JP2012168282A - Active-type oscillation noise suppression apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an active vibration noise suppression apparatus that can actively suppress vibration and noise using adaptive control.
適応制御を用いて、能動的に評価点における振動や騒音を抑制する装置として、特許文献1に記載されたものがある。
As an apparatus that actively suppresses vibration and noise at an evaluation point using adaptive control, there is one described in
評価点における振動や騒音を抑制するためには、第一伝達系の実伝達関数G(以下、「第一実伝達関数G」と称する)の振幅および位相を高精度に推定することが重要である。特に、実際の第一実伝達関数Gの位相と第一伝達系の伝達関数の推定値Gh(以下、「第一推定伝達関数Gh」と称する)の位相とにずれがある場合には、評価点における振動や騒音を抑制することができないおそれがある。 In order to suppress vibration and noise at the evaluation point, it is important to accurately estimate the amplitude and phase of the actual transfer function G of the first transfer system (hereinafter referred to as “first actual transfer function G”). is there. In particular, if there is a difference between the phase of the actual first actual transfer function G and the phase of the estimated value Gh of the transfer function of the first transfer system (hereinafter referred to as “first estimated transfer function Gh”), the evaluation is performed. There is a possibility that vibration and noise at the point cannot be suppressed.
ところで、どのような伝達系においても共振周波数が存在する。伝達系の共振周波数付近においては、伝達系の位相が大きく変化する。そのため、第一伝達系の共振周波数付近を制御対象の周波数範囲に含める場合には、第一伝達系の共振周波数付近における第一実伝達関数Gの位相の推定を特に高精度にする必要がある。 By the way, a resonance frequency exists in any transmission system. Near the resonance frequency of the transmission system, the phase of the transmission system changes greatly. Therefore, when the vicinity of the resonance frequency of the first transmission system is included in the frequency range to be controlled, it is necessary to estimate the phase of the first actual transfer function G in the vicinity of the resonance frequency of the first transmission system with particularly high accuracy. .
しかしながら、仮に、初期状態において第一伝達系の共振周波数付近における第一実伝達関数Gの位相を高精度に推定できたとしても、第一伝達系の共振周波数は、経時変化や温度変化などにより変化する。そのため、変化した後において、実際の第一実伝達関数Gの位相と第一推定伝達関数Ghの位相とにずれが生じるおそれがある。その結果、評価点における振動や騒音を適切に抑制できないおそれがある。 However, even if the phase of the first actual transfer function G in the vicinity of the resonance frequency of the first transmission system can be estimated with high accuracy in the initial state, the resonance frequency of the first transmission system may change due to changes over time, temperature changes, etc. Change. For this reason, after the change, there is a possibility that a difference occurs between the actual phase of the first actual transfer function G and the phase of the first estimated transfer function Gh. As a result, vibration and noise at the evaluation point may not be appropriately suppressed.
そのため、第一伝達系の共振周波数付近を制御対象の周波数範囲に含めないようにして、制御対象の周波数範囲を制限することが一般的であった。しかし、制御対象の周波数範囲を拡大したいという要請がある。そうすると、制御対象の周波数範囲に、第一伝達系の共振周波数付近が含まれてしまうことがある。 For this reason, it is common to limit the frequency range of the controlled object so that the vicinity of the resonance frequency of the first transmission system is not included in the frequency range of the controlled object. However, there is a demand for expanding the frequency range to be controlled. Then, the vicinity of the resonance frequency of the first transmission system may be included in the frequency range to be controlled.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、制御対象の周波数範囲に第一伝達系の共振周波数が含まれる場合であっても、当該周波数付近において、確実に振動騒音抑制効果を発揮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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even when the resonance frequency of the first transmission system is included in the frequency range to be controlled, the vibration and noise suppression effect is reliably ensured in the vicinity of the frequency. An object of the present invention is to provide an active vibration and noise suppression device capable of exhibiting the above.
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発生して、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を算出する周波数算出部と、前記制御信号を出力してから前記制御振動または制御音を発生する制御振動制御音発生装置を介して前記評価点までの第一伝達系における第一実伝達関数Gの推定値Ghを算出する第一伝達関数推定値算出部と、極配置法を用いて、前記第一伝達系の伝達関数を第一実伝達関数Gに対して負帰還フィードバック要素Pを付加した状態である置換伝達関数Qに置換した場合に、前記第一実伝達関数Gの推定値Ghに基づいて、前記第一伝達系における実共振周波数fG0を制御対象周波数範囲以外の周波数fQ0に置換するための前記負帰還フィードバック要素Pを算出するフィードバック要素算出部と、前記第一実伝達関数Gの推定値Ghおよび前記負帰還フィードバック要素Pに基づいて、前記置換伝達関数Qの推定値Qhを算出する置換伝達関数推定値算出部と、前記置換伝達関数Qの推定値Qhにより算出された第一フィルタ係数と前記周波数算出部により算出された前記周波数とに基づいて第一制御信号y1を生成する第一制御信号生成部と、前記第一制御信号y1、前記負帰還フィードバック要素Pおよび前記周波数に基づいて第二制御信号y2を生成する第二制御信号生成部と、前記第一制御信号y1から前記第二制御信号y2を減算した第三制御信号y3を生成し、かつ、前記第三制御信号y3を前記制御信号として出力する第三制御信号生成部とを備える。 An active vibration noise suppression device of the present invention is an active vibration noise suppression device that generates control vibration or control sound according to a control signal and actively suppresses vibration or noise at an evaluation point. In a first transmission system up to the evaluation point through a frequency calculation unit that calculates a frequency of a noise generation source and a control vibration control sound generator that generates the control vibration or control sound after outputting the control signal Using the first transfer function estimated value calculation unit for calculating the estimated value Gh of the first actual transfer function G and the pole placement method, the transfer function of the first transfer system is negatively fed back to the first actual transfer function G. When the replacement transfer function Q is added with the feedback element P added, the actual resonance frequency f G0 in the first transfer system is set to the control target frequency range based on the estimated value Gh of the first actual transfer function G. Non-frequency Based on the feedback element calculation unit for calculating the negative feedback feedback element P to be replaced with the number f Q0 , the estimated value Gh of the first actual transfer function G and the negative feedback feedback element P, the replacement transfer function Q Based on the replacement transfer function estimated value calculation unit for calculating the estimated value Qh of the first transfer coefficient, the first filter coefficient calculated by the estimated value Qh of the replacement transfer function Q, and the frequency calculated by the frequency calculation unit. A first control signal generator for generating a control signal y1, a second control signal generator for generating a second control signal y2 based on the first control signal y1, the negative feedback feedback element P, and the frequency; A third control signal y3 is generated by subtracting the second control signal y2 from the first control signal y1, and the third control signal y3 is output as the control signal. A third control signal generation unit.
本発明によれば、極配置法を用いて、第一伝達系の実際の共振周波数fG0を別の周波数fQ0に置換している。つまり、第一伝達系の共振周波数が、見かけ上、周波数fQ0になる。つまり、仮想的に見た場合に、第一伝達系の共振周波数fQ0を制御対象の周波数範囲から除外するようにできる。その結果、仮想的に制御対象の周波数範囲に共振周波数が含まれないと考えられるため、実際の第一実伝達関数Gの位相と第一推定伝達関数Ghの位相とが大きくずれるとしても、実際の置換伝達関数Qの位相と置換伝達関数の推定値Qhの位相とが大きくずれることを抑制できる。従って、評価点における振動や騒音を確実に抑制できる。特に、経時変化や温度変化などにより第一伝達系が変化したとしても、確実に振動や騒音を抑制できる。 According to the present invention, the actual resonance frequency f G0 of the first transmission system is replaced with another frequency f Q0 using the pole placement method. That is, the resonance frequency of the first transmission system apparently becomes the frequency fQ0 . That is, when viewed virtually, the resonance frequency fQ0 of the first transmission system can be excluded from the frequency range to be controlled. As a result, since it is considered that the resonance frequency is not included in the frequency range to be controlled virtually, even if the actual phase of the first actual transfer function G and the phase of the first estimated transfer function Gh greatly deviate, It is possible to suppress a significant shift between the phase of the replacement transfer function Q and the estimated value Qh of the replacement transfer function. Therefore, vibration and noise at the evaluation point can be reliably suppressed. In particular, even if the first transmission system changes due to changes over time or temperature, vibration and noise can be reliably suppressed.
また、前記置換伝達関数推定値算出部は、前記第三制御信号生成部が前記第一制御信号y1から前記第二制御信号y2を減算した前記第三制御信号y3を前記制御信号として出力した場合に、前記第三制御信号y3による前記評価点における振動または音に基づいて前記置換伝達関数Qの推定値Qhを算出するようにしてもよい。 The replacement transfer function estimated value calculation unit outputs the third control signal y3 obtained by subtracting the second control signal y2 from the first control signal y1 as the control signal. In addition, the estimated value Qh of the replacement transfer function Q may be calculated based on vibration or sound at the evaluation point based on the third control signal y3.
実際に制御振動または制御音を発生させることにより置換伝達関数Qの推定値Qhを測定しているため、より高精度に置換伝達関数Qの推定値Qhを算出できる。なお、実際に制御振動または制御音を発生させることなく、演算のみにより、置換伝達関数Qの推定値Qhを、第一実伝達関数Gの推定値Ghと負帰還フィードバック要素Pとに基づいて得ることができる。 Since the estimated value Qh of the replacement transfer function Q is measured by actually generating control vibration or control sound, the estimated value Qh of the replacement transfer function Q can be calculated with higher accuracy. It should be noted that the estimated value Qh of the replacement transfer function Q is obtained based on the estimated value Gh of the first actual transfer function G and the negative feedback feedback element P only by calculation without actually generating control vibration or control sound. be able to.
また、前記第一伝達関数推定値算出部は、前記第三制御信号生成部が前記第一制御信号y1を前記制御信号として出力した場合に、前記第一制御信号y1による前記評価点における振動または音に基づいて前記第一実伝達関数Gの推定値Ghを更新し、前記フィードバック要素算出部は、更新された前記第一実伝達関数Gの推定値Ghに基づいて前記負帰還フィードバック要素Pを更新するようにしてもよい。 In addition, the first transfer function estimated value calculation unit, when the third control signal generation unit outputs the first control signal y1 as the control signal, the vibration at the evaluation point by the first control signal y1 or The estimated value Gh of the first actual transfer function G is updated based on the sound, and the feedback element calculation unit determines the negative feedback feedback element P based on the updated estimated value Gh of the first actual transfer function G. You may make it update.
第一実伝達関数Gの推定値Ghを逐次更新しているため、第一実伝達関数Gが経年変化などにより変化したとしても、第一実伝達関数Gの推定値Ghが、現在の第一実伝達関数Gの変化に追従できる。そして、更新された第一実伝達関数Gの推定値Ghに基づいて負帰還フィードバック要素Pを更新しているため、負帰還フィードバック要素Pが現在の第一実伝達関数Gに応じた値となる。従って、確実に、第一伝達系の共振周波数fQ0を確実に制御対象周波数範囲以外に位置することができる。 Since the estimated value Gh of the first actual transfer function G is sequentially updated, even if the first actual transfer function G changes due to secular change or the like, the estimated value Gh of the first actual transfer function G is the current first It can follow changes in the actual transfer function G. Since the negative feedback feedback element P is updated based on the updated estimated value Gh of the first actual transfer function G, the negative feedback feedback element P becomes a value corresponding to the current first actual transfer function G. . Therefore, the resonance frequency fQ0 of the first transmission system can be reliably positioned outside the control target frequency range.
また、前記能動型振動騒音抑制装置は、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をさらに備え、前記第一制御信号生成部は、前記置換伝達関数Qの推定値Qhにより算出された第一フィルタ係数と、前記周波数算出部により算出された前記周波数と、前記残留信号検出部により検出された前記残留信号とに基づいて、適応制御法により前記第一制御信号y1を生成するようにしてもよい。 The active vibration noise suppression device further includes a residual signal detection unit that detects a residual signal due to interference between vibration or noise caused by the generation source and the control vibration or control sound at the evaluation point, and the first control The signal generation unit includes a first filter coefficient calculated from the estimated value Qh of the replacement transfer function Q, the frequency calculated by the frequency calculation unit, and the residual signal detected by the residual signal detection unit. Based on this, the first control signal y1 may be generated by an adaptive control method.
仮想的に、第一伝達系の共振周波数fQ0を制御対象の周波数範囲に含まない状態で、適応制御を行うことができる。これにより、経時変化などにより第一実伝達関数の位相と第一実伝達関数の推定値Ghがずれたとしても、確実に振動または騒音を抑制できる。 Virtually, adaptive control can be performed in a state where the resonance frequency fQ0 of the first transmission system is not included in the frequency range to be controlled. As a result, even if the phase of the first actual transfer function and the estimated value Gh of the first actual transfer function are shifted due to changes over time, vibration or noise can be reliably suppressed.
また、前記第一制御信号生成部は、前記置換伝達関数Qの推定値Qhにより算出された第一フィルタ係数と前記周波数算出部により算出された前記周波数とに基づいて、フィードフォワード制御法により前記第一制御信号y1を生成するようにしてもよい。 In addition, the first control signal generation unit may perform the feedforward control method based on the first filter coefficient calculated by the estimated value Qh of the replacement transfer function Q and the frequency calculated by the frequency calculation unit. The first control signal y1 may be generated.
仮想的に、第一伝達系の共振周波数fQ0を制御対象の周波数範囲に含まない状態で、マップ制御(フィードフォワード制御)を行うことができる。これにより、確実に振動または騒音を抑制できる。 Virtually, map control (feed-forward control) can be performed in a state where the resonance frequency fQ0 of the first transmission system is not included in the frequency range to be controlled. Thereby, vibration or noise can be reliably suppressed.
<1.極配置法を適用した制御概念>
極配置法を適用する前の制御ブロック線図について、図1を参照して説明する。図1に示すように、振動騒音発生源10が振動または騒音を発生して、第二実伝達関数Hを介して評価点20に伝達される場合を考える。そして、第一制御信号生成部120が第一制御信号y1を出力して、当該第一制御信号y1に応じた制御振動または制御音を発生させることにより、評価点20における振動または騒音を抑制することを目的とする。
<1. Control concept applying the pole placement method>
A control block diagram before applying the pole placement method will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, consider a case where the vibration
つまり、図1に示すように、評価点20において、振動騒音発生源10により発生された振動または騒音が第二実伝達関数Hを介して伝達された振動または騒音Xと、第一制御信号y1が第一実伝達関数Gを介して伝達された制御振動または制御音Zとが干渉する。仮に、評価点20において、振動騒音発生源10により発生された振動または騒音が第二実伝達関数Hを介して伝達された振動または騒音Xと、第一制御信号y1が第一実伝達関数Gを介して伝達された制御振動または制御音Zとが完全に一致している場合には、評価点20における振動または騒音は全くない状態となる。
That is, as shown in FIG. 1, at the
そして、図2に示すように、第一伝達系の第一実伝達関数Gを、置換伝達関数Qに置換するとする。つまり、第一実伝達関数Gに対して、状態フィードバック制御を行うとする。具体的には、負帰還フィードバック要素Pを、第一実伝達関数Gの出力側から入力側にフィードバックさせて、第一制御信号y1から減算する。このように、第一伝達系の伝達関数を図1に示す第一実伝達関数Gから図2に示す置換伝達関数Qに置換するために、極配置法を用いる。極配置法を用いることにより、第一伝達系の伝達関数の固有値を変更することができる。固有値を変更すると、共振周波数が変更される。 Then, as shown in FIG. 2, the first actual transfer function G of the first transfer system is replaced with a replacement transfer function Q. That is, state feedback control is performed on the first actual transfer function G. Specifically, the negative feedback feedback element P is fed back from the output side of the first actual transfer function G to the input side and subtracted from the first control signal y1. In this way, the pole placement method is used to replace the transfer function of the first transfer system with the replacement transfer function Q shown in FIG. 2 from the first actual transfer function G shown in FIG. By using the pole placement method, the eigenvalue of the transfer function of the first transfer system can be changed. Changing the eigenvalue changes the resonance frequency.
図4(a)(b)および図5(a)(b)を参照して、極配置法を適用しない場合と極配置法を適用した場合とのそれぞれにおける振幅および位相の周波数特性について説明する。ここで、図4(a)(b)に示すように、第一実伝達関数Gの振幅をAGとし、位相をΦGとし、置換伝達関数Qの振幅をAQとし、位相をΦQとする。 With reference to FIGS. 4A and 4B and FIGS. 5A and 5B, amplitude and phase frequency characteristics in the case where the pole placement method is not applied and in the case where the pole placement method is applied will be described. . Here, as shown in FIGS. 4A and 4B, the amplitude of the first actual transfer function G is AG , the phase is Φ G , the amplitude of the replacement transfer function Q is A Q , and the phase is Φ Q And
図4(a)(b)に示すように、極配置法を適用することにより、第一実伝達関数Gの実共振周波数fG0を置換伝達関数Qの共振周波数fQ0に変更できる。そして、第一実伝達関数Gの実共振周波数fG0が制御対象周波数範囲(fa〜fb)に含まれているとしても、置換伝達関数Qの共振周波数fQ0を制御対象周波数範囲以外にすることができる。そうすると、図4(b)に示すように、制御対象周波数範囲において、置換伝達関数Qの位相ΦQの変化幅が、第一実伝達関数Gの位相ΦGの変化幅に比べて、大幅に低減していることが分かる。 As shown in FIGS. 4A and 4B, by applying the pole placement method, the actual resonance frequency f G0 of the first actual transfer function G can be changed to the resonance frequency f Q0 of the replacement transfer function Q. Even if the actual resonance frequency f G0 of the first actual transfer function G is included in the control target frequency range (f a to f b ), the resonance frequency f Q0 of the replacement transfer function Q is outside the control target frequency range. can do. Then, as shown in FIG. 4 (b), the control frequency range of interest, the change width of the phase [Phi Q substituent transfer function Q is compared to the variation of the phase [Phi G of the first actual transfer function G, significantly It can be seen that there is a reduction.
ここで、図4(a)(b)は、第一実伝達関数Gの実共振周波数fG0を制御対象周波数範囲の下限値faより低い周波数に変更した状態を示した。この他に、図5(a)(b)に示すように、第一実伝達関数Gの実共振周波数fG0を制御対象周波数範囲の上限値fbより高い周波数に変更することもできる。第一実伝達関数Gの実共振周波数fG0が制御対象周波数範囲の下限値faおよび上限値fbのうち近い方に、変更するようにするとよい。 Here, FIG. 4 (a) (b) showed a state in which changed the actual resonance frequency f G0 to a frequency lower than the lower limit value f a control target frequency range of the first real transfer function G. In addition, as shown in FIGS. 5A and 5B, the actual resonance frequency f G0 of the first actual transfer function G can be changed to a frequency higher than the upper limit value f b of the control target frequency range. Closer of the lower limit value f a and the upper limit value f b of the real resonance frequency f G0 is controlled target frequency range of the first real transfer function G, it is preferable to be changed.
しかしながら、図2において第一制御信号y1が第一実伝達関数Gを介して伝達された制御振動または制御音Zを検出することは困難である。そこで、図3に示すように、第一実伝達関数Gの入力側から負帰還フィードバック要素Pを生成する。ただし、等価な制御状態とするために、負帰還フィードバック要素Pの入口側に、第一実伝達関数Gの推定値Gh(以下、「第一推定伝達関数Gh」と称する)を配置する。なお、記載の都合上、明細書の本文において、推定値「ハット(^)」は、「h」と記載する。 However, it is difficult to detect the control vibration or the control sound Z transmitted from the first control signal y1 via the first actual transfer function G in FIG. Therefore, as shown in FIG. 3, a negative feedback feedback element P is generated from the input side of the first actual transfer function G. However, in order to obtain an equivalent control state, an estimated value Gh of the first actual transfer function G (hereinafter referred to as “first estimated transfer function Gh”) is arranged on the inlet side of the negative feedback feedback element P. For convenience of description, the estimated value “hat (^)” is described as “h” in the text of the specification.
つまり、第一実伝達関数Gを同定して、第一推定伝達関数Ghを算出する。そして、この第一推定伝達関数Ghを用いて、極配置法を適用することで、フィードバック要素Pを算出する。そして、図3に示すように、能動型振動騒音抑制装置100は、制御信号として第三制御信号y3を出力する。この第三制御信号y3は、第一制御信号y1から第二制御信号y2を減算した信号である。そして、第二制御信号y2は、第三制御信号y3に対して、第一推定伝達関数Ghおよび負帰還フィードバック要素Pを介して伝達された信号である。このようにすることで、第三制御信号y3を生成することができるようになる。
That is, the first actual transfer function G is identified, and the first estimated transfer function Gh is calculated. Then, the feedback element P is calculated by applying the pole placement method using the first estimated transfer function Gh. And as shown in FIG. 3, the active vibration
<2.極配置法についての説明>
次に、極配置法を用いて、負帰還フィードバック要素Pの算出方法について説明する。現在の系の固有値の極がλ1real,λ2realである場合に、固有値の極を、目標値λ1tar,λ2tarにしたいとする。現在の系の固有値の極λ1real,λ2real-を式(1)に示し、目標の系の固有値の極λ1tar,λ2tarを式(2)に示す。
<2. Explanation of the pole placement method>
Next, a method for calculating the negative feedback feedback element P will be described using the pole placement method. Suppose that the eigenvalue poles of the current system are λ1 real and λ2 real and that the eigenvalue poles are to be the target values λ1 tar and λ2 tar . The eigenvalue poles λ1 real and λ2 real− of the current system are shown in equation (1), and the eigenvalue poles λ1 tar and λ2 tar of the target system are shown in equation (2).
ここで、τtar、εtarは、式(3)となる。 Here, τ tar and ε tar are as shown in Equation (3).
このとき、目標の固有値の極λ1tar,λ2tarとする特性方程式は、式(4)に示すように表される。 At this time, the characteristic equation with the target eigenvalue poles λ1 tar and λ2 tar is expressed as shown in Equation (4).
ところで、図2に示すように、第二制御信号y2を作用させた場合の運動方程式は、式(5)にて表される。この式(5)は、式(6)のように置換できる。 By the way, as shown in FIG. 2, the equation of motion when the second control signal y2 is applied is expressed by equation (5). This equation (5) can be replaced as in equation (6).
ここで、第二制御信号y2は、変位xおよび速度vに依存しているとして、式(7)のように表される。つまり、負帰還フィードバック要素Pは、式(8)のように、P1およびP2により表される。 Here, assuming that the second control signal y2 depends on the displacement x and the speed v, the second control signal y2 is expressed as in Expression (7). That is, the negative feedback feedback element P is expressed by P1 and P2 as shown in Expression (8).
式(6)に式(7)を代入すると、式(9)のようになる。 Substituting equation (7) into equation (6) yields equation (9).
この式から得られる制御系の特性方程式は、式(10)のように表され、式(11)となる。 The characteristic equation of the control system obtained from this equation is expressed as equation (10), and becomes equation (11).
式(4)と式(11)とが同じ極をもつためには、P1とP2は、式(12)のようになる。つまり、式(12)より、負帰還フィードバック要素Pを得ることができる。 In order for Formula (4) and Formula (11) to have the same pole, P1 and P2 become Formula (12). That is, the negative feedback feedback element P can be obtained from Expression (12).
<3.適応制御に適用した場合の能動型振動騒音抑制装置>
次に、図3を用いて説明した制御概念を、適応制御に適用した場合の能動型振動騒音抑制装置100について、図6〜図11を参照して説明する。
<3. Active vibration and noise suppression device when applied to adaptive control>
Next, the active vibration
(3.1)制御ブロック線図
まずは、この能動型振動騒音抑制装置100の制御ブロック線図について、図6および図7を参照して説明する。能動型振動騒音抑制装置100を構成する適応フィルタ係数更新部180は、置換伝達関数Qの推定値Qhと評価点20における残留信号eを用いて、適応フィルタ係数Wの更新量ΔWを算出する。適応フィルタ係数Wは、振幅フィルタ係数aと位相フィルタ係数φとにより構成される。
(3.1) Control Block Diagram First, a control block diagram of the active vibration
そして、第一制御信号生成部120は、適応フィルタ係数Wと周波数fとに基づいて、第一制御信号y1を生成する。第二制御信号生成部130は、第三制御信号y3に対して、第一推定伝達関数Ghおよび負帰還フィードバック要素Pを介して伝達されたとした場合の第二制御信号y2を生成する。ここで、第一推定伝達関数Ghおよび負帰還フィードバック要素Pは、逐次算出しておく。
Then, the first control
第三制御信号生成部140は、第一制御信号y1から第二制御信号y2を減算した第三制御信号y3を生成する。そして、第三制御信号生成部140は、第三制御信号y3を制御信号として出力する。この出力された第三制御信号y3は、第一実伝達関数Gを介して評価点20に伝達される。評価点20においては、第三制御信号y3が第一実伝達関数Gを介して伝達された制御振動または制御音Zと、振動騒音発生源10が発生した振動または騒音が第二実伝達関数Hを介して伝達された振動または騒音Xとが干渉する。
The third control
ここで、図6において一点鎖線にて囲む領域は、置換伝達関数Qに相当する。つまり、図6は、図7のように表すことができる。図7によれば、評価点20において、第一制御信号y1が置換伝達関数Qを介して伝達された制御振動または制御音Zと、振動騒音発生源10が発生した振動または騒音が第二実伝達関数Hを介して伝達された振動または騒音Xとが干渉している。
Here, the region surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 6 corresponds to the replacement transfer function Q. That is, FIG. 6 can be expressed as shown in FIG. According to FIG. 7, at the
つまり、第一制御系の伝達関数が、第一実伝達関数Gから置換伝達関数Qに置換されたものと見なすことができる。そして、第一実伝達関数Gの実共振周波数fG0が制御対象周波数範囲に含まれているとしても、上述した極配置法を用いることにより、置換伝達関数Qの共振周波数fQ0を制御対象周波数範囲以外に変更することができる。つまり、置換伝達関数Qの位相ΦQは、制御対象周波数範囲において大きく変動しない。従って、第一実伝達関数Gの位相ΦGと第一推定伝達関数Ghの位相ΦhGとが大きくずれるとしても、置換伝達関数Qの位相ΦQと置換伝達関数Qの推定値Qhの位相ΦhQとは、大きくずれることを抑制できる。従って、制御対象周波数範囲において、評価点20における振動や騒音を確実に抑制できる。特に、経時変化や温度変化などにより第一伝達系が変化したとしても、確実に振動や騒音を抑制できる。
That is, it can be considered that the transfer function of the first control system is replaced with the replacement transfer function Q from the first actual transfer function G. Even if the actual resonance frequency f G0 of the first actual transfer function G is included in the control target frequency range, the resonance frequency f Q0 of the replacement transfer function Q is obtained by using the pole placement method described above. It can be changed outside the range. That is, the phase [Phi Q substituent transfer function Q does not vary significantly in the control frequency range of interest. Therefore, even if the phase Φ G of the first actual transfer function G and the phase Φh G of the first estimated transfer function Gh are greatly shifted, the phase Φ h of the phase Φ Q of the replacement transfer function Q and the estimated value Qh of the replacement transfer function Q It is possible to suppress a large deviation from Q. Therefore, vibration and noise at the
(3.2)制御全体の機能ブロック
上述した制御ブロック線図を実際の機能ブロックとして適用する場合について、図8を参照して説明する。ここで、実際の機能ブロックとしては、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)10が振動騒音発生源となり、エンジン10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10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、発生装置150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100は、自動車に適用し、エンジン10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。
(3.2) Functional Block of Entire Control A case where the above-described control block diagram is applied as an actual functional block will be described with reference to FIG. Here, as an actual functional block, an automobile will be described as an example. In an automobile, it is desired that the engine (internal combustion engine) 10 becomes a vibration noise generation source so that vibration and noise generated by the
この能動型振動騒音抑制装置100は、周波数算出部110と、第一制御信号生成部120と、第二制御信号生成部130と、第三制御信号生成部140と、発生装置150と、残留信号検出部160と、置換推定伝達関数データ選択部(以下、「Qhデータ選択部」と称する)170と、適応フィルタ係数更新部180と、Ghマップデータ記憶部210と、Pデータ記憶部220と、Qhマップデータ記憶部230とを備えている。
This active vibration
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し、当該パルス信号に基づいて、エンジン10が発生する振動または騒音(抑制対象振動等)の主成分の周波数fを算出する。
The
第一制御信号生成部120は、周波数算出部110にて算出された周波数fに基づいて、式(13)に従って得られる正弦波としての第一制御信号y1(n)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(13)より明らかなように、第一制御信号y1(n)は、周波数fと、適応フィルタ係数W(n)としての振幅フィルタ係数a(n)および位相フィルタ係数φ(n)とを構成成分に含む、時刻t(n)における信号である。そして、振幅フィルタ係数a(n)および位相フィルタ係数φ(n)は、後述する適応フィルタ係数更新部180により適応的に更新される。
The first control
第二制御信号生成部130は、第三制御信号生成部140により生成された第三制御信号y3(n−1)に対して、第一推定伝達関数Ghおよび負帰還フィードバック要素Pを介して伝達されたとした場合の第二制御信号y2(n)を生成する。ここで、第一推定伝達関数Ghは、後述するGhマップデータ記憶部210に記憶されているGhマップデータと、周波数算出部110により算出された周波数fとに基づいて選択される。また、負帰還フィードバック要素Pは、後述するPデータ記憶部220に記憶されている。
The second control
第三制御信号生成部140は、式(14)に示すように、第一制御信号y1(n)から第二制御信号y2(n)を減算した第三制御信号y3(n)を生成する。そして、第三制御信号生成部140は、第三制御信号y3(n)を制御信号として出力する。なお、この第三制御信号y3(n)は、上述したように、第二制御信号生成部130にて用いられる。
The third control
発生装置150(本発明における「制御振動制御音発生装置」に相当する)は、実際に振動や音を発生する装置である。この発生装置150は、第三制御信号生成部140によって出力された第三制御信号y3(n)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150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150としては、例えば、スピーカー等である。発生装置150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t(n)における第三制御信号y3(n)に応じるように制御することで、発生装置150が第三制御信号y3(n)に応じた制御振動または制御音を発生する。
The generator 150 (corresponding to the “control vibration control sound generator” in the present invention) is an apparatus that actually generates vibration and sound. The
そうすると、評価点20においては、発生装置150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制御振動等Z(n)と、エンジン10によって発生された抑制対象振動等が第二実伝達関数Hを介して伝達された振動騒音X(n)とが合成される。
Then, at the
そこで、残留信号検出部160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)e(n)を検出する。この残留振動e(n)は、式(15)で表される。例えば、残留振動e(n)を検出する残留信号検出部160としては、加速度センサなどを適用できる。また、残留音e(n)を検出する残留信号検出部160としては、吸音マイクなどを適用できる。残留信号検出部160によって検出される残留信号e(n)がゼロになることが理想状態である。なお、第一実伝達関数Gは、第三制御信号生成部140により第三制御信号y3(n)を出力してからから、発生装置150を介して評価点20までの伝達系の伝達関数である。つまり、第一実伝達関数Gは、発生装置150そのものの伝達関数と、発生装置150と評価点20との間の伝達系Bの伝達関数とを含む。
Therefore, the residual
Qhデータ選択部170は、Qhマップデータ記憶部230に記憶された置換推定伝達関数Qhのマップデータの中から、周波数算出部110にて算出された周波数fに応じた置換推定伝達関数Qhを選択する。置換推定伝達関数Qhのマップデータには、置換推定伝達関数Qhが記憶されている。置換推定伝達関数Qhは、式(16)に示すように、周波数fに応じた振幅成分AhQと位相成分ΦhQとにより表される。なお、式(16)においては、置換推定伝達関数Qh、振幅成分AhQおよび位相成分ΦhQは、周波数fに応じたものとなるため、fの関数であることを明記するために、それぞれQh(f)、AhQ(f)およびΦhQ(f)と記載している。この置換推定伝達関数Qhは、後述する適応フィルタ係数更新部180にて用いる。
The Qh
適応フィルタ係数更新部180は、上述した第一制御信号y1(n)を構成するための適応フィルタ係数W(n)を適応的に更新する。適応フィルタ係数W(n)は、式(17)に示すように、振幅フィルタ係数a(n)と位相フィルタ係数φ(n)とにより構成される。
The adaptive filter
この適応フィルタ係数更新部180は、適応最小平均自乗フィルタ(Filtered-X LMS)を用いた適応制御を適用する。ここでは、適応フィルタ係数更新部180は、残留信号e(n)に基づき設定された評価関数Jを最小とするように適応フィルタ係数Wを更新する。以下に、適応フィルタ係数更新部180において、適応フィルタ係数Wを更新する更新式の導き方について説明する。
The adaptive filter
評価関数Jを式(18)のように定義する。つまり、評価関数Jは、残留信号検出部160により検出される残留信号eの二乗とする。この評価関数Jが最小となるような制御信号y(n)を求める。
The evaluation function J is defined as in equation (18). That is, the evaluation function J is the square of the residual signal e detected by the residual
次に、勾配ベクトル▽(n)を式(19)に従って算出する。勾配ベクトル▽(n)は、評価関数J(n)を適応フィルタ係数W(n)で偏微分して得られる。そうすると、勾配ベクトル▽(n)は、右辺のように表される。 Next, the gradient vector (n) is calculated according to the equation (19). The gradient vector ▽ (n) is obtained by partial differentiation of the evaluation function J (n) with the adaptive filter coefficient W (n) . Then, the gradient vector ▽ (n) is represented as the right side.
このようにして算出した勾配ベクトル▽(n)にステップサイズパラメータμを乗じた項を、前回更新された適応フィルタ係数W(n)から減算することにより、適応フィルタ係数W(n+1)を導き出す。このようにして、式を展開すると、式(20)のように表される。 The adaptive filter coefficient W (n + 1) is derived by subtracting the term obtained by multiplying the gradient vector ((n) thus calculated by the step size parameter μ from the previously updated adaptive filter coefficient W (n) . When the expression is expanded in this way, it is expressed as Expression (20).
ここで、適応フィルタ係数W(n)は、式(17)にて示したように、振幅フィルタ係数a(n)と位相フィルタ係数φ(n)とにより構成される。つまり、振幅フィルタ係数a(n)の更新式は式(21)のように表され、位相フィルタ係数φ(n)の更新式は式(22)のように表される。ここで、式(21)の(1/AhQ)は、振幅フィルタ係数a(n)の更新に対して正規化処理を加えたものである。 Here, the adaptive filter coefficient W (n) is composed of the amplitude filter coefficient a (n) and the phase filter coefficient φ (n) as shown in the equation (17). That is, the update formula of the amplitude filter coefficient a (n) is expressed as shown in Expression (21), and the update expression of the phase filter coefficient φ (n) is expressed as shown in Expression (22). Here, (1 / Ah Q ) in Expression (21) is obtained by adding a normalization process to the update of the amplitude filter coefficient a (n) .
つまり、適応フィルタ係数更新部180は、前回更新された振幅フィルタ係数a(n)に対して、置換推定伝達関数Qh、残留信号e(n)および振幅用ステップサイズパラメータμaに基づき算出される振幅更新式の更新項を加減算することにより、振幅フィルタ係数a(n+1)を更新する。また、適応フィルタ係数更新部180は、前回更新された位相フィルタ係数φ(n)に対して、置換推定伝達関数Qh、残留信号e(n)および位相用ステップサイズパラメータμφに基づき算出される位相更新式の更新項を加減算することにより、位相フィルタ係数φ(n+1)を更新する。
That is, the adaptive filter
(3.3)Ghマップデータ、PデータおよびQhマップデータの算出更新処理の概要
Ghマップデータ、PデータおよびQhマップデータの算出更新処理の概要について説明する。Ghマップデータ、PデータおよびQhマップデータの算出処理は、製造初期において行うと共に、例えば、エンジン10の停止の都度行うようにする。つまり、Ghマップデータ記憶部210に記憶されるGhマップデータ、Pデータ記憶部220に記憶される負帰還フィードバック要素PおよびQhマップデータ記憶部230に記憶されるQhマップデータは、逐次更新される。
(3.3) Overview of Calculation Update Processing of Gh Map Data, P Data, and Qh Map Data An overview of calculation update processing of Gh map data, P data, and Qh map data will be described. The calculation processing of Gh map data, P data, and Qh map data is performed at the initial stage of manufacture, and is performed every time the
まずは、図9に示すように、Ghマップデータを算出する(ステップS1)。続いて、Ghマップデータに基づいて、極配置法を用いて負帰還フィードバック要素Pを算出する(ステップS2)。その後に、Ghマップデータおよび負帰還フィードバック要素Pを用いて、Qhマップデータを算出する。 First, as shown in FIG. 9, Gh map data is calculated (step S1). Subsequently, based on the Gh map data, the negative feedback feedback element P is calculated using the pole placement method (step S2). Thereafter, Qh map data is calculated using the Gh map data and the negative feedback feedback element P.
(3.4)Ghマップデータおよび負帰還フィードバック要素Pの算出更新処理
図10を参照して、GhマップデータおよびPデータの算出更新処理についての機能ブロックを説明する。図10に示すように、能動型振動騒音抑制装置100において、GhマップデータおよびPデータの算出更新処理に用いられる構成は、周波数設定部310と、フィルタ係数設定部320と、第一制御信号生成部120と、第三制御信号生成部140と、発生装置150と、残留信号検出部160と、Ghマップデータ算出更新部330と、Pデータ算出更新部340と、Ghマップデータ記憶部210と、Pデータ記憶部220を備えている。
(3.4) Calculation Update Processing of Gh Map Data and Negative Feedback Feedback Element P With reference to FIG. 10, functional blocks regarding calculation update processing of Gh map data and P data will be described. As shown in FIG. 10, in the active vibration
周波数設定部310は、Ghマップデータを算出(同定)するための第一制御信号y1(n)に用いる周波数fを設定する。例えば、エンジン10の周波数帯のうち30Hz〜70Hzの範囲を制御対象周波数とする。フィルタ係数設定部320は、Ghマップデータを算出(同定)するための第一制御信号y1(n)に用いる振幅フィルタ係数a(n)および位相フィルタ係数φ(n)を設定する。
The
第一制御信号生成部120は、周波数設定部310にて設定された周波数fおよびフィルタ係数設定部320にて設定された各フィルタ係数a(n),φ(n)に基づいて、式(13)に従って得られる第一制御信号y1(n)を生成する。なお、ここでの第一制御信号生成部120は、上述した第一制御信号生成部120と機能的には同一であるため、同一符号を付している。
The first control
第三制御信号生成部140は、第一制御信号生成部120にて生成された第一制御信号y1(n)を第三制御信号y3(n)として出力する。ここでは、第二制御信号y2(n)は用いられない。なお、ここでの第三制御信号生成部140は、上述した第三制御信号生成部140と機能的には同一であるため、同一符号を付している。
The third control
発生装置150は、上述した発生装置150と同一であり、第三制御信号生成部140によって出力された第三制御信号y3(n)(=y1(n))に応じた制御振動や制御音を発生する。そして、評価点20においては、発生装置150によって発生された制御振動等が伝達系Bを介して振動または音Z(n)が伝達される。この振動または音Z(n)は、式(23)で表される。
The
残留信号検出部160は、上述したとおり、評価点20に配置されており、評価点20における振動または音e(n)を検出する。ここでは、残留信号検出部160により検出される振動または音e(n)は、Z(n)に等しい。
As described above, the residual
Ghマップデータ算出更新部330は、第一制御信号生成部120により生成された第一制御信号y1(n)と、残留信号検出部160により検出された評価点20における振動または音e(n)とに基づいて、第一推定伝達関数Ghの振幅成分AhGおよび位相成分ΦhGを算出する。このGhマップデータ算出更新部330は、Ghマップデータ記憶部210に初期状態としてGhマップデータを記憶した後においても、Ghマップデータ記憶部210に既に記憶されているGhマップデータを新たに算出したGhマップデータに更新する。
The Gh map data calculation /
Pデータ算出更新部340は、Ghマップデータ算出更新部330により算出された第一推定伝達関数Ghを用いて、上述した極配置法を用いることにより負帰還フィードバック要素Pを算出する。そして、Pデータ算出更新部340は、Pデータ記憶部220に初期状態としてPデータを記憶した後においても、Pデータ記憶部220に既に記憶されているPデータを新たに算出したPデータに更新する。このPデータ算出更新部340は、Ghマップデータ算出更新部330が第一推定伝達関数Ghを更新するたびに、Pデータの更新を行う。
The P data
このように、Ghマップデータ記憶部210に記憶されるGhマップデータおよびPデータ記憶部220に記憶されるPデータは、例えばエンジン10の停止の都度、更新するようにしているため、現在の第一実伝達関数Gの状態に適合したデータとなる。つまり、現在記憶されているGhマップデータおよびPデータは、第一実伝達関数Gが経年変化したとしても、その経年変化に追従して更新されている。
Thus, the Gh map data stored in the Gh map
(3.5)Qhマップデータの算出更新処理
次に、図11を参照して、Qhマップデータの算出更新処理についての機能ブロックを説明する。ここで、Qhマップデータは、GhマップデータおよびPデータに基づいて、演算により算出することができる。つまり、上述したGhマップデータおよびPデータの算出更新処理の後に、Qhマップデータは演算により逐次更新することができる。ただし、第一推定伝達関数Ghを用いているため、置換推定伝達関数Qhが実際の置換伝達関数Qからさらにずれが生じるおそれがある。そこで、本実施形態においては、Qhマップデータを実際に測定して、直接的に、置換推定伝達関数Qhを算出更新している。
(3.5) Qh Map Data Calculation Update Processing Next, functional blocks for Qh map data calculation update processing will be described with reference to FIG. Here, the Qh map data can be calculated by calculation based on the Gh map data and the P data. That is, the Qh map data can be sequentially updated by calculation after the Gh map data and P data calculation update processing described above. However, since the first estimated transfer function Gh is used, the replacement estimated transfer function Qh may be further deviated from the actual replacement transfer function Q. Therefore, in this embodiment, the Qh map data is actually measured, and the replacement estimated transfer function Qh is directly calculated and updated.
図11に示すように、能動型振動騒音抑制装置100において、Qhマップデータの算出更新処理に用いられる構成は、周波数設定部310と、フィルタ係数設定部320と、第一制御信号生成部120と、第二制御信号生成部130と、第三制御信号生成部140と、発生装置150と、残留信号検出部160と、Qhマップデータ算出更新部350と、Qhマップデータ記憶部230とを備えている。
As shown in FIG. 11, in the active vibration
周波数設定部310は、Qhマップデータを算出(同定)するための第一制御信号y1(n)に用いる周波数fを設定する。フィルタ係数設定部320は、Qhマップデータを算出(同定)するための第一制御信号y1(n)に用いる振幅フィルタ係数a(n)および位相フィルタ係数φ(n)を設定する。第一制御信号生成部120は、周波数設定部310にて設定された周波数fおよびフィルタ係数設定部320にて設定された各フィルタ係数a(n),φ(n)に基づいて、式(13)に従って得られる第一制御信号y1(n)を生成する。
The
第二制御信号生成部130は、第三制御信号生成部140により生成された第三制御信号y3(n−1)に対して、第一推定伝達関数Ghおよび負帰還フィードバック要素Pを介して伝達されたとした場合の第二制御信号y2(n)を生成する。第三制御信号生成部140は、第一制御信号y1(n)から第二制御信号y2(n)を減算した第三制御信号y3(n)を制御信号として出力する。
The second control
発生装置150は、上述した発生装置150と同一であり、第三制御信号生成部140によって出力された第三制御信号y3(n)(=y1(n)−y2(n))に応じた制御振動や制御音を発生する。そして、評価点20においては、発生装置150によって発生された制御振動等が伝達系Bを介して振動または音Z(n)が伝達される。
The
残留信号検出部160は、上述したとおり、評価点20に配置されており、評価点20における振動または音e(n)を検出する。ここでは、残留信号検出部160により検出される振動または音e(n)は、Z(n)に等しい。
As described above, the residual
Qhマップデータ算出更新部350は、第一制御信号生成部120により生成された第一制御信号y1(n)と、残留信号検出部160により検出された評価点20における振動または音e(n)とに基づいて、置換推定伝達関数Qhの振幅成分AhQおよび位相成分ΦhQを算出する。このQhマップデータ算出更新部350は、Qhマップデータ記憶部230に初期状態としてQhマップデータを記憶した後においても、Qhマップデータ記憶部230に既に記憶されているQhマップデータを新たに算出したQhマップデータに更新する。
The Qh map data calculation /
このように、Qhマップデータ記憶部230に記憶されるQhマップデータは、例えばエンジン10の停止の都度、更新するようにしているため、現在の第一実伝達関数Gの状態に適合するとともに、第二制御信号生成部130を考慮したデータとなる。つまり、現在記憶されているQhマップデータは、第一実伝達関数Gが経年変化したとしても、その経年変化に追従して更新されている。
Thus, since the Qh map data stored in the Qh map
<4.マップ制御に適用した場合の能動型振動騒音抑制装置>
次に、図3を用いて説明した制御概念を、マップ制御(フィードフォワード制御)に適用した場合の能動型振動騒音抑制装置200について、図12〜図14を参照して説明する。
<4. Active vibration and noise suppression device when applied to map control>
Next, an active vibration noise suppression apparatus 200 when the control concept described with reference to FIG. 3 is applied to map control (feedforward control) will be described with reference to FIGS.
(4.1)制御ブロック線図
まずは、この能動型振動騒音抑制装置200の制御ブロック線図について、図12および図13を参照して説明する。能動型振動騒音抑制装置200を構成するフィルタ係数設定部420は、Qhマップデータ記憶部230に記憶されている置換伝達関数Qの推定値Qhと、振動騒音発生源により発生される振動または騒音の周波数fを用いて、振幅フィルタ係数aと位相フィルタ係数φを算出する。
(4.1) Control Block Diagram First, a control block diagram of the active vibration noise suppression device 200 will be described with reference to FIGS. 12 and 13. The filter
そして、第一制御信号生成部120は、適応フィルタ係数Wと周波数fとに基づいて、第一制御信号y1を生成する。第二制御信号生成部130は、第三制御信号y3に対して、第一推定伝達関数Ghおよび負帰還フィードバック要素Pを介して伝達されたとした場合の第二制御信号y2を生成する。ここで、第一推定伝達関数Ghおよび負帰還フィードバック要素Pは、逐次算出しておく。
Then, the first control
第三制御信号生成部140は、第一制御信号y1から第二制御信号y2を減算した第三制御信号y3を生成する。そして、第三制御信号生成部140は、第三制御信号y3を制御信号として出力する。この出力された第三制御信号y3は、第一実伝達関数Gを介して評価点20に伝達される。評価点20においては、第三制御信号y3が第一実伝達関数Gを介して伝達された制御振動または制御音Zと、振動騒音発生源10が発生した振動または騒音が第二実伝達関数Hを介して伝達された振動または騒音Xとが干渉する。
The third control
ここで、図12において一点鎖線にて囲む領域は、置換伝達関数Qに相当する。つまり、図12は、図13のように表すことができる。図13によれば、評価点20において、第一制御信号y1が置換伝達関数Qを介して伝達された制御振動または制御音Zと、振動騒音発生源10が発生した振動または騒音が第二実伝達関数Hを介して伝達された振動または騒音Xとが干渉している。
Here, the region surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 12 corresponds to the replacement transfer function Q. That is, FIG. 12 can be expressed as shown in FIG. According to FIG. 13, at the
つまり、マップ制御においても、第一制御系の伝達関数が、第一実伝達関数Gから置換伝達関数Qに置換されたものと見なすことができる。そして、第一実伝達関数Gの実共振周波数fG0が制御対象周波数範囲に含まれているとしても、上述した極配置法を用いることにより、置換伝達関数Qの共振周波数fQ0を制御対象周波数範囲以外に変更することができる。つまり、置換伝達関数Qの位相ΦQは、制御対象周波数範囲において大きく変動しない。従って、第一実伝達関数Gの位相ΦGと第一推定伝達関数Ghの位相ΦhGとが大きくずれるとしても、置換伝達関数Qの位相ΦQと置換伝達関数Qの推定値Qhの位相ΦhQとは、大きくずれることを抑制できる。従って、制御対象周波数範囲において、評価点20における振動や騒音を確実に抑制できる。特に、経時変化や温度変化などにより第一伝達系が変化したとしても、確実に振動や騒音を抑制できる。
That is, also in the map control, it can be considered that the transfer function of the first control system is replaced with the replacement transfer function Q from the first actual transfer function G. Even if the actual resonance frequency f G0 of the first actual transfer function G is included in the control target frequency range, the resonance frequency f Q0 of the replacement transfer function Q is obtained by using the pole placement method described above. It can be changed outside the range. That is, the phase [Phi Q substituent transfer function Q does not vary significantly in the control frequency range of interest. Therefore, even if the phase Φ G of the first actual transfer function G and the phase Φh G of the first estimated transfer function Gh are greatly shifted, the phase Φ h of the phase Φ Q of the replacement transfer function Q and the estimated value Qh of the replacement transfer function Q It is possible to suppress a large deviation from Q. Therefore, vibration and noise at the
(4.2)制御全体の機能ブロック
上述した制御ブロック線図を実際の機能ブロックとして適用する場合について、図14を参照して説明する。ここで、実際の機能ブロックとしては、適応制御の場合と同様に、自動車を例にあげて説明する。
(4.2) Functional Block of Entire Control A case where the above-described control block diagram is applied as an actual functional block will be described with reference to FIG. Here, as an actual functional block, an automobile will be described as an example as in the case of adaptive control.
この能動型振動騒音抑制装置200は、周波数算出部110と、第一制御信号生成部410と、第二制御信号生成部130と、第三制御信号生成部140と、発生装置150と、フィルタ係数設定部420と、Ghマップデータ記憶部210と、Pデータ記憶部220と、Qhマップデータ記憶部230とを備えている。ここで、上述した図14に示す適応制御の場合と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
The active vibration noise suppression apparatus 200 includes a
第一制御信号生成部410と、周波数算出部110にて算出された周波数fと、後述するフィルタ係数設定部420により設定された振幅フィルタ係数a(n)および位相フィルタ係数φ(n)とに基づいて、式(23)に従って得られる正弦波としての第一制御信号y1(n)をマップ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(23)より明らかなように、第一制御信号y1(n)は、周波数fと、適応フィルタ係数W(n)としての振幅フィルタ係数a(n)および位相フィルタ係数φ(n)とを構成成分に含む、時刻t(n)における信号である。
First control
フィルタ係数設定部420と、Qhマップデータ記憶部230に記憶された置換推定伝達関数Qhのマップデータの中から、周波数算出部110にて算出された周波数fに応じた置換推定伝達関数Qhを選択する。置換推定伝達関数Qhのマップデータには、置換推定伝達関数Qhが記憶されている。置換推定伝達関数Qhは、周波数fに応じた振幅成分AhQと位相成分ΦhQとにより表される。
From the map data of the replacement estimated transfer function Qh stored in the filter
10:振動騒音発生源、 20:評価点、 100,200:能動型振動騒音抑制装置
110:周波数算出部、 120:第一制御信号生成部、 130:第二制御信号生成部
140:第三制御信号生成部、 150:発生装置、 160:残留信号検出部
170:Qhデータ選択部、 180:適応フィルタ係数更新部
210:Ghマップデータ記憶部、 220:Pデータ記憶部
230:Qhマップデータ記憶部、 310:周波数設定部
320:フィルタ係数設定部、 330:Ghマップデータ算出更新部
340:Pデータ算出更新部、 350:Qhマップデータ算出更新部
410:第一制御信号生成部、 420:フィルタ係数設定部
10: vibration noise generation source, 20: evaluation point, 100, 200: active vibration noise suppression device 110: frequency calculation unit, 120: first control signal generation unit, 130: second control signal generation unit 140: third control 150: generator, 160: residual signal detector 170: Qh data selection unit, 180: adaptive filter coefficient update unit 210: Gh map data storage unit, 220: P data storage unit 230: Qh map data storage unit 310: Frequency setting unit 320: Filter coefficient setting unit 330: Gh map data calculation update unit 340: P data calculation update unit 350: Qh map data calculation update unit 410: First control signal generation unit 420: Filter coefficient Setting section
Claims (5)
振動または騒音の発生源の周波数を算出する周波数算出部と、
前記制御信号を出力してから前記制御振動または制御音を発生する制御振動制御音発生装置を介して前記評価点までの第一伝達系における第一実伝達関数Gの推定値Ghを算出する第一伝達関数推定値算出部と、
極配置法を用いて、前記第一伝達系の伝達関数を第一実伝達関数Gに対して負帰還フィードバック要素Pを付加した状態である置換伝達関数Qに置換した場合に、前記第一実伝達関数Gの推定値Ghに基づいて、前記第一伝達系における実共振周波数fG0を制御対象周波数範囲以外の周波数fQ0に置換するための前記負帰還フィードバック要素Pを算出するフィードバック要素算出部と、
前記第一実伝達関数Gの推定値Ghおよび前記負帰還フィードバック要素Pに基づいて、前記置換伝達関数Qの推定値Qhを算出する置換伝達関数推定値算出部と、
前記置換伝達関数Qの推定値Qhにより算出された第一フィルタ係数と前記周波数算出部により算出された前記周波数とに基づいて第一制御信号y1を生成する第一制御信号生成部と、
前記第一制御信号y1、前記負帰還フィードバック要素Pおよび前記周波数に基づいて第二制御信号y2を生成する第二制御信号生成部と、
前記第一制御信号y1から前記第二制御信号y2を減算した第三制御信号y3を生成し、かつ、前記第三制御信号y3を前記制御信号として出力する第三制御信号生成部と、
を備える能動型振動騒音抑制装置。 An active vibration noise suppression device that generates control vibration or control sound according to a control signal and actively suppresses vibration or noise at an evaluation point,
A frequency calculator that calculates the frequency of the source of vibration or noise;
A first estimated value Gh of the first actual transfer function G in the first transmission system up to the evaluation point is calculated via the control vibration control sound generator that generates the control vibration or control sound after outputting the control signal. A transfer function estimated value calculation unit;
When the transfer function of the first transfer system is replaced with a replacement transfer function Q, which is a state in which a negative feedback feedback element P is added to the first actual transfer function G, using the pole placement method, Based on the estimated value Gh of the transfer function G, a feedback element calculation unit that calculates the negative feedback feedback element P for replacing the actual resonance frequency f G0 in the first transmission system with a frequency f Q0 outside the control target frequency range. When,
A replacement transfer function estimated value calculation unit for calculating an estimated value Qh of the replacement transfer function Q based on the estimated value Gh of the first actual transfer function G and the negative feedback feedback element P;
A first control signal generator that generates a first control signal y1 based on the first filter coefficient calculated by the estimated value Qh of the replacement transfer function Q and the frequency calculated by the frequency calculator;
A second control signal generator for generating a second control signal y2 based on the first control signal y1, the negative feedback feedback element P and the frequency;
Generating a third control signal y3 by subtracting the second control signal y2 from the first control signal y1, and outputting the third control signal y3 as the control signal;
An active vibration noise suppression device comprising:
前記置換伝達関数推定値算出部は、前記第三制御信号生成部が前記第一制御信号y1から前記第二制御信号y2を減算した前記第三制御信号y3を前記制御信号として出力した場合に、前記第三制御信号y3による前記評価点における振動または音に基づいて前記置換伝達関数Qの推定値Qhを算出する能動型振動騒音抑制装置。 In claim 1,
The replacement transfer function estimated value calculation unit outputs the third control signal y3 obtained by subtracting the second control signal y2 from the first control signal y1 as the control signal when the third control signal generation unit outputs the control signal. An active vibration noise suppression device that calculates an estimated value Qh of the replacement transfer function Q based on vibration or sound at the evaluation point according to the third control signal y3.
前記第一伝達関数推定値算出部は、前記第三制御信号生成部が前記第一制御信号y1を前記制御信号として出力した場合に、前記第一制御信号y1による前記評価点における振動または音に基づいて前記第一実伝達関数Gの推定値Ghを更新し、
前記フィードバック要素算出部は、更新された前記第一実伝達関数Gの推定値Ghに基づいて前記負帰還フィードバック要素Pを更新する能動型振動騒音抑制装置。 In claim 1 or 2,
The first transfer function estimated value calculation unit applies vibration or sound at the evaluation point according to the first control signal y1 when the third control signal generation unit outputs the first control signal y1 as the control signal. Updating the estimated value Gh of the first actual transfer function G based on
The feedback element calculation unit is an active vibration noise suppression apparatus that updates the negative feedback feedback element P based on the updated estimated value Gh of the first actual transfer function G.
前記能動型振動騒音抑制装置は、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をさらに備え、
前記第一制御信号生成部は、前記置換伝達関数Qの推定値Qhにより算出された第一フィルタ係数と、前記周波数算出部により算出された前記周波数と、前記残留信号検出部により検出された前記残留信号とに基づいて、適応制御法により前記第一制御信号y1を生成する能動型振動騒音抑制装置。 In any one of Claims 1-3,
The active vibration noise suppression device further includes a residual signal detection unit that detects a residual signal due to interference between vibration or noise caused by the generation source and the control vibration or control sound at the evaluation point,
The first control signal generation unit includes a first filter coefficient calculated by an estimated value Qh of the replacement transfer function Q, the frequency calculated by the frequency calculation unit, and the residual signal detection unit. An active vibration noise suppression device that generates the first control signal y1 by an adaptive control method based on a residual signal.
前記第一制御信号生成部は、前記置換伝達関数Qの推定値Qhにより算出された第一フィルタ係数と前記周波数算出部により算出された前記周波数とに基づいて、フィードフォワード制御法により前記第一制御信号y1を生成する能動型振動騒音抑制装置。 In any one of Claims 1-3,
The first control signal generation unit is configured to perform the first control signal by the feedforward control method based on the first filter coefficient calculated by the estimated value Qh of the replacement transfer function Q and the frequency calculated by the frequency calculation unit. An active vibration noise suppression device that generates a control signal y1.
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|---|---|---|---|---|
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-
2011
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| CN104978954B (en) * | 2014-04-10 | 2021-05-04 | 罗伯特·博世有限公司 | Apparatus and method for compensating for noise emissions of machines |
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