JP2929565B2 - Synchronous filter device - Google Patents
Synchronous filter deviceInfo
- Publication number
- JP2929565B2 JP2929565B2 JP4310444A JP31044492A JP2929565B2 JP 2929565 B2 JP2929565 B2 JP 2929565B2 JP 4310444 A JP4310444 A JP 4310444A JP 31044492 A JP31044492 A JP 31044492A JP 2929565 B2 JP2929565 B2 JP 2929565B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filter
- output
- actuator
- synchronous
- gain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車の車室内
の振動あるいは騒音のようにエンジンに同期したノイズ
を打ち消すような場合に用い、その周期性ノイズをその
ノイズと同期をとりながら消去していく同期式フィルタ
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for canceling noise synchronized with an engine such as vibration or noise in the interior of an automobile, and eliminating the periodic noise while synchronizing with the noise. The present invention relates to a synchronous filter device.
【0002】[0002]
【従来の技術】同期式フィルタ装置は、周期性ノイズを
その周期と同期を取りながら消去していくためにノイズ
の周期が変わってもそれに適応して対応し、さらに例え
ばデジタル信号処理回路(以降、DSPとする。)で構
成した場合、通常のFIR(Finite Respo
nse Filter)のようにフィルタ演算に多くの
積和演算を必要とせず、非常にシンプルに構成できるの
で、特に周期性ノイズを打ち消すフィルタとして広く使
用されている。2. Description of the Related Art Synchronous filter devices are designed to eliminate periodic noise while synchronizing it with the period of the noise. Therefore, even if the period of the noise changes, the filter responds adaptively to the change. , DSP), a normal FIR (Finite Respo)
(nse Filter) does not require many product-sum operations in the filter operation and can be configured very simply. Therefore, the filter is widely used particularly as a filter for canceling periodic noise.
【0003】以下、従来の同期式フィルタ装置について
図面を参照しながら説明する。 図4は従来の同期式フ
ィルタ装置の概略ブロック図を示すものである。図4に
おいて、41はパルス生成器、42は同期式フィルタ、
43はフィルタ係数補正手段である。Hereinafter, a conventional synchronous filter device will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic block diagram of a conventional synchronous filter device. In FIG. 4, 41 is a pulse generator, 42 is a synchronous filter,
43 is a filter coefficient correction means.
【0004】次に、上記従来の同期式フィルタ装置の動
作について説明する。図4において、パルス生成器41
は、入力された周期性ノイズの周期を同期式フィルタ4
2のタップ数Nで分割し、入力ノイズの周期内にちょう
どN個のサンプリングを行なえるようにパルスを発生す
る。ノイズの周期が変動した場合も、その周期の変動に
応じてパルス周期も変動するようにする。同期式フィル
タ42は、パルス生成器41で生成されたパルスに同期
させて、フィルタのタップの値を順々に出力していくフ
ィルタである。例えば、DSPで実現するならばタップ
長だけのメモリで構成される。フィルタの最後まで出力
したら再びフィルタの最初のタップに戻って出力する。
同期式フィルタ42の出力は、周期性ノイズと加算さ
れ、その加算誤差に基づきフィルタ係数補正手段43で
この加算誤差を小さくするように、同期式フィルタ42
の対応するタップの値を更新していく。例えば、時刻
k、フィルタのタップ数Nのとき、対応するタップ係数
の位置jは、次式(1)で表わすことができる。Next, the operation of the conventional synchronous filter device will be described. In FIG. 4, a pulse generator 41
Represents the period of the input periodic noise by the synchronous filter 4
The pulse is divided by the number N of taps of 2 and a pulse is generated so as to perform exactly N samplings within the period of the input noise. Even when the period of the noise changes, the pulse period also changes according to the change of the period. The synchronous filter 42 is a filter that sequentially outputs the tap values of the filter in synchronization with the pulse generated by the pulse generator 41. For example, if it is realized by a DSP, it is constituted by a memory having only a tap length. After outputting to the end of the filter, return to the first tap of the filter and output again.
The output of the synchronous filter 42 is added to the periodic noise, and based on the addition error, the filter coefficient correction means 43 reduces the addition error by the filter coefficient correction means 43.
The value of the corresponding tap is updated. For example, when the time is k and the number of taps of the filter is N, the position j of the corresponding tap coefficient can be expressed by the following equation (1).
【0005】 j=k mod N(mod N はNを法とする整数値)・・・(1) ここで、時刻kでのタップ係数をWk、加算誤差をe
(k)、ゲインに相当するステップサイズパラメータを
uとすると、タップ係数Wkは、次式(2)で表わすこ
とができる。J = k mod N (mod N is an integer modulo N) (1) Here, a tap coefficient at time k is Wk, and an addition error is e.
(K) Assuming that a step size parameter corresponding to a gain is u, the tap coefficient Wk can be expressed by the following equation (2).
【0006】 Wk(j)=Wk−N(j)+2ue(k) ・・・(2)Wk (j) = Wk−N (j) + 2ue (k) (2)
【0007】以上のような動作によって、周期的なノイ
ズを打ち消す同期式フィルタ装置を実現することができ
る。(例えば、コロナ社 CAI ディジタル信号処
理、小畑秀文著、134ページ−136ページ、または
計測自動制御学会論文集、第19巻第3号34ページ〜
39ページ、「同期式適応フィルタ」参照)With the above operation, a synchronous filter device that cancels out periodic noise can be realized. (For example, CAI Digital Signal Processing by Corona Co., Hidefumi Obata, pp. 134-136, or Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, Vol. 19, No. 3, page 34-
(Refer to “Synchronous adaptive filter” on page 39.)
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、ランダムノイズのような周期性を乱す
外乱が入力に加算されて入ってくると、その影響で同期
式フィルタの各係数の値が乱れて誤差が累積するので、
ステップサイズパラメータすなわち1回のフィルタタッ
プ係数更新のゲインを大きく設定することはできない。
逆に、ゲインを抑えてしまうと、例えば周期性ノイズの
振幅が変わったときには、ゲインが小さいのでフィルタ
の対応が遅く、過渡状態での収束性能が悪くなってしま
うという問題点があった。However, in the above configuration, when a disturbance that disturbs the periodicity such as random noise is added to the input and enters, the value of each coefficient of the synchronous filter is affected by the influence. Is disturbed and errors accumulate,
The step size parameter, that is, the gain of one filter tap coefficient update, cannot be set large.
Conversely, if the gain is suppressed, for example, when the amplitude of the periodic noise changes, there is a problem that the response of the filter is slow because the gain is small, and the convergence performance in the transient state deteriorates.
【0009】本発明は、上記課題に鑑み、外乱による誤
動作を極力抑えつつ、しかも周期性ノイズに対する過渡
特性を向上させることのできる優れた同期式フィルタ装
置を提供することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an excellent synchronous filter device capable of minimizing a malfunction caused by disturbance and improving transient characteristics with respect to periodic noise. .
【0010】[0010]
【課題を解決する手段】上記課題を解決するために、本
発明の同期式フィルタ装置は、ノイズの周期性に着目し
て、その周期において消したい波形と同期式フィルタの
出力波形との誤差の2乗和を最小とするようにフィルタ
全体のゲインを一率に変える手段を新たに付加したもの
である。In order to solve the above-mentioned problems, a synchronous filter device according to the present invention focuses on the periodicity of noise, and calculates the error between the waveform to be eliminated in that period and the output waveform of the synchronous filter. A means for changing the gain of the entire filter to one ratio so as to minimize the sum of squares is newly added.
【0011】[0011]
【作用】本発明は、上記構成によって、外乱の影響が少
なく、周期性ノイズに対する過渡特性を向上させた同期
式フィルタを実現することができる。According to the present invention, it is possible to realize a synchronous filter which is less affected by disturbance and has improved transient characteristics with respect to periodic noise.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図1は本発明の第1の実施例におけ
る同期式フィルタ装置の概略ブロック図である。図1に
おいて、11はパルス生成器、12は同期式フィルタ、
13はフィルタ係数補正手段、14は周期パルス発生手
段、15はフィルタゲイン補正手段である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram of a synchronous filter device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 11 is a pulse generator, 12 is a synchronous filter,
13 is a filter coefficient correction means, 14 is a periodic pulse generation means, and 15 is a filter gain correction means.
【0013】次に、上記第1の実施例における同期式フ
ィルタ装置の動作について説明する。図1において、パ
ルス生成器11は、入力された周期性ノイズの周期を同
期式フィルタ12のタップ数Nで分割し、入力ノイズの
周期内にちょうどN個のサンプリングを行なえるように
パルスを発生する。ノイズの周期が変動した場合も、そ
の周期の変動に応じてパルス周期も変動するようにす
る。同期式フィルタ12は、パルス生成器11で生成さ
れたパルスに同期させて、同期式フィルタ12のタップ
の値を順々に出力していく。例えば、DSPで実現する
ならばタップ長だけのメモリで構成される。同期式フィ
ルタ12の最後まで出力したら再び最初のタップに戻っ
て出力する。同期式フィルタ12の出力は、周期性ノイ
ズと加算され、その加算誤差に基づいてフィルタ係数補
正手段13でこの加算誤差が小さくなるように、同期式
フィルタ12の対応するタップの値を更新していく。例
えば、時刻k、フィルタのタップ数Nのとき、前記式
(1)のようにしてタップ係数の位置jを決め、時刻k
でのタップ係数をWk、加算誤差をe(k)、ゲインに
相当するステップサイズパラメータをuとすると、前記
式(2)で表わされる関係によって更新する。Next, the operation of the synchronous filter device according to the first embodiment will be described. In FIG. 1, a pulse generator 11 divides the period of the input periodic noise by the number of taps N of the synchronous filter 12, and generates pulses so that exactly N samplings can be performed within the period of the input noise. I do. Even when the period of the noise changes, the pulse period also changes according to the change of the period. The synchronous filter 12 sequentially outputs the tap values of the synchronous filter 12 in synchronization with the pulse generated by the pulse generator 11. For example, if it is realized by a DSP, it is constituted by a memory having only a tap length. When the output to the end of the synchronous filter 12 is completed, the process returns to the first tap again and outputs. The output of the synchronous filter 12 is added to the periodic noise, and based on the addition error, the value of the corresponding tap of the synchronous filter 12 is updated by the filter coefficient correction means 13 so that the addition error is reduced. Go. For example, when the time is k and the number of taps of the filter is N, the position j of the tap coefficient is determined as in the above equation (1).
Let Wk be the tap coefficient, e (k) be the addition error, and u be the step size parameter corresponding to the gain, and then update according to the relationship expressed by equation (2).
【0014】次に、入力波形である周期性ノイズの値
と、同期式フィルタ12の出力の値を一周期分記憶して
おき、周期パルス発生手段14によって周期性ノイズの
1周期に1回発生させたパルスが入るごとに規定のアル
ゴリズムを用い、同期式フィルタ12のNタップに一率
のゲインgを乗じたと仮定したときのフィルタの出力波
形と入力ノイズ波形との差の2乗の1周期の和に対し、
その和が最小となるように上記ゲインgを決定する。フ
ィルタゲイン補正手段15は、ゲインgを上記のように
決定し、同期式フィルタ2の各タップに一率に乗じて、
新たなタップ係数とする。Next, the value of the periodic noise, which is the input waveform, and the value of the output of the synchronous filter 12 are stored for one cycle, and are generated by the periodic pulse generating means 14 once in one cycle of the periodic noise. One cycle of the square of the difference between the output waveform of the filter and the input noise waveform when it is assumed that the N-tap of the synchronous filter 12 is multiplied by a certain rate of gain g using a prescribed algorithm every time a pulse is input. For the sum of
The gain g is determined so that the sum is minimized. The filter gain correction means 15 determines the gain g as described above, multiplies each tap of the synchronous filter 2 by a factor,
A new tap coefficient is used.
【0015】このように、上記第1の実施例によれば、
入力ノイズの振幅が変化しても、周期的な波形が相似で
ある限り、ゲインの変化に1周期の遅れはあるものの着
実に対応することができるので、周期性ノイズの過渡特
性を向上することができる。また、非周期性ノイズが入
った場合のために、前記式(2)に示すステップサイズ
パラメータ、すなわち1回のフィルタタップ係数更新の
ゲインを小さく設定していても、上記ゲインgはステッ
プパラメータとは無関係に決定できるので、収束速度が
上げられるという利点もある。As described above, according to the first embodiment,
Even if the amplitude of the input noise changes, as long as the periodic waveforms are similar, there is a one-cycle delay in the gain change, but it can respond steadily, thus improving the transient characteristics of the periodic noise. Can be. In addition, even when the step size parameter shown in the above equation (2), that is, the gain of one filter tap coefficient update is set to be small for the case where aperiodic noise is included, the gain g is equal to the step parameter. Since the convergence speed can be determined independently, the convergence speed can be increased.
【0016】次に、上記第1の実施例に使用したゲイン
決定のアルゴリズムについて説明する。離散時間iでの
入力ノイズをAi、同期式フィルタ12の出力をBiと
する。1周期の間に同期式フィルタ12はNタップ分出
力し、タップに一率ゲインgを乗じたと仮定したときの
フィルタで構成される波形と入力ノイズ波形との差の2
乗の1周期の和を取り、その平均が最小となるように上
記ゲインgを決定するとした場合、次式(3)が成り立
つ。Next, the algorithm for determining the gain used in the first embodiment will be described. The input noise at the discrete time i is Ai, and the output of the synchronous filter 12 is Bi. During one cycle, the synchronous filter 12 outputs N taps, and the difference between the waveform of the filter and the input noise waveform when the tap is multiplied by the gain g is 2
When the sum of one cycle of the power is calculated and the gain g is determined so that the average is minimized, the following equation (3) holds.
【0017】[0017]
【数1】 式(3)を満たすようなgが決定できたなら、そのgを
用いて、1周期ごとに式(4)のように同期式フィルタ
12のタップの値を更新していく。 Wi=Wi*g(i=1,...,N) ・・・(4) ここで、式(3)の左辺を改めてfと置くと、次式
(5)のようになる。(Equation 1) When g that satisfies the equation (3) is determined, the value of the tap of the synchronous filter 12 is updated every cycle using the g, as shown in the equation (4). Wi = Wi * g (i = 1,..., N) (4) Here, if the left side of Expression (3) is replaced with f, the following Expression (5) is obtained.
【0018】[0018]
【数2】 そして、式(5)を満たすgのとき、fはgに対して極
小値かつ最小値となるので、fのgに対する偏微分は0
となり、式(6)が成り立つ。 ∂f/∂g=O ・・・(6) 次に式(6)に式(5)を代入してgについて整理する
と、式(7)のようになる。(Equation 2) Then, when g satisfies the expression (5), f has a minimum value and a minimum value with respect to g.
Equation (6) holds. ∂f / ∂g = O (6) Next, equation (7) is rearranged by substituting equation (5) into equation (6).
【0019】[0019]
【数3】 よって、式(7)に従ってgを決定すれば、タップに一
率ゲインgを乗じたと仮定したときのフィルタで構成さ
れる波形と入力ノイズ波形との差の2乗の1周期の和に
対し、その値が最小となるようにすることができる。(Equation 3) Therefore, if g is determined according to equation (7), the sum of one cycle of the square of the difference between the waveform formed by the filter and the input noise waveform when it is assumed that the tap is multiplied by the rate gain g is: That value can be minimized.
【0020】また、AiとBiとの差をeiとすると、
式(8)が成り立つ。 Ai=Bi+ei ・・・(8) これを式(7)に代入して式(9)を得る。仮に、入力
ノイズAiが測定できず、Biとeiしか測定できない
場合でも、式(9)により、ゲインgを決定することが
できるという利点がある。Further, if the difference between Ai and Bi is ei,
Equation (8) holds. Ai = Bi + ei (8) This is substituted into Expression (7) to obtain Expression (9). Even if the input noise Ai cannot be measured and only Bi and ei can be measured, there is an advantage that the gain g can be determined by Expression (9).
【0021】[0021]
【数4】 (Equation 4)
【0022】次に、本発明の第2の実施例について図2
を用いて説明する。図2において、21はパルス生成
器、22は同期式フィルタ、23はフィルタ係数補正手
段、24は周期パルス発生手段、25はフィルタゲイン
補正手段、26は伝達関数Pを有して電気信号を振動出
力に変換するアクチュエータ、27は制御補償フィル
タ、28は伝達関数Pを有するアクチュエータ模擬伝達
関数フィルタ、29はGセンサ等の機械的振動を電気信
号に変換する振動−電気信号変換手段、30は伝達関数
Rを有するアクチュエータ模擬伝達関数フィルタであ
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 2, 21 is a pulse generator, 22 is a synchronous filter, 23 is a filter coefficient correction unit, 24 is a periodic pulse generation unit, 25 is a filter gain correction unit, and 26 has a transfer function P and oscillates an electric signal. An actuator for converting to an output, 27 is a control compensation filter, 28 is an actuator simulated transfer function filter having a transfer function P, 29 is a vibration-electric signal converting means for converting a mechanical vibration of a G sensor or the like into an electric signal, and 30 is a transmission. 9 is an actuator simulated transfer function filter having a function R.
【0023】次に、上記第2の実施例の動作について説
明する。図2において、アクチュエータ模擬伝達関数フ
ィルタ28はアクチュエータ26の伝達特性Pを模擬し
たもので、その内部には、パルス生成器21のパルスの
サンプリング周期にサンプリング変換したインパルス応
答(伝達特性P)が生成される。フィルタ係数補正手段
23は、振動−電気信号変換手段29の出力として得ら
れる入力ノイズとアクチュエータ26の出力との加算誤
差に、アクチュエータ模擬伝達関数28の出力でアクチ
ュエータ26による遅れを補償し、その補償した出力で
同期式フィルタ22のタップ係数を補正する。具体的に
は、時刻k、フィルタのタップ数Nのとき、式(1)で
タップ係数の位置jを決め、時刻kでのm番目タップ係
数をWk(m)、加算誤差をek、アクチュエータ模擬
伝達関数フィルタ28で生成されたインパルス応答をc
(m) (m=1,..,N)、ゲインに相当するステ
ップサイズパラメータをuとすると、フィルタの更新式
は、次式(10)のようになる。 Wk+1(m)=Wk(m)+2*u*ek*c(j−m+1)(m=1 ,...,N) ・・・(10) 例えば、Filtered−Xと呼ばれるアルゴリズム
がこの内容に相当する。このときは制御補償フィルタ2
7の伝達特性Rは、単なる1で構わない。Next, the operation of the second embodiment will be described. In FIG. 2, an actuator simulated transfer function filter 28 simulates a transfer characteristic P of an actuator 26, in which an impulse response (transfer characteristic P) sampled and converted into a pulse sampling period of the pulse generator 21 is generated. Is done. The filter coefficient correction unit 23 compensates for the addition error between the input noise obtained as the output of the vibration-electric signal conversion unit 29 and the output of the actuator 26 by using the output of the actuator simulated transfer function 28 to delay the actuator 26, and compensates for the delay. The tap coefficient of the synchronous filter 22 is corrected with the output. Specifically, at time k and the number of filter taps N, the position j of the tap coefficient is determined by equation (1), the m-th tap coefficient at time k is Wk (m), the addition error is ek, the actuator simulation is performed. The impulse response generated by the transfer function filter 28 is represented by c
(M) (m = 1,..., N), and assuming that a step size parameter corresponding to the gain is u, the filter updating equation is as shown in the following equation (10). Wk + 1 (m) = Wk (m) + 2 * u * ek * c (j−m + 1) (m = 1,..., N) (10) For example, an algorithm called Filtered-X is applied to this content. Equivalent to. In this case, the control compensation filter 2
The transfer characteristic R of 7 may be simply 1.
【0024】また、アクチュエータ模擬伝達関数フィル
タ28で説明したような補正をする代わりに、制御補償
フィルタ27でアクチュエータ26の逆関数(R=1/
P)に相当する伝達関数を構成してもよく(実際は発振
防止のため、R=Y/P,Yは位相補償用の伝達関数と
構成することが多い。)、そのときは、フィルタ係数補
正手段23は、例えば、第1の実施例と同じように式で
同期式フィルタ22を補正すればよい。Instead of performing the correction as described in the actuator simulated transfer function filter 28, the control compensating filter 27 uses the inverse function (R = 1/1) of the actuator 26.
P) may be configured (actually, in order to prevent oscillation, R = Y / P, Y is often configured as a transfer function for phase compensation), in which case the filter coefficient correction is performed. The means 23 may correct the synchronous filter 22 by an equation, for example, in the same manner as in the first embodiment.
【0025】なお、入力波形である周期性ノイズとアク
チュエータ26の出力との加算誤差とアクチュエータ2
6に出力する値は過去一周期分の値を常時記憶してお
く。一方、アクチュエータ26のインパルス応答特性を
あらかじめシステム同定等で測定し、アクチュエータ模
擬伝達関数フィルタ30でFIRフィルタとして実現し
ておく。次に、各サンプリングごとにアクチュエータ2
6に出力する値の過去1周期分のデータとアクチュエー
タ模擬伝達関数フィルタ30との積和を求めることによ
って、アクチュエータ26通過後の出力を推定する。The addition error between the periodic noise as the input waveform and the output of the actuator 26 and the
As the value to be output to 6, a value for one cycle in the past is always stored. On the other hand, the impulse response characteristics of the actuator 26 are measured in advance by system identification or the like, and are realized as an FIR filter by the actuator simulated transfer function filter 30. Next, the actuator 2
The output after passing through the actuator 26 is estimated by calculating the product sum of the data for the past one cycle of the value output to 6 and the actuator simulated transfer function filter 30.
【0026】ここで、周期パルス発生手段24によって
周期性ノイズの周期に1回発生させたパルスが入るごと
に、フィルタゲイン補正手段25は、例えば以下に説明
するアルゴリズムを用い、同期式フィルタ22のNタッ
プに一率ゲインgを乗じたと仮定したときのアクチュエ
ータ26通過後の出力と入力ノイズ波形との差の2乗の
1周期の和が最小となるように、上記ゲインgを決定し
て同期式フィルタ22の各タップに一率に乗じ、新たな
タップ係数とする。Here, every time a pulse generated once in the period of the periodic noise by the periodic pulse generating unit 24 enters, the filter gain correcting unit 25 uses the algorithm described below, for example, The gain g is determined and synchronized so that the sum of one cycle of the square of the difference between the output after passing through the actuator 26 and the input noise waveform when the N taps are multiplied by the linear gain g is minimized. Each tap of the expression filter 22 is multiplied by a factor to obtain a new tap coefficient.
【0027】以下、このアルゴリズムについて説明す
る。離散時刻iでの入力ノイズをAi、フィルタ出力を
Bi、AiとBiとの差をeiとして、入力ノイズをU
iとし、周期性ノイズとアクチュエータ26の出力との
加算誤差を過去一周期分記憶しておき、その値をWi
(i=1,..,N)とする。一方、アクチュエータ2
6のインパルス応答特性をあらかじめシステム同定等で
測定し、アクチュエータ模擬伝達関数フィルタ30でF
IRフィルタとして実現しておく。そして、そのインパ
ルス応答をVi(i=1,..,N)とすると、S(W
i*Vn−i+1)によって、アクチュエータ26通過
後の出力Biを推定することができる。Biが得らる
と、式(9)によりgを決定することができる。Hereinafter, this algorithm will be described. The input noise at discrete time i is denoted by Ai, the filter output is denoted by Bi, and the difference between Ai and Bi is denoted by ei.
i, the addition error of the periodic noise and the output of the actuator 26 is stored for one cycle in the past, and the value is represented by Wi.
(I = 1,..., N). On the other hand, actuator 2
6 is measured in advance by system identification or the like, and F
It is realized as an IR filter. When the impulse response is Vi (i = 1,..., N), S (W
i * Vn-i + 1), the output Bi after passing through the actuator 26 can be estimated. When Bi is obtained, g can be determined by equation (9).
【0028】仮に、入力ノイズAiが測定できず、また
アクチュエータ26の出力Biも測定できず、加算誤差
とアクチュエータ26に出力する値しかわからない場合
でも、アクチュエータ26の出力を推定することによっ
て、アクチュエータ26通過後の出力と入力ノイズ波形
との差の2乗の1周期の和あるいは平均に対し、その和
あるいは平均が最小となるように上記ゲインgを決定す
ることができる。Even if the input noise Ai cannot be measured and the output Bi of the actuator 26 cannot be measured, and only the addition error and the value to be output to the actuator 26 are known, the output of the actuator 26 is estimated by estimating the output of the actuator 26. The gain g can be determined so that the sum or average of the sum or average of one cycle of the square of the difference between the output after passing and the input noise waveform is minimized.
【0029】このように、上記第2の実施例によれば、
入力ノイズの振幅が変化しても、周期的な波形が相似で
ある限り、ゲインの変化に1周期の遅れはあるものの着
実に対応することができるので、周期性ノイズの過渡特
性を向上することができる。また、非周期性ノイズが入
った場合のために、式(2)および式(10)における
ステップサイズパラメータu、すなわち1回のフィルタ
タップ係数更新のゲインを小さく設定しても、上記ゲイ
ンはステップパラメータとは無関係に決定できるので、
収束速度が上げられるという利点もある。As described above, according to the second embodiment,
Even if the amplitude of the input noise changes, as long as the periodic waveforms are similar, there is a one-cycle delay in the gain change, but it can respond steadily, thus improving the transient characteristics of the periodic noise. Can be. Also, even if the step size parameter u in the equations (2) and (10), that is, the gain of one filter tap coefficient update, is set small for the case where aperiodic noise is included, Since it can be determined independently of the parameters,
There is also an advantage that the convergence speed can be increased.
【0030】さらに、入力ノイズに加算されるアクチュ
エータ出力が直接求められない場合でも、アクチュエー
タ出力を推定することによって、ゲインgを決定するこ
とができる。Further, even when the actuator output to be added to the input noise cannot be directly obtained, the gain g can be determined by estimating the actuator output.
【0031】なお、上記第2の実施例では、1周期分の
和をとったが、周期の整数倍でも良いし、周期の影響が
十分無視できるほど十分長い時間の和、あるいは平均値
を小さくするようにしても同様に良好に動作させること
ができる。In the above-described second embodiment, the sum of one cycle is calculated. However, the sum may be an integral multiple of the cycle, or the sum or the average value of a sufficiently long time so that the influence of the cycle may be sufficiently ignored. In this case, it is possible to operate similarly well.
【0032】次に、本発明の第3の実施例について図3
を用いて説明する。図3において、31はパルス生成
器、321 〜32M は同期式フィルタ、331 〜33M
はフィルタ係数補正手段、34は周期パルス発生手段、
35はフィルタゲイン補正手段である。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 3, 31 is a pulse generator, 32 1 to 32 M are synchronous filters, 33 1 to 33 M
Is a filter coefficient correcting means, 34 is a periodic pulse generating means,
35 is a filter gain correction means.
【0033】次に上記第3の実施例の動作について説明
する。本実施例は、上記第1の実施例における同期式フ
ィルタおよびフィルタ係数補正手段をそれぞれM個備
え、消去すべき入力ノイズの数がP個に増えた場合の例
であり、基本的な動作は第1の実施例の説明ですでに述
べた通りであるが、同期式フィルタM個により入力ノイ
ズP個を消去するので、各同期式フィルタ331 〜33
M のゲインGj(j=,...,M)は、フィルタゲイ
ン補正手段35により、同期式フィルタj(j
=,...,M)の各タップに増幅率Gjを乗じた仮定
したときのフィルタ出力と上記入力ノイズの波形との差
の2乗和をP箇所についてとり、そのP個の2乗和の和
が小さくなるように決定される。Next, the operation of the third embodiment will be described. This embodiment is an example in which M synchronous filters and filter coefficient correcting means in the first embodiment are provided, and the number of input noises to be eliminated increases to P. The basic operation is as follows. because it is as already mentioned in the description of the first embodiment, erasing the input noise P number by synchronous filter the M, the synchronous filter 33 to 333
M gain Gj (j =, ..., M ) is the filter gain correction unit 35, synchronous filter j (j
=,. . . , M), the sum of squares of the difference between the filter output and the above-mentioned input noise waveform when the tap is multiplied by the amplification factor Gj is taken at P points, and the sum of the P square sums becomes smaller. Is determined as follows.
【0034】ここで、フィルタゲイン補正手段35で用
いるゲイン決定のアルゴリズムについて説明する。離散
時間iでのk番目の入力ノイズをAk (i)、j番目の
同期式フィルタ32j によるk番目の入力ノイズを消去
する成分をBjk(i)とする。1周期の間に同期式フィ
ルタ32j はNタップ分出力し、j番目の同期式フィル
タ32j のタップに一率ゲインgj を乗じたと仮定した
ときのフィルタの出力波形と入力ノイズ波形との差の2
乗の1周期の和を取り、その和が最小となるように上記
ゲインgを決定すると、次式(11)が成り立つ。Here, the algorithm for determining the gain used in the filter gain correction means 35 will be described. The k-th input noise at discrete time i is A k (i), and the component for eliminating the k-th input noise by the j-th synchronous filter 32 j is B jk (i). 1 synchronous filter 32 j between the period and outputs N taps, the output waveform and the input noise waveform of the filter when it is assumed that multiplied by the Ichiritsu gain g j to the tap of the j-th synchronous filter 32 j Difference 2
When the sum of one cycle of the power is calculated and the gain g is determined so as to minimize the sum, the following equation (11) is established.
【0035】[0035]
【数5】 式(11)を満たすようなgが決定できたなら、そのg
を用いて、1周期ごとに式(12)のようにj番目の同
期式フィルタ32j のタップの値を更新していく。 Wj (i)=Wj (i)*gj (i=1,...,N)・・(12) ここで式(12)の左辺を改めて、fと置くと、次式
(13)のようになる。(Equation 5) If g that satisfies equation (11) can be determined, the g
, The tap value of the j-th synchronous filter 32 j is updated every cycle as shown in Expression (12). W j (i) = W j (i) * g j (i = 1,..., N) (12) When the left side of equation (12) is replaced by f, the following equation (13) is obtained. )become that way.
【0036】[0036]
【数6】 そして、今、a番目の同期式フィルタ32a のゲインg
a を求める。fはga ( a =1,...,M)に対して極
小値かつ最小値となるので、fのga に対する偏微分は
0となり、式(14)が成り立つ。 ∂f/∂ga =0 ・・・(14) 次に式(12)に式(13)を代入すると式(15)の
ようになる。(Equation 6)And now, the a-th synchronous filter 32aGain g
aAsk for. f is ga( a= 1,. . . , M)
Since it is a small value and a minimum value, g of faThe partial derivative to is
0, and equation (14) holds. ∂f / ∂ga= 0 (14) Next, when equation (13) is substituted into equation (12), equation (15)
Become like
【0037】[0037]
【数7】 ここで、各Ak(i)を次式で近似すると、(Equation 7) Here, when each A k (i) is approximated by the following equation,
【0038】[0038]
【数8】 となり、式(16)を式(15)に代入すると、式(1
7)のようになる。(Equation 8) Substituting equation (16) into equation (15) gives equation (1)
It becomes like 7).
【0039】[0039]
【数9】 ここで、ga 以外のgk が1に近いか、あるいは一定値
とすると、ga は次式(18)で求められる。(Equation 9) Here, if g k other than g a is close to 1 or a constant value, g a is obtained by the following equation (18).
【0040】[0040]
【数10】 よって、式(18)に従ってga を決定すれば、a 番目
の同期式フィルタ2のタップに一率ゲインga を乗じる
ことによって、同期式フィルタ32a の出力波形と入力
ノイズ波形との差の2乗の1周期の和が最小となるよう
にすることができる。 また、ga 以外のgk が1から
大きく離れたときには、例えば次式(19)のように規
格化する場合も有り得る。 gk =1+(gk −1)/M (k=1,...,M)・・・(19)(Equation 10) Therefore, if g a is determined according to equation (18), the tap of the a-th synchronous filter 2 is multiplied by the percentage gain g a to obtain the difference between the output waveform of the synchronous filter 32 a and the input noise waveform. The sum of one square cycle can be minimized. Further, when g k other than g a is largely apart from 1, there may be a case where normalization is performed, for example, as in the following equation (19). g k = 1 + (g k −1) / M (k = 1,..., M) (19)
【0041】[0041]
【発明の効果】以上のように、本発明は、外乱の影響が
なるべく少なくなるように同期式フィルタのステップパ
ラメータのゲインを小さくしても、周期性ノイズのゲイ
ン変動に迅速に対応でき、過渡特性を向上させることが
できるという効果を有する。特に、伝達特性Pを有し、
同期式フィルタの出力を振動出力に変換するアクチュエ
ータと、入力ノイズとアクチュエータ出力との加算誤差
を電気信号に変換する振動−電気信号変換手段と、アク
チュエータによる遅れを補償した振動−電気信号変換手
段の出力に基づき同期式フィルタのタップ係数を補正す
るフィルタ係数補正手段と、各サンプリングごとにアク
チュエータに出力する値の過去1周期分のデータとの積
和を求めてアクチュエータ通過後の出力を推定するアク
チュエータ模擬伝達関数フィルタと、入力ノイズの1周
期に1回のパルスが入力されるごとに、同期式フィルタ
の各タップに所定の増幅率を乗じたと仮定したときのア
クチュエータ通過後の出力と入力ノイズとの差の2乗和
をとり、その2乗和が小さくなるように同期式フィルタ
の増幅率を決定するフィルタゲイン補正手段とを備える
ことにより、外乱の影響が少なく、周期性ノイズに対す
る過渡特性の優れた同期式フィルタ装置を実現すること
ができる。 As described above, according to the present invention, even if the gain of the step parameter of the synchronous filter is reduced so that the influence of disturbance is reduced as much as possible, it is possible to quickly cope with the gain fluctuation of the periodic noise, There is an effect that characteristics can be improved. In particular, it has a transfer characteristic P,
Actuator that converts the output of a synchronous filter into a vibration output
Error between input data, input noise and actuator output
A vibration-electric signal conversion means for converting
Vibration-to-electrical signal converter compensated for delay caused by tutor
Compensates tap coefficients of synchronous filter based on output of stage
Filter coefficient correction means and an
The product of the value output to the tutor and the data for the past one cycle
To obtain the sum and estimate the output after passing through the actuator.
Tutor simulated transfer function filter and one round of input noise
Each time a pulse is input, a synchronous filter
When taps are multiplied by a predetermined amplification factor.
Sum of squares of difference between output and input noise after passing through actuator
And a synchronous filter so that the sum of squares becomes smaller.
Filter gain correction means for determining the amplification factor of
Therefore, the influence of disturbance is small and periodic noise
To realize a synchronous filter device with excellent transient characteristics
Can be.
【図1】本発明の第1の実施例における同期式フィルタ
装置の概略ブロック図FIG. 1 is a schematic block diagram of a synchronous filter device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施例における同期式フィルタ
装置の概略ブロック図FIG. 2 is a schematic block diagram of a synchronous filter device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施例における同期式フィルタ
装置の概略ブロック図FIG. 3 is a schematic block diagram of a synchronous filter device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】従来の同期式フィルタ装置の概略ブロック図FIG. 4 is a schematic block diagram of a conventional synchronous filter device.
11、21、31 パルス生成器 12、22、32 同期式フィルタ 13、23、33 フィルタ係数補正手段 14、24、34 周期パルス発生手段 15、25、35 フィルタゲイン補正手段 26 アクチュエータ 27 制御補償フィルタ 28 アクチュエータ模擬伝達関数フィルタ 29 振動−電気信号変換手段 30 アクチュエータ模擬伝達関数フィルタ 11, 21, 31 Pulse generators 12, 22, 32 Synchronous filters 13, 23, 33 Filter coefficient correction means 14, 24, 34 Periodic pulse generation means 15, 25, 35 Filter gain correction means 26 Actuator 27 Control compensation filter 28 Actuator simulated transfer function filter 29 Vibration-electric signal conversion means 30 Actuator simulated transfer function filter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 田 毅 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番 1号 松下通信工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−238707(JP,A) 特開 平2−207170(JP,A) 特開 昭59−174013(JP,A) 特開 平6−110469(JP,A) 特開 平6−149269(JP,A) 特開 平6−204801(JP,A) 特表 平4−500144(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03H 17/00 - 21/00 G10K 11/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Takeshi Okada 4-3-1 Tsunashima Higashi, Kohoku-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Matsushita Communication Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-2-238707 (JP, A JP-A-2-207170 (JP, A) JP-A-59-174013 (JP, A) JP-A-6-110469 (JP, A) JP-A-6-149269 (JP, A) JP-A-6-149269 204801 (JP, A) Special Table Hei 4-500144 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H03H 17/00-21/00 G10K 11/16
Claims (4)
してサンプリング可能なパルスを発生するパルス発生器
と、前記パルスに同期してN個のタップを順に出力し、
伝達特性Pの要素を通過させた後、入力ノイズの周期性
成分を消去する同期式フィルタと、伝達特性Pを有し、
前記同期式フィルタの出力を振動出力に変換するアクチ
ュエータと、入力ノイズと前記アクチュエータ出力との
加算誤差を電気信号に変換する振動−電気信号変換手段
と、前記アクチュエータによる遅れを補償した前記振動
−電気信号変換手段の出力に基づき前記同期式フィルタ
のタップ係数を補正するフィルタ係数補正手段と、各サ
ンプリングごとに前記アクチュエータに出力する値の過
去1周期分のデータとの積和を求めて前記アクチュエー
タ通過後の出力を推定するアクチュエータ模擬伝達関数
フィルタと、入力ノイズの1周期に1回のパルスが入力
されるごとに、前記同期式フィルタの各タップに所定の
増幅率を乗じたと仮定したときの前記アクチュエータ通
過後の出力と入力ノイズとの差の2乗和をとり、その2
乗和が小さくなるように前記同期式フィルタの増輻率を
決定するフィルタゲイン補正手段とを備えた同期式フィ
ルタ装置。1. The period of a periodic component of input noise is divided into N.
Pulse generator that generates pulses that can be sampled
And sequentially outputs N taps in synchronization with the pulse,
After passing through the element of the transfer characteristic P, the periodicity of the input noise
A synchronous filter for eliminating components, and a transfer characteristic P,
An act of converting the output of the synchronous filter into a vibration output
Between the input noise and the output of the actuator.
Vibration-electric signal conversion means for converting the addition error into an electric signal
And the vibration compensated for the delay by the actuator
The synchronous filter based on the output of the electrical signal conversion means;
Filter coefficient correction means for correcting tap coefficients of
Exceeding the value output to the actuator for each sampling
The product sum with the data for the last cycle is calculated
Actuator transfer function for estimating output after passing through
Filter and one pulse input per cycle of input noise
Each time the tap of the synchronous filter
Actuator passage assuming multiplication by amplification factor
Calculate the sum of squares of the difference between the output after and the input noise.
The gain of the synchronous filter is increased so that the sum of squares becomes smaller.
A synchronous filter device comprising: a filter gain correcting means for determining the gain .
めに、パルス生成器のパルスのサンプリング周期にサン
プリング変換したインパルス応答を生成するアクチュエ
ータ模擬伝達関数フィルタを備えた請求項1記載の同期
式フィルタ装置。2. A method for compensating a delay caused by an actuator.
The sampling period of the pulse of the pulse generator.
Actuator that generates the impulse response after the pulling transformation
The synchronous filter device according to claim 1 , further comprising a data simulated transfer function filter .
めに、アクチュエータの逆関数に相当する伝達関数を構
成する制御補償フィルタを備えた請求項1記載の同期式
フィルタ装置。3. A method for compensating for a delay caused by an actuator.
For this purpose, a transfer function equivalent to the inverse function of the actuator is constructed.
The synchronous filter device according to claim 1, further comprising a control compensation filter to be formed .
去m時間の出力か、あるいは制御補償フィルタの過去m
時間の出力をQ=(Qm,Qm−1,..,Q1)と
し、さらに伝達特性Pと同じかあるいはそれに近似した
特性をmタップのFIRフィルタP′=(P1,P
2,..,Pm−1)で構成したときに、QとP′との
積和vでP後の出力Vi′を推定し、そのVi′と、入
力ノイズUiと真のP出力Viとの差Eiから、1周期
あるいはn周期分の和をS( )で表し たときに、S
((Ei*v′i)/(V′i*V′i)+1)がフィ
ルタの増輻率であることを特徴とする請求項1から3の
いずれかに記載の同期式フィルタ装置。4. At a discrete time i, the tap value of the filter exceeds
Output of last m time or past m of control compensation filter
The output of time is Q = (Qm, Qm-1,..., Q1)
And the same or similar to the transfer characteristic P
FIR filter P '= (P1, P
2,. . , Pm-1), the Q and P '
The output Vi ′ after P is estimated by the sum of products v, and the output Vi ′ and the input
From the difference Ei between the force noise Ui and the true P output Vi, one cycle
Alternatively , when the sum of n cycles is represented by S (),
((Ei * v'i) / (V'i * V'i) +1)
4. The method according to claim 1, wherein the rate of increase in
The synchronous filter device according to any one of the above .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4310444A JP2929565B2 (en) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | Synchronous filter device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4310444A JP2929565B2 (en) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | Synchronous filter device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06209232A JPH06209232A (en) | 1994-07-26 |
| JP2929565B2 true JP2929565B2 (en) | 1999-08-03 |
Family
ID=18005325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4310444A Expired - Fee Related JP2929565B2 (en) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | Synchronous filter device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2929565B2 (en) |
-
1992
- 1992-11-19 JP JP4310444A patent/JP2929565B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06209232A (en) | 1994-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kuo et al. | Nonlinear adaptive bilinear filters for active noise control systems | |
| US5691893A (en) | Adaptive control system | |
| JP3444877B2 (en) | Digital virtual earth active erase system | |
| US8817998B2 (en) | Active vibratory noise control apparatus | |
| JP3305719B2 (en) | Method and apparatus for online system identification | |
| JP3196390B2 (en) | Parameter identifier | |
| US20140164459A1 (en) | System and method for processing a signal with a filter employing fir and iir elements | |
| US5426704A (en) | Noise reducing apparatus | |
| JP3416234B2 (en) | Noise reduction device | |
| EP1971901B1 (en) | Enhanced feedback for plant control | |
| JPH11168792A (en) | Sound field controller | |
| JP2929565B2 (en) | Synchronous filter device | |
| JP3646809B2 (en) | Time domain adaptive control system | |
| JP3579898B2 (en) | Vehicle vibration control device and vibration control method | |
| Miljkovic | Simple secondary path modeling for active noise control using waveform synthesis | |
| JP3697702B2 (en) | Vehicle vibration control apparatus and vibration control method | |
| JP5686752B2 (en) | Inverse filter circuit | |
| JP3419866B2 (en) | Noise reduction device | |
| JPH06266370A (en) | Noise cancellation system | |
| JP3442637B2 (en) | Vibration reduction method | |
| JPH04358712A (en) | Adaptive control device and adaptive type active silencing device | |
| KR100437899B1 (en) | Digital wireless channel simulator, specially concerned with reducing the number of tabs of a filter by using a cosine filter interpolator | |
| JPH07162987A (en) | Noise reduction device | |
| JPH0635487A (en) | Noise reducing device | |
| JPH05243911A (en) | Signal processing system by neural network driven cycle type digital filter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |