专利名称：主动振动噪声控制设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于通过利用自适应陷波滤波器来能动控制振动噪声的技术领域。
背景技术：
传统地，存在一种通过从扬声器输出的受控声音来对在车内中听到的发动机声音进行控制的主动振动噪声控制设备，以便降低在乘客耳朵的位置处的发动机声音。例如，注意到与发动机的输出轴的旋转同步地产生车内的振动噪声，在专利参考文献1中，提供了一种通过利用自适应陷波滤波器来根据发动机的输出轴的旋转来消除车内噪声以便车内保持安静的技术。自适应陷波滤波器是基于自适应控制的滤波器。在专利参考文献2以及非专利参考文献1中公开了与本发明有关的技术。现有技术参考专利文献专利参考文献1 日本专利申请特开No. 2006-38136专利参考文献2 日本专利申请特开No. 03-153927非专利参考文献非专利参考文献 1 :Kazuo Ito 禾口 Hareo Hamada, ‘‘ Active control of noise and vibration using single-frequency adaptive notch filter" ，IEICE 白勺技术 艮告， ΕΑ93-100(1994-03)
发明内容
本发明要解决的问题然而，因为上述技术执行最优化，以便使麦克风点处的误差最小化，因此存在如下的情况，即，振动噪声在除了麦克风点之外的位置处增大了，并且出现了非均勻噪声消除区域。已实现了本发明以便解决上述问题。本发明的目的是提供一种可适当抑制非均勻噪声消除区域的出现，并且确保宽的噪声消除区域的主动振动噪声控制设备。解决该问题的方式在根据权利要求1的发明中，具有一对扬声器的主动振动噪声控制设备，其使扬声器产生控制声音，包括基础信号产生单元，用于根据振动噪声源所产生的振动噪声频率产生基础信号；自适应陷波滤波器，用于通过将第一滤波器系数应用到基础信号上而产生被提供给扬声器中的一个的第一控制信号并且通过将第二滤波器系数应用到基础信号上而产生被提供给另一个扬声器的第二控制信号，以便使扬声器产生控制声音从而消除振动噪声源所产生的振动噪声；麦克风，用于对振动噪声与控制声音之间的消除误差进行检测， 并且输出误差信号；参考信号产生单元，用于根据从扬声器至麦克风的传递函数而从基础信号产生参考信号；滤波器系数更新单元，用于根据误差信号和参考信号来更新自适应陷波滤波器所使用的第一和第二滤波器系数，以便使误差信号最小；以及相位差限制单元，用于限制扬声器中的一个所产生的控制声音与另一个扬声器所产生的控制声音之间的相位差。
图1是用于对主动振动噪声控制设备中的扬声器和麦克风的排列示例进行说明的视图。图2是用于对传统主动振动噪声控制设备的问题进行说明的视图。图3是用于对扬声器之间的相位差进行说明的视图。图4是用于对声压分布的偏差进行说明的视图。
图5是用于对第一实施例中的控制方法的基本概念进行说明的视图。图6是示出了第一实施例中的主动振动噪声控制设备的配置。图7是用于对W-限制器所执行的处理进行具体说明的视图。图8是示出了 W-限制器所执行的处理的流程图。图9是用于对第一实施例中的主动振动噪声控制设备的效果进行说明的视图。图10示出了第二实施例中的主动振动噪声控制设备的配置。图11是示出了相位差限制单元所执行的处理的流程图。
具体实施例方式根据本发明的一个方面，提供了一种具有一对扬声器的主动振动噪声控制设备， 其使扬声器产生控制声音，该主动振动噪声控制设备包括基础信号产生单元，用于根据振动噪声源所产生的振动噪声频率而产生基础信号；自适应陷波滤波器，用于通过将第一滤波器系数应用到基础信号上而产生被提供给扬声器中的一个的第一控制信号，并且通过将第二滤波器系数应用到基础信号上而产生被提供给另一个扬声器的第二控制信号，以便使扬声器产生控制声音从而消除振动噪声源所产生的振动噪声；麦克风，用于对振动噪声与控制声音之间的消除误差进行检测，并且输出误差信号；参考信号产生单元，用于根据从扬声器至麦克风的传递函数而从基础信号产生参考信号；滤波器系数更新单元，用于根据误差信号和参考信号来更新自适应陷波滤波器所使用的第一和第二滤波器系数，以便使误差信号最小；以及相位差限制单元，用于限制扬声器中的一个所产生的控制声音与另一个扬声器所产生的控制声音之间的相位差。具有一对扬声器的上述主动振动噪声控制设备优选地用于通过使扬声器产生控制声音而消除来自振动噪声源的振动噪声。基础信号产生单元根据振动噪声源所产生的振动噪声频率来产生基础信号。自适应陷波滤波器通过将第一滤波器系数应用到基础信号上而产生被提供给扬声器中的一个的第一控制信号并且通过将第二滤波器系数应用到基础信号上而产生被提供给另一个扬声器的第二控制信号。麦克风对振动噪声与控制声音之间的消除误差进行检测，并且输出误差信号。参考信号产生单元根据从扬声器至麦克风的传递函数而从基础信号产生参考信号。滤波器系数更新单元更新自适应陷波滤波器所使用的第一和第二滤波器系数，以便使误差信号最小。相位差限制单元限制扬声器中的一个所产生的控制声音与另一个扬声器所产生的控制声音之间的相位差。
通过上述主动振动噪声控制设备，可适当地抑制非均勻噪声消除区域的出现。因此，可适当地确保均勻的且宽的噪声消除区域。另外，因为通过限制相位差可抑制控制声音的振幅的增大，因此通过相对小的控制音量可确保宽的噪声消除区域。按照上述主动振动噪声控制设备的方式，相位差限制单元限制相位差，以便由来自扬声器的控制声音所产生的声压分布变得均勻。也就是说，相位差限制单元可限制相位差以便不会出现由两个扬声器所产生的声压分布的偏差。按照上述主动振动噪声控制设备的另一方式，相位差限制单元将滤波器系数更新单元所更新的第一与第二滤波器系数之间的二维平面上的角度差限制为预定角度或更小， 以便限制扬声器中的一个所产生的控制声音与另一个扬声器所产生的控制声音之间的相位差。因此，可适当地限制来自扬声器的控制声音之间的相位差。在上述主动振动噪声控制设备的优选示例中，当角度差大于预定角度时，相位差限制单元可向自适应陷波滤波器提供滤波器系数更新单元更新之前的第一和第二滤波器系数。按照上述主动振动噪声控制设备的另一方式，相位差限制单元将自适应陷波滤波器所产生的第一与第二控制信号之间的相位差限制为预定值或更小，以便限制扬声器中的一个所产生的控制声音与另一个扬声器所产生的控制声音之间的相位差。因此，也可适当地限制来自扬声器的控制声音之间的相位差。在上述主动振动噪声控制设备的优选示例中，当相位差大于预定值时，相位差限制单元可使其相位比另一个更超前的第一和第二控制信号中的一个的相位延迟与相位差与预定值之间的差相对应的量。优选地，扬声器被配置为靠近振动噪声源。例如，将扬声器安装在车内的前侧。因此，可有效地消除来自振动噪声源的振动噪声。实施例在下文中参考附图对本发明的优选实施例进行说明。[基本概念]首先，给出了对本发明的基本概念的描述。如图1所示，给出了装配在车辆1上的主动振动噪声控制设备的示例，其包括两个扬声器IOL和IOR以及两个麦克风IlL和11R。 将扬声器IOL和IOR和麦克风IlL和IlR安装在车内的前侧。例如，将扬声器IOL和IOR 安装在前门中。另外，扬声器IOL和IOR成对形成。在这里，参考图2、图3A和3B、以及图4A和4B，给出了对传统主动振动噪声控制设备的问题的描述。主动振动噪声控制设备基于根据发动机输出轴的转动的频率产生控制声音，以便对作为振动噪声源的发动机的振动噪声进行能动地控制。具体地，主动振动噪声控制设备通过利用自适应陷波滤波器来反馈麦克风所检测到的误差信号，并且使误差最小化，以便对振动噪声进行能动地控制。基本上，传统主动振动噪声控制设备执行最佳化，以便使麦克风点上的误差最小化。图2是用于对传统主动振动噪声控制设备的问题进行说明的视图。图2示出了当传统主动振动噪声控制设备使扬声器IOL和IOR产生控制声音以便对发动机的振动噪声进行能动控制时，车内的声压分布的示例。如虚线71所画的区域所示，很清楚的是振动噪声在除了麦克风点之外的位置上增大了，并且出现了非均勻噪声消除区域。具体地，很清楚的是振动噪声在左后座的位置上增大了。接下来，根据图3A和3B以及图4A和4B，给出了对出现如图2所示的非均勻噪声消除区域的原因的描述。图3A和3B是用于对扬声器IOL和IOR之间的相位差的具体示例进行说明的视图。在这里，如图3A所示，假定位于车内前座的中间位置73上的麦克风单独地记录左扬声器IOL和右扬声器IOR所产生的控制声音(正弦波)，并且根据所记录的数据来计算来自左扬声器IOL的控制声音与来自右扬声器IOR的控制声音之间的相关值。在这种情况下，左右扬声器IOL和IOR输出其频率不同变化的正弦波。图3B示出了通过上述记录所获得的、相对于相位差(在横轴上示出)和频率(在纵轴上示出)而言的相关值的关系的示例。横轴上的左方向表示来自扬声器IOL的控制声音在相位上落后于来自右扬声器IOR的控制声音。横轴上的右方向表示来自右扬声器IOR 的控制声音在相位上落后于来自左扬声器IOL的控制声音。另外，纵轴上所示的频率与应对发动机的振动噪声进行能动控制的频率(50 (Hz)至150 (Hz))的示例相对应。图3B示出了当相位差接近0时相关值变高(相关值变为同相侧的值)，并且当相位差变大时相关值变低(相关值变为反相侧的值)这样的基本趋势。然而，很清楚的是在接近IOS(Hz)的频率上不存在上述趋势。具体地，很清楚的是在接近IOS(Hz)的频率出现了从60度至90度的相移(与从50至80 (cm)的声移相对应)。认为一个原因是由于车内前侧的配置而使控制声音迂回。图4A和4B是用于对声压分布的偏差的具体示例进行说明的视图。图4A示出了当来自扬声器IOR的控制声音的相位被固定，并且来自扬声器IOL的控制声音的相位被移动"X度"时，所产生的车内的声压分布。在这种情况下，假定将来自扬声器IOL和IOR的控制声音的频率固定到会出现图3B所示的大的相移的IOS(Hz)上。图4B示出了当将来自扬声器IOL的控制声音的相位设置为〃 X = O"、丨‘X = 30〃、“ X = 60〃、“ X = 90〃、“ X =120〃、以及〃 X = 150〃时所获得的车内的声压分布的示例。如图4B中的虚线所示，很清楚的是当将相位设置为"X = 60"和"X = 90"时，在后座上出现了非均勻噪声消除区域。在这里，传统主动振动噪声控制设备根据LMS (最小均方)算法来重复更新由自适应陷波滤波器所使用的滤波器系数，以便使麦克风点上的误差信号最小化，并且向扬声器 IOL和IOR提供通过更新的滤波器系数所处理的控制信号。因此，在扬声器IOL与IOR之间存在相位差的情况下，在消除来自车内前面的达到麦克风的发动机噪声时，存在主动振动噪声控制设备进行操作，以便使得控制声音中的一个的声学距离根据相位差而变得与另一个的声学距离相同的这样的趋势。因此，在会出现大相移的频率处，认为传统主动振动噪声控制设备产生了由扬声器IOL和IOR所使用的控制信号，使得控制声音之间的相位差变为例如60至90度。也就是说，认为LMS将滤波器系数过度校正至该相位差。其结果是，认为在后座出现了如图2所示的非均勻噪声消除区域。也就是说，认为出现了到达后座右边和左边的控制声音的不平衡。因此，在实施例中，主动振动噪声控制设备自适应地限制来自扬声器IOL和IOR的控制声音之间的相位差，以便适当地抑制非均勻噪声消除区域的出现，并且确保宽的噪声消除区域。换句话说，主动振动噪声控制设备自适应地限制来自扬声器IOL和IOR的正弦波的输出时序。在下文中，给出了对可适当地限制来自扬声器IOL和IOR的控制声音之间的相位差的具体配置的描述。[第一实施例]在第一实施例中，限制自适应陷波滤波器所使用的滤波器系数，以便限制来自扬声器IOL和IOR的控制声音之间的相位差。具体地，在第一实施例中，限制用于产生扬声器 IOL的控制信号的滤波器系数(以下简称为"第一滤波器系数")与用于产生扬声器IOR 的控制信号的滤波器系数(以下简称为"第二滤波器系数")之间的二维平面上的角度。 也就是说，将第一滤波器系数与第二滤波器系数之间的二维平面上的角度差限制为预定角度或更小。假定由二维矢量来表示第一和第二滤波器系数。图5是用于对第一实施例中的控制方法的基本概念进行说明的视图。如图5所示， 就主动振动噪声控制设备而言，自适应陷波滤波器15L和15R分别执行对余弦波(cos (θ)) 和正弦波(sin(e))的滤波处理。主动振动噪声控制设备将通过自适应陷波滤波器15L 的滤波处理所获得的值加到通过自适应陷波滤波器15R的滤波处理所获得的值上，以便产生控制信号。此后，主动振动噪声控制设备向扬声器IOL和IOR提供控制信号，以便产生控制声音。在这种情况下，自适应陷波滤波器15L通过利用由"wL⑴"和"wL⑵"所定义的第一滤波器系数来执行该处理，并且自适应陷波滤波器15R通过利用由"wR(l)“ 和"wR(2)"所定义的第二滤波器系数来执行该处理。通过在滤波处理之后对余弦与正弦波进行相加(即组合)，产生具有相位差的控制声音(正弦波/余弦波)。例如，扬声器IOL产生附图标记75所示的控制声音，并且扬声器IOR产生附图标记76所示的控制声音。在第一实施例中，主动振动噪声控制设备限制由自适应陷波滤波器15L和15R所使用的第一和第二系数之间的二维平面上的角度差，以便自适应地限制来自扬声器IOL的控制声音与来自扬声器IOR的控制声音之间的相位差。具体地，主动振动噪声控制设备执行该处理，以便第一和第二系数之间的二维平面上的角度差变为预定角度或更小。图6示出了第一实施例中的主动振动噪声控制设备50的配置。主动振动噪声控制设备50主要包括两个扬声器IOL和10R、两个麦克风IlL和11R、频率检测单元13、余弦波产生单元14a、正弦波产生单元14b、自适应陷波滤波器15、参考信号产生单元16、w-更新单元17、以及W-限制器18。基本上，主动振动噪声控制设备50通过利用一对扬声器IOL和IOR以及两个麦克风IlL和IlR来能动地控制发动机所产生的振动噪声。如图1所示，将扬声器IOL和IOR 以及麦克风IlL和IlR安装在车内前侧(例如，将扬声器IOL和IOR安装在前门中)。频率检测单元13被提供有发动机脉动，并且对发动机脉动的频率Qci进行检测。 此后，频率检测单元13向余弦波产生单元14a和正弦波产生单元14b提供与频率Qci相对应的信号。余弦波产生单元14a和正弦波产生单元14b产生包括由频率检测单元13所检测到的频率ω ^的基础余弦波Χ(ι (η)和基础正弦波X1 (η)。具体地，如等式⑴所示，产生基础余弦波Xtl⑷和基础正弦波X1 (η)。“ η"是自然数并且与时间相对应(其适用于下文中)。 另外，在等式(1)中，“Α"表示振幅并且"φ"表示初始相位。
权利要求
1.一种具有一对扬声器的主动振动噪声控制设备，所述主动振动噪声控制设备使所述扬声器产生控制声音，所述主动振动噪声控制设备包括基础信号产生单元，所述基础信号产生单元基于振动噪声源所产生的振动噪声频率而产生基础信号；自适应陷波滤波器，所述自适应陷波滤波器通过将第一滤波器系数应用到所述基础信号来产生被提供给所述扬声器中的一个的第一控制信号，并且通过将第二滤波器系数应用到所述基础信号来产生被提供给另一个所述扬声器的第二控制信号，以便使所述扬声器产生所述控制声音从而消除所述振动噪声源所产生的振动噪声；麦克风，所述麦克风对所述振动噪声与所述控制声音之间的消除误差进行检测，并且输出误差信号；参考信号产生单元，所述参考信号产生单元基于从所述扬声器至所述麦克风的传递函数而从所述基础信号产生参考信号；滤波器系数更新单元，所述滤波器系数更新单元基于所述误差信号和所述参考信号来更新所述自适应陷波滤波器所使用的所述第一和第二滤波器系数，以便使所述误差信号最小；以及相位差限制单元，所述相位差限制单元限制所述扬声器中的一个所产生的控制声音与另一个所述扬声器所产生的控制声音之间的相位差。
2.根据权利要求1所述的主动振动噪声控制设备，其中，所述相位差限制单元限制所述相位差，以便由来自所述扬声器的所述控制声音所产生的声压分布变得均勻。
3.根据权利要求1或2所述的主动振动噪声控制设备，其中，所述相位差限制单元将所述滤波器系数更新单元所更新的所述第一与第二滤波器系数之间的二维平面上的角度差限制为预定角度或更小，以便限制所述扬声器中的一个所产生的控制声音与另一个所述扬声器所产生的控制声音之间的相位差。
4.根据权利要求3所述的主动振动噪声控制设备，其中，当所述角度差大于所述预定角度时，所述相位差限制单元将所述滤波器系数更新单元进行更新之前的所述第一和第二滤波器系数提供给所述自适应陷波滤波器。
5.根据权利要求1或2所述的主动振动噪声控制设备，其中，所述相位差限制单元将所述自适应陷波滤波器所产生的所述第一与第二控制信号之间的相位差限制为预定值或更小，以便限制所述扬声器中的一个所产生的控制声音与另一个所述扬声器所产生的控制声音之间的相位差。
6.根据权利要求5所述的主动振动噪声控制设备，其中，当所述相位差大于所述预定值时，所述相位差限制单元使所述第一和第二控制信号中的一个延迟与所述相位差与所述预定值之间的差相对应的量，其中，所述第一和第二控制信号中的所述一个的相位比另一个的相位超前。
7.根据权利要求1至6中任何一项所述的主动振动噪声控制设备，其中，所述扬声器被配置为靠近所述振动噪声源。
全文摘要
一种具有一对扬声器的主动振动噪声控制设备，该主动振动噪声控制设备包括基础信号产生单元，用于根据振动噪声频率产生基础信号；自适应陷波滤波器，用于通过利用第一滤波器系数而产生提供给扬声器中的一个的第一控制信号并且通过利用第二滤波器系数产生提供给另一个扬声器的第二控制信号，以便消除所产生的振动噪声；麦克风，用于对振动噪声与控制声音之间的消除误差进行检测，并且输出误差信号；参考信号产生单元，用于根据从扬声器至麦克风的传递函数而产生参考信号；滤波器系数更新单元，用于更新第一和第二滤波器系数以便使误差信号最小化；以及相位差限制单元，用于限制扬声器中的一个所产生的控制声音与另一个扬声器所产生的控制声音之间的相位差。因此，可适当地确保均匀的且宽的噪声消除区域。
文档编号G10K11/178GK102387942SQ200980158650
公开日2012年3月21日 申请日期2009年4月15日 优先权日2009年4月15日
发明者今西快友, 太田佳树, 曾我祐介, 野原学, 长谷川知己 申请人:日本先锋公司