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PASSIVE SOUND ATTENUATION CONTROLLER AND METHOD foreign

Patent code P110005960
File No. QP050047
Posted date Nov 28, 2011
Application number P2005-282804
Publication number P2007-093962A
Patent number P4742226
Date of filing Sep 28, 2005
Date of publication of application Apr 12, 2007
Date of registration May 20, 2011
Inventor
  • (In Japanese)穂坂 倫佳
  • (In Japanese)江波戸 明彦
  • (In Japanese)小嶋 健司
  • (In Japanese)雉本 信哉
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人九州大学
Title PASSIVE SOUND ATTENUATION CONTROLLER AND METHOD foreign
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a passive sound attenuation controller and a method that perform control for speedily suppressing an error and microphone sound pressure stably without dispersion.
SOLUTION: The passive sound attenuation controller is equipped with a means 103 of generating a reference signal based upon a sound to be reduced, a means 105 of detecting the level value of the reference signal and the quantity of variation in level value, a means 105 of comparing the level variation quantity with a certain threshold range, an adaptive filter 104 whose filter coefficient is variable, a means 108 of stopping update of the filter coefficient of the adaptive filter when the level variation quantity is not within the threshold range, a means 109 of storing the filter coefficient each time the filter coefficient is updated, a means 104 of filtering the reference signal by using the stored filter coefficient to generate a control signal, a control sound source 102 of generating a control sound based upon the control signal, an error microphone 110 which detects composite sound pressure of the control sound and the sound to be reduced, and a means 111 of setting the filter coefficient based upon an error signal corresponding to the composite sound pressure and the signal obtained by filtering the control signal by the adaptive filter.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005282804thum.jpg
State of application right Registered
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