車両用振動制御装置
【構成】 振動を検出する周期検出センサ１と、騒音ｄの振動エネルギを低減させるアンチ騒音Ｚを発生させるスピーカ２と、設置地点の騒音を検出するマイク３と、アンチ騒音Ｚの振動エネルギを設定するコントローラ４と、コントローラ４の出力をマイク３の出力信号およびこのマイク３とスピーカ２の間の伝達特性に基づいて補正するプロセッサとを備え、プロセッサの出力によりスピーカ２でアンチ騒音Ｚを発生させる。
【効果】 スピーカに出力するプロセッサの出力信号ベクトルを直接、逐次的に最適化するため、計算量が従来のＬＭＳアルゴリズムの数分の一以下となり、通常のプロセッサ等の演算処理能力で充分に対応でき、計算時間が短縮される。
【効果】 スピーカに出力するプロセッサの出力信号ベクトルを直接、逐次的に最適化するため、計算量が従来のＬＭＳアルゴリズムの数分の一以下となり、通常のプロセッサ等の演算処理能力で充分に対応でき、計算時間が短縮される。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両に設置され、車両のエンジンのような振動源によって発生される周期的な振動を低減させる車両用振動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、特表平１−５０１３４４号公報に記載されているように、例えば自動車のエンジンの回転（第一振動源）により発生する第一振動（以下、騒音と称する）の振動エネルギを低減させる第二振動を発生させる車両用振動制御装置は、図５に示すように、リファレンス信号発生器３１、適応型フィルタ３３およびＬＭＳ（Least Mean Square Method）アルゴリズム演算装置３４を内蔵したコントローラ３２、スピーカ３５およびマイク３６で構成されている。そして、上記車両用振動制御装置３０は、以下の方法により第二振動を発生させる。
【０００３】先ず、リファレンス信号発生器３１において、図示しないエンジンの振動に相当するものとして、イグニッションコイルで発生するイグニッションパルス（以下、ＩＧパルスと称する）を検出し、このＩＧパルスからリファレンス信号発生器３１はディジタル信号であるリファレンス信号ｘを発生させてコントローラ３２に出力する。
【０００４】コントローラ３２では、リファレンス信号ｘは、内蔵する適応型フィルタ３３に導入され、マイク３６の設置位置で、エンジンの振動に起因する騒音ｄとスピーカ３５で再生されたスピーカ音ｄ’（第二振動）とが逆位相となって互いに打ち消し合うように、リファレンス信号ｘのゲインや位相等を調整して、スピーカ入力信号ｙ’とし、スピーカ３５に入力する。
【０００５】一方、コントローラ３２において、リファレンス信号ｘは内蔵するＬＭＳアルゴリズム演算装置３４にも入力され、また、同時にマイク３６から出力されるマイク出力信号ｅ’を、ＬＭＳアルゴリズム演算装置３４に導入し、マイク出力信号ｅ’のレベルが低くなるように、適応型フィルタ３３のディジタルのフィルタ係数ｆを逐次的に変化させて最適化する。尚、フィルタ係数ｆは、エンジンの回転数が変化しなければある一定の値に収束するが、通常、エンジンの回転数は逐次変化するため、フィルタ係数ｆも逐次変化させなければならない。
【０００６】このＬＭＳアルゴリズム演算装置３４で行われるＬＭＳアルゴリズムの演算は、コントローラ３２に内蔵されている適応型フィルタ３３のフィルタ係数ｆのベクトルである、ヘ゛クトルｆ1 ，ヘ゛クトルｆ2 ，……，ヘ゛クトルｆL を逐次更新するために行われる。
【０００７】一般に、このフィルタ係数ｆのヘ゛クトルｆの計算式は、Ｌ ：スピーカの個数Ｍ ：マイクの個数ヘ゛クトルｆl ：第ｌスピーカ出力を決定するフィルタ係数ベクトルヘ゛クトルｈlm：第ｌスピーカ・第ｍマイク間の伝達特性を与えるフィルタ係数ベクトルｘ ：騒音と同一の周波数成分を含むリファレンス信号
ｒ ：適応型フィルタを通過した後のリファレンス信号
ｋ ：任意の時刻ｅm ：第ｍマイク出力信号
μ ：収束係数Ｉ ：ヘ゛クトルｆl のタップ長Ｊ ：ヘ゛クトルｈlmのタップ長と定義すると、次式（２１）で表される。
【０００８】
【数１】
【０００９】但し、 ヘ゛クトルｆl (k) ＝〔ｆl1(k) ｆl2(k) …… ｆlI(k) 〕T ヘ゛クトルｒlm(k) ＝〔ｒlm1(k) ｒlm2(k) …… ｒlmI (k) 〕T ｒlmi (k) ＝ヘ゛クトルｈlm T・ヘ゛クトルｘ(k-i+1) ヘ゛クトルｈlm＝〔ｈlm1 ｈlm2 …… ｈlmJ 〕T ヘ゛クトルｘ(k) ＝〔ｘ(k) ｘ(k-1) …… ｘ(k-J+1) 〕T ｌ＝１，２，……，Ｌ ｍ＝１，２，……，Ｍそして、第ｌスピーカのスピーカ入力信号ｙ' l (k) は、次式（２２）で求められる。
ｙ' l (k) ＝ヘ゛クトルｆl (k) T ・ヘ゛クトルｘ' (k) ……（２２）
但し、 ヘ゛クトルｘ' (k) ＝〔ｘ(k) ｘ(k-1) …… ｘ(k-I+1) 〕T 上記式（２２）で求められるスピーカ入力信号ｙ’を、対応するスピーカ３５に入力し第二振動であるスピーカ音ｄ’として発すると、対応するマイク３６の設置位置で第一振動である騒音ｄと、このスピーカ音ｄ’とが打ち消し合って、自動車のキャビン内の騒音を低減する。
【００１０】このように、従来の車両用振動制御装置は、いわゆるフィードフォワード制御を行っている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来のＬＭＳアルゴリズムは、式（２２）中に多数の計算項が存在し、第ｌスピーカ出力を決定するフィルタ係数ベクトルであるヘ゛クトルｆlを逐次的に最適化するためには、短時間に膨大な計算量をこなす必要がある。そして、このＬＭＳアルゴリズムは、任意の１組のスピーカとマイクに対しての演算であるから、通常、スピーカおよびマイクを多数用いる車両用振動制御では、この計算量がさらに数倍となる。
【００１２】ところが、車両用振動制御装置に一般に搭載されているプロセッサ等の演算処理能力では、上記ＬＭＳアルゴリズムの計算量を短時間にこなすことは不可能である。そこで、上記従来のＬＭＳアルゴリズムを使用した車両用振動制御装置は、プロセッサ等の演算処理能力に合わせて、自動車のキャビン内に設置するスピーカおよびマイクの数を制限しなければならない。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の車両用振動制御装置は、上記課題を解決するために、第一振動源によって発生される周期的な第一振動を低減させる車両用振動制御装置であって、上記第一振動の周期を検出する周期検出手段と、この第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動を発生させる第二振動源と、車両に設置され、その設置地点の振動を検出する振動検出手段と、上記第二振動の振動エネルギを設定する設定手段と、上記設定手段の出力を上記振動検出手段の出力およびこの振動検出手段と第二振動源の間の伝達特性に基づいて補正する補正手段とを備え、上記補正手段の出力により第二振動源で第二振動を発生させることを特徴としている。
【００１４】
【作用】上記構成においては、第一振動源によって発生される周期的な第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動を発生させる第二振動源に出力される補正手段の出力信号ベクトルを直接、逐次的に最適化するため、計算量が従来のＬＭＳアルゴリズムの数分の一以下となり、通常のプロセッサ等の演算処理能力で充分に対応でき、計算時間が短縮される。また、例えば、車両のキャビン内に設置するスピーカおよびマイクの数に制限を設ける必要がなくなるので、車両のキャビン内の多数の場所で、第一振動を低減することが可能となる。
【００１５】
【実施例】本発明の一実施例について図１および図２に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、本実施例では、車両用振動制御装置を４人乗りの自動車に設置する場合を例に挙げて説明する。
【００１６】図２に示すように、本実施例にかかる車両用振動制御装置１０は、例えば車両である自動車２１に搭載されている周期的な第一振動を発生させる第一振動源として、直列４気筒のエンジン２２を対象に設けられている。この周期的な振動は、周期的な騒音（以下、騒音と称する）を発生するが、この騒音は、エンジン２２の振動が自動車２１のボディー等を伝わり、例えばキャビン２５内の装備品の振動により、空気を振動させて発生する。
【００１７】上記車両用振動制御装置１０は、振動の周期を検出する周期検出センサ１（周期検出手段）と、この振動の振動エネルギを低減させる第二振動（以下、アンチ騒音と称する）を発生させる５個のスピーカ２…（第二振動源）と、自動車２１のキャビン２５内に設置され、その設置地点の騒音を検出する８個のマイク３…（振動検出手段）と、上記アンチ騒音の振動エネルギを設定するコントローラ４（設定手段）と、コントローラ４に内蔵され、上記コントローラ４の出力を上記マイク３…の出力およびこのマイク３…とスピーカ２…の間の伝達特性に基づいて補正する図示しないプロセッサ（processor 、補正手段）とから構成されている。
【００１８】上記周期検出センサ１は、自動車２１のエンジンルーム２３に設置されているイグニッションコイル２４の一次コイル側２４ａに配置されており、エンジン２２に送られるイグニッションパルス（以下、ＩＧパルスと称する）を検出して、エンジン２２の回転周期を計測し、この結果をディジタル信号としてコントローラ４に出力する。尚、周期検出センサ１は、イグニッションコイル２４の一次コイル側２４ａに配置することにより、二次コイル側２４ｂに配置する場合よりも、低電圧で精度良くＩＧパルスを検出することができる。
【００１９】上記スピーカ２…は、自動車２１のキャビン２５内に５個設置されており、このうち４個は座席２６…に着席している乗員の耳の近傍に、残りの１個はフロントガラス近傍の上方にそれぞれ配置されている。そして、これら５個のスピーカ２…は、後述するように、コントローラ４から入力されるディジタルのスピーカ入力信号をアンチ騒音として再生し、自動車２１のキャビン２５内に流す。
【００２０】また、マイク３…は、自動車２１のキャビン２５内に８個設置されており、座席２６…に着席している乗員の耳の近傍に、例えば座席２６に埋め込むようにしてそれぞれ配置されている。そして、これら８個のマイク３…は、その設置地点の騒音を検出して、この結果をディジタル信号としてコントローラ４に内蔵された図示しないプロセッサに入力する。尚、上記設置地点の騒音とは、この場合、アンチ騒音の振動エネルギによって打ち消されて振動エネルギが減少した騒音を示している。
【００２１】上記コントローラ４は、フロントガラス近傍の下方に設置されており、騒音の振動エネルギを減少させるアンチ騒音の振動エネルギを設定して、スピーカ２…に入力する。また、コントローラ４は、ＬＳＩ(Large Scale Integrated Circuit)等で構成されたデータ処理装置であるプロセッサを内蔵している。
【００２２】このプロセッサは、上記マイク３…から入力されるディジタル信号およびこのマイク３…とスピーカ２…の間の伝達特性に基づいてコントローラ４からスピーカ２…に出力される上記騒音の振動エネルギを低減させるアンチ騒音の振動エネルギの設定を補正する。
【００２３】尚、車両用振動制御装置１０のスピーカ２…およびコントローラ４は、ステレオ等の図示しないオーディオ装置と共用することが可能であり、その切り換えや車両用振動制御装置１０のオン・オフは、自動車２１のキャビン２５内に設置されている操作スイッチ５により行われる。
【００２４】上記構成の車両用振動制御装置１０の制御方法について、図１に基づいて、以下に説明する。尚、説明を簡略化するために、それぞれ複数個設置されているマイク３…およびスピーカ２…のうち、任意の一対のマイク３およびスピーカ２を選び、これについて説明する。
【００２５】先ず、エンジン２２に送られるＩＧパルスを検出して、周期検出センサ１でエンジン２２の回転周期を計測し、この結果をディジタル信号としてコントローラ４に出力する。
【００２６】コントローラ４は、周期検出センサ１から入力された結果によってスピーカ２に出力するスピーカ入力信号ｙのヘ゛クトルｙの周期を調整する（ステップ１、以下ステップをＳと略す）と共に、内蔵しているプロセッサで、マイク３・スピーカ２間の伝達特性であるインパルス応答ｈの行列ｈを、時系列ｈに変換する（Ｓ２）。
【００２７】次に、コントローラ４はプロセッサで、インパルス応答ｈの時系列ｈとマイク３から入力されるマイク出力信号ｅとでヘ゛クトルｙを逐次的に最適化し（Ｓ３）、その後、このヘ゛クトルｙを時系列ｙに変換してスピーカ入力信号ｙとし（Ｓ４）、スピーカ２に出力する。
【００２８】スピーカ２は、このスピーカ入力信号ｙをアンチ騒音Ｚとして再生する。一方、マイク３は、騒音ｄとアンチ騒音Ｚが打ち消し合って振動エネルギが低減した騒音を検出して、この結果をディジタルのマイク出力信号ｅとしてコントローラ４に内蔵されたプロセッサに出力する。以下、再びプロセッサは、上記ステップ３およびステップ４を繰り返し行い、スピーカ入力信号ｙのヘ゛クトルｙを逐次的に最適化して、最終的にマイク出力信号ｅの値が０となるようにスピーカ入力信号ｙのヘ゛クトルｙを設定する。
【００２９】次に、コントローラ４で行われる上記各ステップのアルゴリズムの演算について、以下に説明する。
【００３０】先ず、コントローラ４によるマイク３のマイク出力信号ｅのサンプリング周期をΔｔとする。マイク３・スピーカ２間の伝達特性であるインパルス応答ｈが有限時間ＪΔｔ以内で０に収束すると仮定し、インパルス入力が与えられてからｊΔｔ時間経過後のインパルス応答ｈの値をｈj とすると、エンジン２２から発生した第一振動である騒音ｄ、スピーカ入力信号ｙが与えられたときのスピーカ２から発生する第二振動であるアンチ騒音Ｚおよびそのときの時刻ｋにおけるマイク出力信号ｅの第ｋサンプル値ｅ(k) の関係は、次式（１）で表すことができる。
【００３１】
ｅ(k) ＝ｄ(k) ＋Ｚ(k) ＝ｄ(k) ＋行列ｈT ・行列ｙ(k) ……（１）
但し、 行列ｈ＝〔ｈ0 ｈ1 ｈ2 …… ｈJ-1 〕T 行列ｙ(k) ＝〔ｙ(k) ｙ(k-1) ｙ(k-2) …… ｙ(k-J+1) 〕T ｄ(k) ： ｅ(k) に含まれている騒音ｄの成分Ｚ(k) ： ｅ(k) に含まれているアンチ騒音Ｚの成分ｙ(k) ： スピーカ入力信号ｙの第ｋサンプル値従って、式（１）中のＺ(k) は、
【００３２】
【数２】
【００３３】ところで、騒音ｄは、ある周期ＮΔｔを持っている周期性振動であるので、この騒音ｄの振動エネルギを低減させるアンチ騒音Ｚおよびスピーカ入力信号ｙも、騒音ｄと同じ周期ＮΔｔを持っている周期性振動および周期性信号でなければならない。
【００３４】従って、スピーカ入力信号ｙに関して次式（３）が成立する。
ｙ(k) ＝ ｙ(k-qN) ＝ｙ(k) ｙ(k-1) ＝ ｙ(k-qN-1) ＝ｙ(k+N-1) ｙ(k-2) ＝ ｙ(k-qN-2) ＝ｙ(k+N-2) ……（３）
… … … ｙ(k-N+1) ＝ｙ(k-(q+1)N+1)＝ｙ(k+1) 但し、 ｑ＝０，１，２，… ゆえに、式（１）は、 ｅ(k) ＝ｄ(k) ＋ヘ゛クトルｈT ・時系列ｙ(k) ……（４）
但し、 時系列ｙ(k) ＝〔ｙ(k) ｙ(k+N-1) ｙ(k+N-2) …… ｙ(k+1) 〕T
【００３５】
【数３】
【００３６】尚、Ｑは、Ｊ≦(q+1)Nを満たす整数ｑの最小値である。
【００３７】次に、時刻ｋからさらにｉだけ時間が経過した時刻k+i のマイク出力信号ｅの第k+i サンプル値ｅ(k+i) （但し、ｉ＝０，１，２，……）は、次式（５）で表すことができる。
【００３８】
ｅ(k+i) ＝ｄ(k+i) ＋ヘ゛クトルｈT ・時系列ｙ(k+i) ＝ｄ(k+i) ＋時系列ｈ(i) T ・時系列ｙ(k) ……（５）
但し、 時系列ｙ(k+i) ＝〔ｙ(k+i') ｙ(k+i'-1) …… ｙ(k) ｙ(k+N-1) ｙ(k+N-2) …… ｙ(k+i'+1)〕T 時系列ｈ(i) ＝〔ハ゛ーｈi' ハ゛ーｈi'+1 …… ハ゛ーｈN+1 ハ゛ーｈ0 ハ゛ーｈ1 …… ハ゛ーｈi'-1〕T 尚、ｉ’は、ｉをＮで割ったときの整数剰余である。
【００３９】ところで、式（５）において、ｋはマイク出力信号ｅの任意の初期時点を表しているに過ぎない。よって、ｋ＝０と置き、ｉを改めてｋに置き直すと、次式（６）が得られる。
【００４０】
ｅ(k) ＝ｄ(k) ＋時系列ｈ(k) T ・時系列ｙ(0) ＝ｄ(k) ＋時系列ｈ(k) T ・ヘ゛クトルｙ ……（６）
但し、 ヘ゛クトルｙ＝〔ｙ(0) ｙ(N-1) ｙ(N-2) …… ｙ(1) 〕T ＝〔ｙ0 ｙN-1 ｙN-2 …… ｙ1 〕T ここで、次の評価関数を導入する。
Ｆ＝Ｅ〔ｅ(k)2〕
＝Ｅ〔ｄ(k) ＋時系列ｈ(k) T ・ヘ゛クトルｙ〕 ＝Ｅ〔ｄ(k)2〕＋２ヘ゛クトルｙT ・Ｅ〔ｄ(k) ・時系列ｈ(k) 〕
＋ヘ゛クトルｙT ・Ｅ〔時系列ｈ(k) ・時系列ｈ(k) T 〕ヘ゛クトルｙ ……（７）
但し、Ｅ〔 〕は、期待値を表すものとする（Ｅは期待演算子）。式（７）より、この評価関数のヘ゛クトルｙに関する勾配は、次式（８）で与えられる。
∂Ｆ／∂ヘ゛クトルｙ＝２Ｅ〔ｄ(k) ・時系列ｈ(k) 〕 ＋２Ｅ〔時系列ｈ(k) ・時系列ｈ(k) T 〕ヘ゛クトルｙ ＝２Ｅ〔時系列ｈ(k) ｛ｄ(k) ＋時系列ｈ(k) T ヘ゛クトルｙ｝〕
＝２Ｅ〔時系列ｈ(k) ・ｅ(k) 〕 ……（８）
ここで、Ｅ〔時系列ｈ(k) ・ｅ(k) 〕の瞬時推定値として、時系列ｈ(k) ・ｅ(k) を用いることにすれば、Ｆの最小値を与える周期ＮΔｔ（すなわち要素数Ｎ）を持つスピーカ出力信号ベクトルであるヘ゛クトルｙの値は、最急降下法に基づく次の漸化式（９）を反復計算することにより最適化することができる。
【００４１】
ヘ゛クトルｙ(k+1) ＝ヘ゛クトルｙ(k) −μ・ｅ(k) ・時系列ｈ(k) ……（９）
但し、μ／２は収束係数である。
【００４２】このようにして求めた漸化式（９）は、実際にコントローラ４に内蔵されたデータ処理装置であるプロセッサが騒音の振動エネルギを低減させるアンチ騒音の振動エネルギの設定を補正する際には、以下に示すような、より簡単なアルゴリズムに置き換えられる。
【００４３】先ず、一対のスピーカ２およびマイク３を用いる場合には、漸化式（９）は次式（１０）に置き換えられる。
ｙ(k-j+QN)' (k+1) ＝ｙ(k-j+QN)' (k) −μ・ｅ(k) ・ｈj ……（１０）
このときプロセッサは、時刻ｋにおいては、例えば以下に示す４つの動作手順を行っている。
【００４４】動作１ ：スピーカ入力信号ｙk'(k) をスピーカ２に対して出力する動作２ ：マイク出力信号ｅ(k) をマイク３から入力する動作３ ：周期検出センサ１から入力されたエンジン２２の回転周期にＯrd／Δｔまたは１／（Ｏrd・Δｔ）を乗じた値に最も近い整数値をＮとする動作４ ：ｊ＝０，１，２，……，Ｊ−１について漸化式（１０）の計算を行う但し、ｋ’，（ｋ−ｊ＋ＱＮ）’は、それぞれｋ，（ｋ−ｊ＋ＱＮ）をＮで割ったときの整数剰余であり、また、Ｏrdは、低減させようとしている騒音のエンジン回転数に対する最低次数を設定するための任意の一定の整数である。
【００４５】次に、複数のスピーカ２…とマイク３…とを用いる場合には、例えば、最急降下法に基づき、
【００４６】
【数４】
【００４７】の瞬時推定値として、
【００４８】
【数５】
【００４９】を用いると、評価関数
【００５０】
【数６】
【００５１】を最小化する第ｌスピーカ出力信号ベクトルであるヘ゛クトルｙl の最適値は、次の漸化式（１１）を反復計算することにより求められる。
【００５２】
【数７】
【００５３】但し、ｙlk' ：時刻ｋにおける第ｌスピーカ入力信号
ｅm ：第ｍマイク出力信号
ｈlm j ：第ｌスピーカ・第ｍマイク間のインパルス応答のｊΔｔ時間後の値Ｌ ：スピーカの個数Ｍ ：マイクの個数Ｊ ：全てのスピーカ・マイク間のインパルス応答が有限時間ｊΔｔ以内で０に収束することを示す整数値また、 ヘ゛クトルｙl ＝〔ｙl 0 ｙl N-1 ｙl N-2 …… ｙl 1 〕T 時系列ｈlm(k) ＝〔ハ゛ーｈlm k' ハ゛ーｈlm k'+1 …… ハ゛ーｈlm N+1 ハ゛ーｈlm 0 ハ゛ーｈlm 1 …… ハ゛ーｈlm k'-1 〕Tさらに、 ハ゛ーｈlm 0 ＝ｈlm 0 ＋ｈlm N ＋……＋ｈlm QN ハ゛ーｈlm 1 ＝ｈlm 1 ＋ｈlm N+1 ＋……＋ｈlm QN+1 …… …… …… …… ハ゛ーｈlm J-QN-1 ＝ｈlm J-QN-1 ＋ｈlm J-(Q-1)N-1 ＋……＋ｈlm J-1 ハ゛ーｈlm J-QN ＝ｈlm J-QN ＋ｈlm J-(Q-1)N ＋……＋ ０ …… …… …… …… ハ゛ーｈlm N-1 ＝ｈlm N-1 ＋ｈlm 2N-1 ＋……＋ ０ ｌ＝１，２，……，Ｌ ｍ＝１，２，……，Ｍ 従って、漸化式（９）は次式（１２）に置き換えられる。
【００５４】
【数８】
【００５５】このときプロセッサは、時刻ｋにおいては、例えば以下に示す４つの動作手順を行っている。
【００５６】動作１１：スピーカ入力信号ｙ1k' (k) ，ｙ2k' (k) ，……，ｙLk' (k) をそれぞれ第１スピーカ，第２スピーカ，……，第Ｌスピーカに対して出力する動作１２：マイク出力信号ｅ1(k)，ｅ2(k)，……，ｅM (k) をそれぞれ第１マイク，第２マイク，……，第Ｍマイクから入力する動作１３：周期検出センサ１から入力されたエンジン２２の回転周期にＯrd／Δｔまたは１／（Ｏrd・Δｔ）を乗じた値に最も近い整数値をＮとする動作１４：ｌ＝１，２，……，Ｌおよびｊ＝０，１，２，……，Ｊ−１について漸化式（１２）の計算を行うまた、上記の複数のスピーカ２…とマイク３…とを用いる場合について、
【００５７】
【数９】
【００５８】の瞬時推定値として、α・時系列ｈlk" (k) ・ｅk"(k) を用いると、最急降下法に基づいて評価関数
【００５９】
【数１０】
【００６０】を最小化する第ｌスピーカ出力信号ベクトルであるヘ゛クトルｙl の最適値は、次の漸化式（１３）を反復計算することにより求められる。
ヘ゛クトルｙl (k+1) ＝ヘ゛クトルｙl (k) −μ・α・時系列ｈlk" (k) ・ｅk"(k) ……（１３）
但し、ｋ”は、ｋをＭで割ったときの整数剰余に１を加えた値であり、また、αは任意の定数である。この漸化式（１３）は、漸化式（１１）よりも短時間で演算できる。
【００６１】従って、漸化式（９）は次式（１４）に置き換えられる。
ｙl(k-j+QN)' (k+1)＝ｙl(k-j+QN)' (k)−μ・α・ｅk"(k) ・ｈlk"j ……（１４）
このときプロセッサは、時刻ｋにおいては、例えば以下に示す４つの動作手順を行っている。
【００６２】動作２１：スピーカ入力信号ｙ1k' (k) ，ｙ2k' (k) ，……，ｙLk' (k) をそれぞれ第１スピーカ，第２スピーカ，……，第Ｌスピーカに対して出力する動作２２：マイク出力信号ｅk"(k) を第ｋ”マイクから入力する動作２３：周期検出センサ１から入力されたエンジン２２の回転周期にＯrd／Δｔまたは１／（Ｏrd・Δｔ）を乗じた値に最も近い整数値をＮとする動作２４：ｌ＝１，２，……，Ｌおよびｊ＝０，１，２，……，Ｊ−１について漸化式（１４）の計算を行う従って、上記アルゴリズムの演算は、漸化式（９）、（１１）および（１３）、あるいはこれら漸化式を単純化した漸化式（１０）、（１２）および（１４）を反復計算するだけで良いので、スピーカ入力信号制御の計算時間を短縮することが可能となる。
【００６３】次に、本発明の他の実施例として、上記構成の車両用振動制御装置１０のスピーカ２…の代わりに、図３に示すように、エンジン２２を自動車２１のエンジン設置部２１ａに設置する際に用いられるエンジンマウント２８に、図示しないアクチュエータを設けた構成の車両用振動制御装置であっても良い。
【００６４】このアクチュエータは、例えばシリンダーとピストンで構成され、ピストンに設置されたエンジン２２をシリンダー内に満たしたオイルの油圧で支える構造になっている。そして、エンジン２２の振動により、例えばピストンに押す力が加わったときにシリンダー内のオイルをシリンダー外部に出し、ピストンに引く力が加わったときにオイルをシリンダー内部に入れるように、コントローラ４の信号で上記シリンダー内のオイルの出し入れを制御して、エンジン２２の振動エネルギを吸収し、エンジン２２の振動を自動車２１のエンジン設置部２１ａに伝えないようになっている。尚、上記のアクチュエータや加速度センサは、自動車２１内に複数個設置しても良い。
【００６５】さらに、本発明の他の実施例として、上記構成の車両用振動制御装置１０のスピーカ２…の代わりに、図４に示すように、上述した図示しないアクチュエータを設け、マイク３…の代わりに、自動車２１のエンジン設置部２１ａに加速度センサ２９を設けた構成の車両用振動制御装置であっても良い。
【００６６】この加速度センサ２９は、自動車２１の加速度を測定することにより、エンジン２２の振動を検知するようになっている。
【００６７】そして、加速度センサ２９で検知した振動をコントローラ４で解析し、この結果に基づいて、コントローラ４はアクチュエータのシリンダー内のオイルの出し入れを制御して、エンジン２２の振動エネルギを吸収し、エンジン２２の振動を自動車２１のエンジン設置部２１ａに伝えないようになっている。尚、上記のアクチュエータや加速度センサは、自動車２１内に複数個設置しても良い。
【００６８】このように、上記構成の車両用振動制御装置を用いることで、例えばエンジンによって発生される周期的な第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動を発生させるスピーカあるいはアクチュエータに出力されるプロセッサ等の出力信号ベクトルを直接、逐次的に最適化するため、計算量が従来のＬＭＳアルゴリズムの数分の一以下となり、通常のプロセッサ等の演算処理能力で充分に対応でき、計算時間が短縮される。また、例えば、車両のキャビン内に設置するスピーカおよびマイクの数に制限を設ける必要がなくなるので、車両のキャビン内の多数の場所で、騒音を低減することが可能となる。
【００６９】
【発明の効果】本発明の車両用振動制御装置は、以上のように、第一振動源によって発生される周期的な第一振動を低減させる車両用振動制御装置であって、上記第一振動の周期を検出する周期検出手段と、この第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動を発生させる第二振動源と、車両に設置され、その設置地点の振動を検出する振動検出手段と、上記第二振動の振動エネルギを設定する設定手段と、上記設定手段の出力を上記振動検出手段の出力およびこの振動検出手段と第二振動源の間の伝達特性に基づいて補正する補正手段とを備え、上記補正手段の出力により第二振動源で第二振動を発生させる構成である。
【００７０】それゆえ、第一振動源によって発生される周期的な第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動を発生させる第二振動源に出力される補正手段の出力信号ベクトルを直接、逐次的に最適化するため、計算量が従来のＬＭＳアルゴリズムの数分の一以下となり、通常のプロセッサ等の演算処理能力で充分に対応でき、計算時間が短縮される。また、例えば、車両のキャビン内に設置するスピーカおよびマイクの数に制限を設ける必要がなくなるので、車両のキャビン内の多数の場所で、騒音を低減することが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における車両用振動制御装置の制御方法を示すブロック図である。
【図２】上記車両用振動制御装置を自動車に搭載した状態を示す平面図である。
【図３】本発明の他の実施例における車両用振動制御装置を自動車に搭載した状態を示す側面図である。
【図４】本発明の他の実施例における車両用振動制御装置を自動車に搭載した状態を示す側面図である。
【図５】従来の車両用振動制御装置の制御方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 周期検出センサ
２ スピーカ
３ マイク
４ コントローラ
５ 操作スイッチ
１０ 車両用振動制御装置
２２ エンジン
２４ イグニッションコイル
２５ キャビン
２８ エンジンマウント
２９ 加速度センサ
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両に設置され、車両のエンジンのような振動源によって発生される周期的な振動を低減させる車両用振動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、特表平１−５０１３４４号公報に記載されているように、例えば自動車のエンジンの回転（第一振動源）により発生する第一振動（以下、騒音と称する）の振動エネルギを低減させる第二振動を発生させる車両用振動制御装置は、図５に示すように、リファレンス信号発生器３１、適応型フィルタ３３およびＬＭＳ（Least Mean Square Method）アルゴリズム演算装置３４を内蔵したコントローラ３２、スピーカ３５およびマイク３６で構成されている。そして、上記車両用振動制御装置３０は、以下の方法により第二振動を発生させる。
【０００３】先ず、リファレンス信号発生器３１において、図示しないエンジンの振動に相当するものとして、イグニッションコイルで発生するイグニッションパルス（以下、ＩＧパルスと称する）を検出し、このＩＧパルスからリファレンス信号発生器３１はディジタル信号であるリファレンス信号ｘを発生させてコントローラ３２に出力する。
【０００４】コントローラ３２では、リファレンス信号ｘは、内蔵する適応型フィルタ３３に導入され、マイク３６の設置位置で、エンジンの振動に起因する騒音ｄとスピーカ３５で再生されたスピーカ音ｄ’（第二振動）とが逆位相となって互いに打ち消し合うように、リファレンス信号ｘのゲインや位相等を調整して、スピーカ入力信号ｙ’とし、スピーカ３５に入力する。
【０００５】一方、コントローラ３２において、リファレンス信号ｘは内蔵するＬＭＳアルゴリズム演算装置３４にも入力され、また、同時にマイク３６から出力されるマイク出力信号ｅ’を、ＬＭＳアルゴリズム演算装置３４に導入し、マイク出力信号ｅ’のレベルが低くなるように、適応型フィルタ３３のディジタルのフィルタ係数ｆを逐次的に変化させて最適化する。尚、フィルタ係数ｆは、エンジンの回転数が変化しなければある一定の値に収束するが、通常、エンジンの回転数は逐次変化するため、フィルタ係数ｆも逐次変化させなければならない。
【０００６】このＬＭＳアルゴリズム演算装置３４で行われるＬＭＳアルゴリズムの演算は、コントローラ３２に内蔵されている適応型フィルタ３３のフィルタ係数ｆのベクトルである、ヘ゛クトルｆ1 ，ヘ゛クトルｆ2 ，……，ヘ゛クトルｆL を逐次更新するために行われる。
【０００７】一般に、このフィルタ係数ｆのヘ゛クトルｆの計算式は、Ｌ ：スピーカの個数Ｍ ：マイクの個数ヘ゛クトルｆl ：第ｌスピーカ出力を決定するフィルタ係数ベクトルヘ゛クトルｈlm：第ｌスピーカ・第ｍマイク間の伝達特性を与えるフィルタ係数ベクトルｘ ：騒音と同一の周波数成分を含むリファレンス信号
ｒ ：適応型フィルタを通過した後のリファレンス信号
ｋ ：任意の時刻ｅm ：第ｍマイク出力信号
μ ：収束係数Ｉ ：ヘ゛クトルｆl のタップ長Ｊ ：ヘ゛クトルｈlmのタップ長と定義すると、次式（２１）で表される。
【０００８】
【数１】
【０００９】但し、 ヘ゛クトルｆl (k) ＝〔ｆl1(k) ｆl2(k) …… ｆlI(k) 〕T ヘ゛クトルｒlm(k) ＝〔ｒlm1(k) ｒlm2(k) …… ｒlmI (k) 〕T ｒlmi (k) ＝ヘ゛クトルｈlm T・ヘ゛クトルｘ(k-i+1) ヘ゛クトルｈlm＝〔ｈlm1 ｈlm2 …… ｈlmJ 〕T ヘ゛クトルｘ(k) ＝〔ｘ(k) ｘ(k-1) …… ｘ(k-J+1) 〕T ｌ＝１，２，……，Ｌ ｍ＝１，２，……，Ｍそして、第ｌスピーカのスピーカ入力信号ｙ' l (k) は、次式（２２）で求められる。
ｙ' l (k) ＝ヘ゛クトルｆl (k) T ・ヘ゛クトルｘ' (k) ……（２２）
但し、 ヘ゛クトルｘ' (k) ＝〔ｘ(k) ｘ(k-1) …… ｘ(k-I+1) 〕T 上記式（２２）で求められるスピーカ入力信号ｙ’を、対応するスピーカ３５に入力し第二振動であるスピーカ音ｄ’として発すると、対応するマイク３６の設置位置で第一振動である騒音ｄと、このスピーカ音ｄ’とが打ち消し合って、自動車のキャビン内の騒音を低減する。
【００１０】このように、従来の車両用振動制御装置は、いわゆるフィードフォワード制御を行っている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来のＬＭＳアルゴリズムは、式（２２）中に多数の計算項が存在し、第ｌスピーカ出力を決定するフィルタ係数ベクトルであるヘ゛クトルｆlを逐次的に最適化するためには、短時間に膨大な計算量をこなす必要がある。そして、このＬＭＳアルゴリズムは、任意の１組のスピーカとマイクに対しての演算であるから、通常、スピーカおよびマイクを多数用いる車両用振動制御では、この計算量がさらに数倍となる。
【００１２】ところが、車両用振動制御装置に一般に搭載されているプロセッサ等の演算処理能力では、上記ＬＭＳアルゴリズムの計算量を短時間にこなすことは不可能である。そこで、上記従来のＬＭＳアルゴリズムを使用した車両用振動制御装置は、プロセッサ等の演算処理能力に合わせて、自動車のキャビン内に設置するスピーカおよびマイクの数を制限しなければならない。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の車両用振動制御装置は、上記課題を解決するために、第一振動源によって発生される周期的な第一振動を低減させる車両用振動制御装置であって、上記第一振動の周期を検出する周期検出手段と、この第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動を発生させる第二振動源と、車両に設置され、その設置地点の振動を検出する振動検出手段と、上記第二振動の振動エネルギを設定する設定手段と、上記設定手段の出力を上記振動検出手段の出力およびこの振動検出手段と第二振動源の間の伝達特性に基づいて補正する補正手段とを備え、上記補正手段の出力により第二振動源で第二振動を発生させることを特徴としている。
【００１４】
【作用】上記構成においては、第一振動源によって発生される周期的な第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動を発生させる第二振動源に出力される補正手段の出力信号ベクトルを直接、逐次的に最適化するため、計算量が従来のＬＭＳアルゴリズムの数分の一以下となり、通常のプロセッサ等の演算処理能力で充分に対応でき、計算時間が短縮される。また、例えば、車両のキャビン内に設置するスピーカおよびマイクの数に制限を設ける必要がなくなるので、車両のキャビン内の多数の場所で、第一振動を低減することが可能となる。
【００１５】
【実施例】本発明の一実施例について図１および図２に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、本実施例では、車両用振動制御装置を４人乗りの自動車に設置する場合を例に挙げて説明する。
【００１６】図２に示すように、本実施例にかかる車両用振動制御装置１０は、例えば車両である自動車２１に搭載されている周期的な第一振動を発生させる第一振動源として、直列４気筒のエンジン２２を対象に設けられている。この周期的な振動は、周期的な騒音（以下、騒音と称する）を発生するが、この騒音は、エンジン２２の振動が自動車２１のボディー等を伝わり、例えばキャビン２５内の装備品の振動により、空気を振動させて発生する。
【００１７】上記車両用振動制御装置１０は、振動の周期を検出する周期検出センサ１（周期検出手段）と、この振動の振動エネルギを低減させる第二振動（以下、アンチ騒音と称する）を発生させる５個のスピーカ２…（第二振動源）と、自動車２１のキャビン２５内に設置され、その設置地点の騒音を検出する８個のマイク３…（振動検出手段）と、上記アンチ騒音の振動エネルギを設定するコントローラ４（設定手段）と、コントローラ４に内蔵され、上記コントローラ４の出力を上記マイク３…の出力およびこのマイク３…とスピーカ２…の間の伝達特性に基づいて補正する図示しないプロセッサ（processor 、補正手段）とから構成されている。
【００１８】上記周期検出センサ１は、自動車２１のエンジンルーム２３に設置されているイグニッションコイル２４の一次コイル側２４ａに配置されており、エンジン２２に送られるイグニッションパルス（以下、ＩＧパルスと称する）を検出して、エンジン２２の回転周期を計測し、この結果をディジタル信号としてコントローラ４に出力する。尚、周期検出センサ１は、イグニッションコイル２４の一次コイル側２４ａに配置することにより、二次コイル側２４ｂに配置する場合よりも、低電圧で精度良くＩＧパルスを検出することができる。
【００１９】上記スピーカ２…は、自動車２１のキャビン２５内に５個設置されており、このうち４個は座席２６…に着席している乗員の耳の近傍に、残りの１個はフロントガラス近傍の上方にそれぞれ配置されている。そして、これら５個のスピーカ２…は、後述するように、コントローラ４から入力されるディジタルのスピーカ入力信号をアンチ騒音として再生し、自動車２１のキャビン２５内に流す。
【００２０】また、マイク３…は、自動車２１のキャビン２５内に８個設置されており、座席２６…に着席している乗員の耳の近傍に、例えば座席２６に埋め込むようにしてそれぞれ配置されている。そして、これら８個のマイク３…は、その設置地点の騒音を検出して、この結果をディジタル信号としてコントローラ４に内蔵された図示しないプロセッサに入力する。尚、上記設置地点の騒音とは、この場合、アンチ騒音の振動エネルギによって打ち消されて振動エネルギが減少した騒音を示している。
【００２１】上記コントローラ４は、フロントガラス近傍の下方に設置されており、騒音の振動エネルギを減少させるアンチ騒音の振動エネルギを設定して、スピーカ２…に入力する。また、コントローラ４は、ＬＳＩ(Large Scale Integrated Circuit)等で構成されたデータ処理装置であるプロセッサを内蔵している。
【００２２】このプロセッサは、上記マイク３…から入力されるディジタル信号およびこのマイク３…とスピーカ２…の間の伝達特性に基づいてコントローラ４からスピーカ２…に出力される上記騒音の振動エネルギを低減させるアンチ騒音の振動エネルギの設定を補正する。
【００２３】尚、車両用振動制御装置１０のスピーカ２…およびコントローラ４は、ステレオ等の図示しないオーディオ装置と共用することが可能であり、その切り換えや車両用振動制御装置１０のオン・オフは、自動車２１のキャビン２５内に設置されている操作スイッチ５により行われる。
【００２４】上記構成の車両用振動制御装置１０の制御方法について、図１に基づいて、以下に説明する。尚、説明を簡略化するために、それぞれ複数個設置されているマイク３…およびスピーカ２…のうち、任意の一対のマイク３およびスピーカ２を選び、これについて説明する。
【００２５】先ず、エンジン２２に送られるＩＧパルスを検出して、周期検出センサ１でエンジン２２の回転周期を計測し、この結果をディジタル信号としてコントローラ４に出力する。
【００２６】コントローラ４は、周期検出センサ１から入力された結果によってスピーカ２に出力するスピーカ入力信号ｙのヘ゛クトルｙの周期を調整する（ステップ１、以下ステップをＳと略す）と共に、内蔵しているプロセッサで、マイク３・スピーカ２間の伝達特性であるインパルス応答ｈの行列ｈを、時系列ｈに変換する（Ｓ２）。
【００２７】次に、コントローラ４はプロセッサで、インパルス応答ｈの時系列ｈとマイク３から入力されるマイク出力信号ｅとでヘ゛クトルｙを逐次的に最適化し（Ｓ３）、その後、このヘ゛クトルｙを時系列ｙに変換してスピーカ入力信号ｙとし（Ｓ４）、スピーカ２に出力する。
【００２８】スピーカ２は、このスピーカ入力信号ｙをアンチ騒音Ｚとして再生する。一方、マイク３は、騒音ｄとアンチ騒音Ｚが打ち消し合って振動エネルギが低減した騒音を検出して、この結果をディジタルのマイク出力信号ｅとしてコントローラ４に内蔵されたプロセッサに出力する。以下、再びプロセッサは、上記ステップ３およびステップ４を繰り返し行い、スピーカ入力信号ｙのヘ゛クトルｙを逐次的に最適化して、最終的にマイク出力信号ｅの値が０となるようにスピーカ入力信号ｙのヘ゛クトルｙを設定する。
【００２９】次に、コントローラ４で行われる上記各ステップのアルゴリズムの演算について、以下に説明する。
【００３０】先ず、コントローラ４によるマイク３のマイク出力信号ｅのサンプリング周期をΔｔとする。マイク３・スピーカ２間の伝達特性であるインパルス応答ｈが有限時間ＪΔｔ以内で０に収束すると仮定し、インパルス入力が与えられてからｊΔｔ時間経過後のインパルス応答ｈの値をｈj とすると、エンジン２２から発生した第一振動である騒音ｄ、スピーカ入力信号ｙが与えられたときのスピーカ２から発生する第二振動であるアンチ騒音Ｚおよびそのときの時刻ｋにおけるマイク出力信号ｅの第ｋサンプル値ｅ(k) の関係は、次式（１）で表すことができる。
【００３１】
ｅ(k) ＝ｄ(k) ＋Ｚ(k) ＝ｄ(k) ＋行列ｈT ・行列ｙ(k) ……（１）
但し、 行列ｈ＝〔ｈ0 ｈ1 ｈ2 …… ｈJ-1 〕T 行列ｙ(k) ＝〔ｙ(k) ｙ(k-1) ｙ(k-2) …… ｙ(k-J+1) 〕T ｄ(k) ： ｅ(k) に含まれている騒音ｄの成分Ｚ(k) ： ｅ(k) に含まれているアンチ騒音Ｚの成分ｙ(k) ： スピーカ入力信号ｙの第ｋサンプル値従って、式（１）中のＺ(k) は、
【００３２】
【数２】
【００３３】ところで、騒音ｄは、ある周期ＮΔｔを持っている周期性振動であるので、この騒音ｄの振動エネルギを低減させるアンチ騒音Ｚおよびスピーカ入力信号ｙも、騒音ｄと同じ周期ＮΔｔを持っている周期性振動および周期性信号でなければならない。
【００３４】従って、スピーカ入力信号ｙに関して次式（３）が成立する。
ｙ(k) ＝ ｙ(k-qN) ＝ｙ(k) ｙ(k-1) ＝ ｙ(k-qN-1) ＝ｙ(k+N-1) ｙ(k-2) ＝ ｙ(k-qN-2) ＝ｙ(k+N-2) ……（３）
… … … ｙ(k-N+1) ＝ｙ(k-(q+1)N+1)＝ｙ(k+1) 但し、 ｑ＝０，１，２，… ゆえに、式（１）は、 ｅ(k) ＝ｄ(k) ＋ヘ゛クトルｈT ・時系列ｙ(k) ……（４）
但し、 時系列ｙ(k) ＝〔ｙ(k) ｙ(k+N-1) ｙ(k+N-2) …… ｙ(k+1) 〕T
【００３５】
【数３】
【００３６】尚、Ｑは、Ｊ≦(q+1)Nを満たす整数ｑの最小値である。
【００３７】次に、時刻ｋからさらにｉだけ時間が経過した時刻k+i のマイク出力信号ｅの第k+i サンプル値ｅ(k+i) （但し、ｉ＝０，１，２，……）は、次式（５）で表すことができる。
【００３８】
ｅ(k+i) ＝ｄ(k+i) ＋ヘ゛クトルｈT ・時系列ｙ(k+i) ＝ｄ(k+i) ＋時系列ｈ(i) T ・時系列ｙ(k) ……（５）
但し、 時系列ｙ(k+i) ＝〔ｙ(k+i') ｙ(k+i'-1) …… ｙ(k) ｙ(k+N-1) ｙ(k+N-2) …… ｙ(k+i'+1)〕T 時系列ｈ(i) ＝〔ハ゛ーｈi' ハ゛ーｈi'+1 …… ハ゛ーｈN+1 ハ゛ーｈ0 ハ゛ーｈ1 …… ハ゛ーｈi'-1〕T 尚、ｉ’は、ｉをＮで割ったときの整数剰余である。
【００３９】ところで、式（５）において、ｋはマイク出力信号ｅの任意の初期時点を表しているに過ぎない。よって、ｋ＝０と置き、ｉを改めてｋに置き直すと、次式（６）が得られる。
【００４０】
ｅ(k) ＝ｄ(k) ＋時系列ｈ(k) T ・時系列ｙ(0) ＝ｄ(k) ＋時系列ｈ(k) T ・ヘ゛クトルｙ ……（６）
但し、 ヘ゛クトルｙ＝〔ｙ(0) ｙ(N-1) ｙ(N-2) …… ｙ(1) 〕T ＝〔ｙ0 ｙN-1 ｙN-2 …… ｙ1 〕T ここで、次の評価関数を導入する。
Ｆ＝Ｅ〔ｅ(k)2〕
＝Ｅ〔ｄ(k) ＋時系列ｈ(k) T ・ヘ゛クトルｙ〕 ＝Ｅ〔ｄ(k)2〕＋２ヘ゛クトルｙT ・Ｅ〔ｄ(k) ・時系列ｈ(k) 〕
＋ヘ゛クトルｙT ・Ｅ〔時系列ｈ(k) ・時系列ｈ(k) T 〕ヘ゛クトルｙ ……（７）
但し、Ｅ〔 〕は、期待値を表すものとする（Ｅは期待演算子）。式（７）より、この評価関数のヘ゛クトルｙに関する勾配は、次式（８）で与えられる。
∂Ｆ／∂ヘ゛クトルｙ＝２Ｅ〔ｄ(k) ・時系列ｈ(k) 〕 ＋２Ｅ〔時系列ｈ(k) ・時系列ｈ(k) T 〕ヘ゛クトルｙ ＝２Ｅ〔時系列ｈ(k) ｛ｄ(k) ＋時系列ｈ(k) T ヘ゛クトルｙ｝〕
＝２Ｅ〔時系列ｈ(k) ・ｅ(k) 〕 ……（８）
ここで、Ｅ〔時系列ｈ(k) ・ｅ(k) 〕の瞬時推定値として、時系列ｈ(k) ・ｅ(k) を用いることにすれば、Ｆの最小値を与える周期ＮΔｔ（すなわち要素数Ｎ）を持つスピーカ出力信号ベクトルであるヘ゛クトルｙの値は、最急降下法に基づく次の漸化式（９）を反復計算することにより最適化することができる。
【００４１】
ヘ゛クトルｙ(k+1) ＝ヘ゛クトルｙ(k) −μ・ｅ(k) ・時系列ｈ(k) ……（９）
但し、μ／２は収束係数である。
【００４２】このようにして求めた漸化式（９）は、実際にコントローラ４に内蔵されたデータ処理装置であるプロセッサが騒音の振動エネルギを低減させるアンチ騒音の振動エネルギの設定を補正する際には、以下に示すような、より簡単なアルゴリズムに置き換えられる。
【００４３】先ず、一対のスピーカ２およびマイク３を用いる場合には、漸化式（９）は次式（１０）に置き換えられる。
ｙ(k-j+QN)' (k+1) ＝ｙ(k-j+QN)' (k) −μ・ｅ(k) ・ｈj ……（１０）
このときプロセッサは、時刻ｋにおいては、例えば以下に示す４つの動作手順を行っている。
【００４４】動作１ ：スピーカ入力信号ｙk'(k) をスピーカ２に対して出力する動作２ ：マイク出力信号ｅ(k) をマイク３から入力する動作３ ：周期検出センサ１から入力されたエンジン２２の回転周期にＯrd／Δｔまたは１／（Ｏrd・Δｔ）を乗じた値に最も近い整数値をＮとする動作４ ：ｊ＝０，１，２，……，Ｊ−１について漸化式（１０）の計算を行う但し、ｋ’，（ｋ−ｊ＋ＱＮ）’は、それぞれｋ，（ｋ−ｊ＋ＱＮ）をＮで割ったときの整数剰余であり、また、Ｏrdは、低減させようとしている騒音のエンジン回転数に対する最低次数を設定するための任意の一定の整数である。
【００４５】次に、複数のスピーカ２…とマイク３…とを用いる場合には、例えば、最急降下法に基づき、
【００４６】
【数４】
【００４７】の瞬時推定値として、
【００４８】
【数５】
【００４９】を用いると、評価関数
【００５０】
【数６】
【００５１】を最小化する第ｌスピーカ出力信号ベクトルであるヘ゛クトルｙl の最適値は、次の漸化式（１１）を反復計算することにより求められる。
【００５２】
【数７】
【００５３】但し、ｙlk' ：時刻ｋにおける第ｌスピーカ入力信号
ｅm ：第ｍマイク出力信号
ｈlm j ：第ｌスピーカ・第ｍマイク間のインパルス応答のｊΔｔ時間後の値Ｌ ：スピーカの個数Ｍ ：マイクの個数Ｊ ：全てのスピーカ・マイク間のインパルス応答が有限時間ｊΔｔ以内で０に収束することを示す整数値また、 ヘ゛クトルｙl ＝〔ｙl 0 ｙl N-1 ｙl N-2 …… ｙl 1 〕T 時系列ｈlm(k) ＝〔ハ゛ーｈlm k' ハ゛ーｈlm k'+1 …… ハ゛ーｈlm N+1 ハ゛ーｈlm 0 ハ゛ーｈlm 1 …… ハ゛ーｈlm k'-1 〕Tさらに、 ハ゛ーｈlm 0 ＝ｈlm 0 ＋ｈlm N ＋……＋ｈlm QN ハ゛ーｈlm 1 ＝ｈlm 1 ＋ｈlm N+1 ＋……＋ｈlm QN+1 …… …… …… …… ハ゛ーｈlm J-QN-1 ＝ｈlm J-QN-1 ＋ｈlm J-(Q-1)N-1 ＋……＋ｈlm J-1 ハ゛ーｈlm J-QN ＝ｈlm J-QN ＋ｈlm J-(Q-1)N ＋……＋ ０ …… …… …… …… ハ゛ーｈlm N-1 ＝ｈlm N-1 ＋ｈlm 2N-1 ＋……＋ ０ ｌ＝１，２，……，Ｌ ｍ＝１，２，……，Ｍ 従って、漸化式（９）は次式（１２）に置き換えられる。
【００５４】
【数８】
【００５５】このときプロセッサは、時刻ｋにおいては、例えば以下に示す４つの動作手順を行っている。
【００５６】動作１１：スピーカ入力信号ｙ1k' (k) ，ｙ2k' (k) ，……，ｙLk' (k) をそれぞれ第１スピーカ，第２スピーカ，……，第Ｌスピーカに対して出力する動作１２：マイク出力信号ｅ1(k)，ｅ2(k)，……，ｅM (k) をそれぞれ第１マイク，第２マイク，……，第Ｍマイクから入力する動作１３：周期検出センサ１から入力されたエンジン２２の回転周期にＯrd／Δｔまたは１／（Ｏrd・Δｔ）を乗じた値に最も近い整数値をＮとする動作１４：ｌ＝１，２，……，Ｌおよびｊ＝０，１，２，……，Ｊ−１について漸化式（１２）の計算を行うまた、上記の複数のスピーカ２…とマイク３…とを用いる場合について、
【００５７】
【数９】
【００５８】の瞬時推定値として、α・時系列ｈlk" (k) ・ｅk"(k) を用いると、最急降下法に基づいて評価関数
【００５９】
【数１０】
【００６０】を最小化する第ｌスピーカ出力信号ベクトルであるヘ゛クトルｙl の最適値は、次の漸化式（１３）を反復計算することにより求められる。
ヘ゛クトルｙl (k+1) ＝ヘ゛クトルｙl (k) −μ・α・時系列ｈlk" (k) ・ｅk"(k) ……（１３）
但し、ｋ”は、ｋをＭで割ったときの整数剰余に１を加えた値であり、また、αは任意の定数である。この漸化式（１３）は、漸化式（１１）よりも短時間で演算できる。
【００６１】従って、漸化式（９）は次式（１４）に置き換えられる。
ｙl(k-j+QN)' (k+1)＝ｙl(k-j+QN)' (k)−μ・α・ｅk"(k) ・ｈlk"j ……（１４）
このときプロセッサは、時刻ｋにおいては、例えば以下に示す４つの動作手順を行っている。
【００６２】動作２１：スピーカ入力信号ｙ1k' (k) ，ｙ2k' (k) ，……，ｙLk' (k) をそれぞれ第１スピーカ，第２スピーカ，……，第Ｌスピーカに対して出力する動作２２：マイク出力信号ｅk"(k) を第ｋ”マイクから入力する動作２３：周期検出センサ１から入力されたエンジン２２の回転周期にＯrd／Δｔまたは１／（Ｏrd・Δｔ）を乗じた値に最も近い整数値をＮとする動作２４：ｌ＝１，２，……，Ｌおよびｊ＝０，１，２，……，Ｊ−１について漸化式（１４）の計算を行う従って、上記アルゴリズムの演算は、漸化式（９）、（１１）および（１３）、あるいはこれら漸化式を単純化した漸化式（１０）、（１２）および（１４）を反復計算するだけで良いので、スピーカ入力信号制御の計算時間を短縮することが可能となる。
【００６３】次に、本発明の他の実施例として、上記構成の車両用振動制御装置１０のスピーカ２…の代わりに、図３に示すように、エンジン２２を自動車２１のエンジン設置部２１ａに設置する際に用いられるエンジンマウント２８に、図示しないアクチュエータを設けた構成の車両用振動制御装置であっても良い。
【００６４】このアクチュエータは、例えばシリンダーとピストンで構成され、ピストンに設置されたエンジン２２をシリンダー内に満たしたオイルの油圧で支える構造になっている。そして、エンジン２２の振動により、例えばピストンに押す力が加わったときにシリンダー内のオイルをシリンダー外部に出し、ピストンに引く力が加わったときにオイルをシリンダー内部に入れるように、コントローラ４の信号で上記シリンダー内のオイルの出し入れを制御して、エンジン２２の振動エネルギを吸収し、エンジン２２の振動を自動車２１のエンジン設置部２１ａに伝えないようになっている。尚、上記のアクチュエータや加速度センサは、自動車２１内に複数個設置しても良い。
【００６５】さらに、本発明の他の実施例として、上記構成の車両用振動制御装置１０のスピーカ２…の代わりに、図４に示すように、上述した図示しないアクチュエータを設け、マイク３…の代わりに、自動車２１のエンジン設置部２１ａに加速度センサ２９を設けた構成の車両用振動制御装置であっても良い。
【００６６】この加速度センサ２９は、自動車２１の加速度を測定することにより、エンジン２２の振動を検知するようになっている。
【００６７】そして、加速度センサ２９で検知した振動をコントローラ４で解析し、この結果に基づいて、コントローラ４はアクチュエータのシリンダー内のオイルの出し入れを制御して、エンジン２２の振動エネルギを吸収し、エンジン２２の振動を自動車２１のエンジン設置部２１ａに伝えないようになっている。尚、上記のアクチュエータや加速度センサは、自動車２１内に複数個設置しても良い。
【００６８】このように、上記構成の車両用振動制御装置を用いることで、例えばエンジンによって発生される周期的な第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動を発生させるスピーカあるいはアクチュエータに出力されるプロセッサ等の出力信号ベクトルを直接、逐次的に最適化するため、計算量が従来のＬＭＳアルゴリズムの数分の一以下となり、通常のプロセッサ等の演算処理能力で充分に対応でき、計算時間が短縮される。また、例えば、車両のキャビン内に設置するスピーカおよびマイクの数に制限を設ける必要がなくなるので、車両のキャビン内の多数の場所で、騒音を低減することが可能となる。
【００６９】
【発明の効果】本発明の車両用振動制御装置は、以上のように、第一振動源によって発生される周期的な第一振動を低減させる車両用振動制御装置であって、上記第一振動の周期を検出する周期検出手段と、この第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動を発生させる第二振動源と、車両に設置され、その設置地点の振動を検出する振動検出手段と、上記第二振動の振動エネルギを設定する設定手段と、上記設定手段の出力を上記振動検出手段の出力およびこの振動検出手段と第二振動源の間の伝達特性に基づいて補正する補正手段とを備え、上記補正手段の出力により第二振動源で第二振動を発生させる構成である。
【００７０】それゆえ、第一振動源によって発生される周期的な第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動を発生させる第二振動源に出力される補正手段の出力信号ベクトルを直接、逐次的に最適化するため、計算量が従来のＬＭＳアルゴリズムの数分の一以下となり、通常のプロセッサ等の演算処理能力で充分に対応でき、計算時間が短縮される。また、例えば、車両のキャビン内に設置するスピーカおよびマイクの数に制限を設ける必要がなくなるので、車両のキャビン内の多数の場所で、騒音を低減することが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における車両用振動制御装置の制御方法を示すブロック図である。
【図２】上記車両用振動制御装置を自動車に搭載した状態を示す平面図である。
【図３】本発明の他の実施例における車両用振動制御装置を自動車に搭載した状態を示す側面図である。
【図４】本発明の他の実施例における車両用振動制御装置を自動車に搭載した状態を示す側面図である。
【図５】従来の車両用振動制御装置の制御方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 周期検出センサ
２ スピーカ
３ マイク
４ コントローラ
５ 操作スイッチ
１０ 車両用振動制御装置
２２ エンジン
２４ イグニッションコイル
２５ キャビン
２８ エンジンマウント
２９ 加速度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】第一振動源によって発生される周期的な第一振動を低減させる車両用振動制御装置であって、上記第一振動の周期を検出する周期検出手段と、この第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動を発生させる第二振動源と、車両に設置され、その設置地点の振動を検出する振動検出手段と、上記第二振動の振動エネルギを設定する設定手段と、上記設定手段の出力を上記振動検出手段の出力およびこの振動検出手段と第二振動源の間の伝達特性に基づいて補正する補正手段とを備え、上記補正手段の出力により第二振動源で第二振動を発生させることを特徴とする車両用振動制御装置。
【請求項１】第一振動源によって発生される周期的な第一振動を低減させる車両用振動制御装置であって、上記第一振動の周期を検出する周期検出手段と、この第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動を発生させる第二振動源と、車両に設置され、その設置地点の振動を検出する振動検出手段と、上記第二振動の振動エネルギを設定する設定手段と、上記設定手段の出力を上記振動検出手段の出力およびこの振動検出手段と第二振動源の間の伝達特性に基づいて補正する補正手段とを備え、上記補正手段の出力により第二振動源で第二振動を発生させることを特徴とする車両用振動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開平５−２３２９６９
【公開日】平成５年（１９９３）９月１０日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−３２２１７
【出願日】平成４年（１９９２）２月１９日
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【公開日】平成５年（１９９３）９月１０日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）２月１９日
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
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