇα）
５１ ＰＳ計算部
５２ ＰＳ保持部
５３ オーバーオール制御効果計算部
６０ 伝達関数（Ｇp）
７０ 振動伝播モデル
８０ 第２音響伝播特性モデル
９０ 第１音響伝播特性モデル
１００ 制御空間(所定の空間)
１１０ フロアパネル
１２０ 車軸
１３０ サスペンション
１４０ メンバ
２００ タイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物上に配置され構造物の振動を検出するセンサと、
構造物内の空間、或いは構造物に波動を加える波動印加手段と、
前記センサの出力信号に基づき、前記構造物内の制御空間における騒音を低減するように前記波動印加手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音が変動した場合に、当該基準となる騒音へ近づくように前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定された前記構造物内部の騒音のピーク周波数の変動に合わせて、前記ピーク周波数での騒音低減制御の効果が高まるように、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定された前記構造物内部の騒音のピーク周波数における騒音レベルの変動に合わせて、前記ピーク周波数における騒音レベルが変化しないように、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定された前記構造物内部の騒音のピーク幅の変動に合わせて、前記ピーク幅の周波数帯域における騒音レベルが変化しないように、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号の、ピーク周波数及び減衰係数のうち少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量に対応した複数のパラメータを予め保持しておき、前記センサの出力信号から取得した前記特徴量に最も適応する前記パラメータを選択して、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号の周波数特性に対応する複数のパラメータを予め保持し、前記センサの出力信号から取得した周波数特性に最も適応するパラメータを選択して、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサ出力の、ピーク周波数及び減衰係数のうち少なくとも一方の特徴量、或いは前記センサ出力の周波数特性ごとに予め保持した複数のパラメータのうち、前記特徴量、または前記周波数特性に近いパラメータの線形和を演算することにより、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号より取得される該出力信号の周波数特性を用いてパラメータを再設計し、再設計したパラメータを用いて前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号のピーク周波数及び減衰係数のうちの少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量が予め保持している所定値と異なる場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号の周波数特性を予め保持し、且つ、この周波数特性と、前記センサより新たに取得した出力信号の周波数特性との間の相関係数を求め、この相関係数が所定値以下となった場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、騒音低減制御による前記構造物の内部騒音の低減量を特徴量とし、この特徴量が所定量減少した場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定される前記構造物の内部騒音のピーク周波数、及び減衰係数のうちのいずれか一方に基づいて得られる数値を特徴量とし、この特徴量が予め保持している所定値と異なる場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、予め保持している前記構造物の内部に生じる推定騒音の周波数特性と、新たに前記センサより取得した出力信号の周波数特性との間の相関関係を求め、この相関係数が所定値以下となった場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定された前記構造物の内部騒音が、予め設定した最大周波数と異なる場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項１５】
請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記構造物は移動体であり、前記センサの出力信号の周波数特性変化を、前記移動体の速度変化に基づいて推定することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項１】
構造物上に配置され構造物の振動を検出するセンサと、
構造物内の空間、或いは構造物に波動を加える波動印加手段と、
前記センサの出力信号に基づき、前記構造物内の制御空間における騒音を低減するように前記波動印加手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記センサの出力信号の周波数に対応する基準となる騒音が変動した場合に、当該基準となる騒音へ近づくように前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定された前記構造物内部の騒音のピーク周波数の変動に合わせて、前記ピーク周波数での騒音低減制御の効果が高まるように、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定された前記構造物内部の騒音のピーク周波数における騒音レベルの変動に合わせて、前記ピーク周波数における騒音レベルが変化しないように、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定された前記構造物内部の騒音のピーク幅の変動に合わせて、前記ピーク幅の周波数帯域における騒音レベルが変化しないように、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号の、ピーク周波数及び減衰係数のうち少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量に対応した複数のパラメータを予め保持しておき、前記センサの出力信号から取得した前記特徴量に最も適応する前記パラメータを選択して、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号の周波数特性に対応する複数のパラメータを予め保持し、前記センサの出力信号から取得した周波数特性に最も適応するパラメータを選択して、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサ出力の、ピーク周波数及び減衰係数のうち少なくとも一方の特徴量、或いは前記センサ出力の周波数特性ごとに予め保持した複数のパラメータのうち、前記特徴量、または前記周波数特性に近いパラメータの線形和を演算することにより、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号より取得される該出力信号の周波数特性を用いてパラメータを再設計し、再設計したパラメータを用いて前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号のピーク周波数及び減衰係数のうちの少なくとも一方を特徴量とし、この特徴量が予め保持している所定値と異なる場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号の周波数特性を予め保持し、且つ、この周波数特性と、前記センサより新たに取得した出力信号の周波数特性との間の相関係数を求め、この相関係数が所定値以下となった場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、騒音低減制御による前記構造物の内部騒音の低減量を特徴量とし、この特徴量が所定量減少した場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定される前記構造物の内部騒音のピーク周波数、及び減衰係数のうちのいずれか一方に基づいて得られる数値を特徴量とし、この特徴量が予め保持している所定値と異なる場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、予め保持している前記構造物の内部に生じる推定騒音の周波数特性と、新たに前記センサより取得した出力信号の周波数特性との間の相関関係を求め、この相関係数が所定値以下となった場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて推定された前記構造物の内部騒音が、予め設定した最大周波数と異なる場合に、前記波動印加手段による出力を調整することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項１５】
請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置において、
前記構造物は移動体であり、前記センサの出力信号の周波数特性変化を、前記移動体の速度変化に基づいて推定することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−２０２０８１（Ｐ２０１０−２０２０８１Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１０２９（Ｐ２００９−５１０２９）
【出願日】平成２１年３月４日（２００９．３．４）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月４日（２００９．３．４）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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