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能動消音制御装置及び方法 外国出願あり

国内特許コード P110005960
整理番号 QP050047
掲載日 2011年11月28日
出願番号 特願2005-282804
公開番号 特開2007-093962
登録番号 特許第4742226号
出願日 平成17年9月28日(2005.9.28)
公開日 平成19年4月12日(2007.4.12)
登録日 平成23年5月20日(2011.5.20)
発明者
  • 穂坂 倫佳
  • 江波戸 明彦
  • 小嶋 健司
  • 雉本 信哉
出願人
  • 国立大学法人九州大学
発明の名称 能動消音制御装置及び方法 外国出願あり
発明の概要

【課題】発散せず高速に誤差マイク音圧を抑制する。
【解決手段】低減対象音に基づいて参照信号を生成する手段103と、参照信号のレベル値とレベル値のレベル変化量を検出する手段105と、レベル変化量とある閾値範囲とを比較する手段105と、フィルタ係数が可変な適応フィルタ104と、レベル変化量が閾値範囲外である場合には、適応フィルタのフィルタ係数の更新を停止する手段108と、更新ごとにフィルタ係数を記憶する手段109と、記憶されているフィルタ係数を使用して、参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する手段104と、制御信号に基づいて制御音を発生する制御音源102と、制御音と、低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイク110と、合成音圧に対応する誤差信号と、制御信号を適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいてフィルタ係数を設定する手段111と、を具備する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


能動制御において、一般的に使用されている演算アルゴリズムであるFiltered-X LMSアルゴリズムでは、音圧レベルの変動が大きい騒音や音響パスが変動する移動音源にはこの音響経路での誤差要因が制御効果劣化につながり、制御が不安定になる問題をかかえてしまう。また、LMSアルゴリズムは勾配法型のアルゴリズムであるため計算量が少なく安定性は高いものの、収束が遅いという致命的な問題もあり、これらの理由により上記変動、移動騒音には適用困難であった。



そこで、考え出された対策が、直接法アルゴリズムであり、例えば、移動する定常音を対象にしたアルゴリズム(例えば、非特許文献1、2参照)では、制御フィルタCの係数を更新するための適応フィルタC以外に、1つの固定フィルタK、その適応フィルタK、及び、適応フィルタDを設置し、誤差マイク信号を基に仮想誤差信号をつくり上記適応フィルタ係数の更新を行う。ここで示した係数更新計算には、従来のFiltered-Xと同じ勾配法型のLMSアルゴリズムを用いていることから、収束速度はほぼ等しく改善できないが、制御不安定要因である誤差経路がないために、移動する音に対しても発散することなく、安定した制御が可能である。



そして、この安定した制御状態でさらに高速収束を目指し開発されたものが、直接法FTF法である。

【非特許文献1】雉本、他3名「誤差経路の変化に高速に追従するアルゴリズムを用いた能動的音響制御」、日本機械学会第14回環境工学総合シンポジウム2004講演論文集p42-p45

【非特許文献2】佐々木、他3名「外部入射騒音に対する能動的音響制御」、日本機械学会第13回環境工学総合シンポジウム2003講演論文集p42-p45

産業上の利用分野


本発明は、音圧レベルが変動する非定常音、あるいは、音源が停止状態(無音)を有する断続音、あるいは、移動する音源を対象に、参照信号供給手段、誤差マイク、制御用スピーカを用いて騒音源を低減する能動消音であって、誤差マイク位置での音圧抑圧化を実現するための制御方式及び制御装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、
フィルタ係数が可変な適応フィルタであって、前記参照信号を入力して該フィルタ係数を更新する適応フィルタと、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する停止手段と、
前記適応フィルタから取得して前記更新ごとに前記フィルタ係数を記憶する記憶手段と、
前記記憶されているフィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記制御信号に基づいて制御音を発生する制御音源と、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタが更新された前記フィルタ係数を使用してフィルタリングした信号に基づいてフィルタ係数を設定する設定手段と、を具備することを特徴とする能動消音制御装置。

【請求項2】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、
フィルタ係数が可変な適応フィルタであって、前記参照信号を入力して該フィルタ係数を更新する適応フィルタと、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数を初期化する初期化手段と、
前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記制御信号に基づいて制御音を発生する制御音源と、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタが更新された前記フィルタ係数を使用してフィルタリングした信号に基づいてフィルタ係数を設定する設定手段と、を具備することを特徴とする能動消音制御装置。

【請求項3】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記低減対象音の低減を制御する制御音を発生する制御音源と、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、
前記参照信号と、前記合成音圧に対応する誤差信号とに基づいて、推定誤差を算出する算出手段と、
フィルタ係数が可変な適応フィルタであって、前記参照信号を入力して該フィルタ係数を更新する適応フィルタと、
前記推定誤差に基づいて前記フィルタ係数を調整する調整手段と、
前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタが更新された前記フィルタ係数を使用してフィルタリングした信号に基づいてフィルタ係数を設定する設定手段と、を具備し、
前記制御音源は前記制御信号に基づいて制御音を発生することを特徴とする能動消音制御装置。

【請求項4】
前記設定手段は、LMS法を使用してフィルタ係数を設定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の能動消音制御装置。

【請求項5】
前記設定手段は、FTF法を使用してフィルタ係数を設定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の能動消音制御装置。

【請求項6】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、
フィルタ係数が可変な第1の適応フィルタであって、前記参照信号を入力して該フィルタ係数を更新する適応フィルタと、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第1の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する第1の停止手段と、
前記第1の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第1の制御信号を生成する第1の制御信号生成手段と、
前記第1の制御信号に基づいて第1の制御音を発生する第1の制御音源と、
前記第1の制御音と、前記低減対象音との第1の合成音圧を検出する第1の誤差マイクと、
前記第1の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第1の制御信号を前記適応フィルタが更新された前記フィルタ係数を使用してフィルタリングした信号に基づいて前記第1の適応フィルタのフィルタ係数を設定する第1の設定手段と、
フィルタ係数が可変な第2の適応フィルタであって、前記参照信号を入力して該フィルタ係数を更新する適応フィルタと、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第2の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する第2の停止手段と、
前記第2の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第2の制御信号を生成する第2の制御信号生成手段と、
前記第2の制御信号に基づいて第2の制御音を発生する第2の制御音源と、
前記第2の制御音と、前記低減対象音との第2の合成音圧を検出する第2の誤差マイクと、
前記第2の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第2の制御信号を前記適応フィルタが更新された前記フィルタ係数を使用してフィルタリングした信号に基づいて前記第2の適応フィルタのフィルタ係数を設定する第2の設定手段と、を具備することを特徴とする能動消音制御装置。

【請求項7】
前記第1の設定手段及び前記第2の設定手段は、LMS法を使用してフィルタ係数を設定することを特徴とする請求項6に記載の能動消音制御装置。

【請求項8】
前記第1の設定手段及び前記第2の設定手段は、FTF法を使用してフィルタ係数を設定することを特徴とする請求項6に記載の能動消音制御装置。

【請求項9】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、
フィルタ係数が可変な適応フィルタであって、前記参照信号を入力して該フィルタ係数を更新する適応フィルタを用意し、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、
前記適応フィルタから取得して前記更新ごとに前記フィルタ係数を記憶する記憶手段を用意し、
前記記憶されているフィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、
前記制御信号に基づいて制御音を発生し、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタが更新された前記フィルタ係数を使用してフィルタリングした信号に基づいてフィルタ係数を設定することを特徴とする能動消音制御方法。

【請求項10】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、
フィルタ係数が可変な適応フィルタであって、前記参照信号を入力して該フィルタ係数を更新する適応フィルタを用意し、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数を初期化し、
前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、
前記制御信号に基づいて制御音を発生し、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタが更新された前記フィルタ係数を使用してフィルタリングした信号に基づいてフィルタ係数を設定することを特徴とする能動消音制御方法。

【請求項11】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、
前記低減対象音の低減を制御する制御音を発生し、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、
前記参照信号と、前記合成音圧に対応する誤差信号とに基づいて、推定誤差を算出し、
フィルタ係数が可変な適応フィルタであって、前記参照信号を入力して該フィルタ係数を更新する適応フィルタを用意し、
前記推定誤差に基づいて前記フィルタ係数を調整し、
前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタが更新された前記フィルタ係数を使用してフィルタリングした信号に基づいてフィルタ係数を設定し、
前記制御音は前記制御信号に基づいて発生されることを特徴とする能動消音制御方法。

【請求項12】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、
フィルタ係数が可変な第1の適応フィルタであって、前記参照信号を入力して該フィルタ係数を更新する適応フィルタを用意し、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第1の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、
前記第1の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第1の制御信号を生成し、
前記第1の制御信号に基づいて第1の制御音を発生し、
前記第1の制御音と、前記低減対象音との第1の合成音圧を検出し、
前記第1の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第1の制御信号を前記適応フィルタが更新された前記フィルタ係数を使用してフィルタリングした信号に基づいて前記第1の適応フィルタのフィルタ係数を設定し、
フィルタ係数が可変な第2の適応フィルタであって、前記参照信号を入力して該フィルタ係数を更新する適応フィルタを用意し、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第2の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、
前記第2の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第2の制御信号を生成し、
前記第2の制御信号に基づいて第2の制御音を発生し、
前記第2の制御音と、前記低減対象音との第2の合成音圧を検出し、
前記第2の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第2の制御信号を前記適応フィルタが更新された前記フィルタ係数を使用してフィルタリングした信号に基づいて前記第2の適応フィルタのフィルタ係数を設定することを特徴とする能動消音制御方法。
産業区分
  • 電子応用機器
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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