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JP3636772B2 - Fuzzy noise canceler - Google Patents
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JP3636772B2 JP14993895A JP14993895A JP3636772B2 JP 3636772 B2 JP3636772 B2 JP 3636772B2 JP 14993895 A JP14993895 A JP 14993895A JP 14993895 A JP14993895 A JP 14993895A JP 3636772 B2 JP3636772 B2 JP 3636772B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は,ファジィ推論することにより能動的にノイズを消去するファジィノイズ消去装置に関する。
【0002】
能動騒音制御装置,制振制御システム,画像処理システム,音声処理システム等の信号処理システムのノイズをファジィ理論を応用して能動的に消去するものである。
【0003】
【従来の技術】
図5は従来の能動ノイズ消去装置の系を表すものであり,入力信号Xj が伝播する系(未知系)の伝達関数を推定し,適応フィルタにより能動的にノイズ消去信号を発生して未知系の出力信号に印加し,ノイズ消去を行う系を表している。
【0004】
図5において,
110は未知系であって,入力信号Xj を伝達するものである。
111は加算部であって,未知系110の出力gj にノイズNj (外乱)を加算するものである。
【0005】
112は加算部であって,ノイズを含む信号にノイズ消去信号Gj を加算するものである。
113は適応フィルタであって,入力Xj と出力Ej をもとに最適なノイズ消去信号を生成するものである。
【0006】
114は適応フィルタの最適係数算出部であって,NLMS法により最適係数を算出するものである。
図5の構成の動作を説明する。
【0007】
入力信号Xj は未知系110を伝播し,出力gj を出力する。未知系110の出力gj は加算部111でノイズNj を加えられ加算部112でノイズ消去信号Gj を印加し,gj とGj との差をとるものである。ノイズ消去信号を印加された誤差Ej は最適係数算出部114に入力され,最適係数算出部114はノイズ消去に最適な適応フィルタの係数を算出する。適応フィルタ113は最適係数算出部114の算出した最適係数により,入力信号Xj を基にノイズ消去信号Gj を発生する。但し,図5では音響帰還系は省略されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来の能動ノイズ消去装置は,適応フィルタをFIRフィルタにより構成し,誤差信号(出力)を一義的なスカラー量で制御しているので柔軟性をもって適応制御することができなかった。また,DSP等を使用して構成するので回路規模が大きくなり,特に,伝達系の周波数応答が長くなるとデジタルFIRフィルタのタップ数が多くなり処理速度が遅延する難点があった。
【0009】
本発明は,DSP等の適応フィルタを使用することなく簡単な構成で,能動的にノイズ消去を行うことのできるファジィノイズ消去装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のファジィノイズ消去装置は,伝達関数が未知の未知系の出力にノイズ消去信号を印加することにより,ノイズを消去するノイズ消去装置であって,未知系の入力信号を時系列的に等間隔の区間に区切ってサンプリングする手段と,その区間毎のサンプリングデータに対応してメンバシップ関数を定め,メンバシップ関数の更新をサンプリング毎に繰り返すものであって,未知系の出力とノイズ消去信号との誤差について,サンプリング周期において前のサンプリング周期の誤差をもとに正規化最小自乗法により各サンプリング区間における誤差が最小化されるように能動的にメンバシップ関数を更新する手段と,入力信号とメンバシップ関数とによりファジィ推論をして,未知系の伝達関数を推定し,能動的に最適ノイズ消去信号を生成するファジィ適応フィルタとを有するようにした。
【0011】
図1は本発明の基本構成を示す図である。
図1において,
1は未知系である。
【0012】
2はサンプリング部である。
3はファジィ適応フィルタである。
4は,加算部であって,ファジィ適応フィルタ3の出力するノイズ消去信号Gj を未知系の信号出力に加え,未知系の出力gj との差をとるものである。
【0013】
ファジィ適応フィルタ3において,
11は脱ファジィ化部である。
12はファジィ推論部である。
【0014】
14はグレード演算部であって,入力サンプリング値Xj をサポートとしてメンバシップ関数によりグレードを求めるものである。
15はメンバシップ関数保持部であって,メンバシップ関数を保持するものである。
【0015】
16はメンバシップ関数更新部であって,メンバシップ関数の更新を行うものである。メンバシップ関数の更新は,例えば最小自乗法等に基づいてなされ,μS,j+1=μS,j +KXj (gj −Gj )/ΣXj 2 に従う。但し,sは入力信号の時系列のn個のサンプリングデータをN等分した区間を表す。Σは区間sにおける各jについての和である。
【0016】
17は,旧グレード保持部であって,グレード演算部14の演算したグレードを旧グレード(μj )として保持するものである。
18は誤差演算部である。誤差を入力し,例えばNLMS法によりメンバシップ関数を更新するために必要な最適値を求めるもので,各区間毎にKXj (gj −Gj )/ΣXj 2 を演算するものである。以後,KXj (gj −Gj )/ΣXj 2 =βとし,区間SのβをβS であらわす。
【0017】
【作用】
図2を参照して図1の本発明の基本構成の動作を説明する。
図2 (a)は入力信号のサンプリングXj の時系列データ{Xj }を示し,S1 ,S2 ,・・・,SN は入力サンプリング列Xj を所定の周期で区切った区間であり,それぞれの区間にメンバシップ関数が割り当てられるものである。例えば,S1 はメンバシップ関数M1 ,S2 はメンバシップ関数M2 ,SN はメンバシップ関数MN を割り当てる。
【0018】
図2 (b)はメンバシップ関数(M1 ,M2 ,・・・,MN )であって,それぞれ入力サンプリング区間に割り当てられるものである。例えば,MIN−MAX法でファジィ推論する場合,各区間のサンプリング値をサポートとしてグレードを求め,その最小値を推論に採用する。図2 (b)において,μ1 ,μ2 ,・・・,μN はそのようにして求めたグレードの最小値である。即ち,μ1 は区間S1 のサンプリングデータに対してメンバシップ関数M1 を適用した場合のグレードの最小値である。図2 (b)の場合,S1 の区間のグレードの最小値はサポートV2 (j=2のサンプリング値に対応する)のグレードである。μ2 は区間S2 のサンプリングデータに対してメンバシップ関数M2 を適用した場合のグレードの最小値である。μN は区間SN のサンプリングデータに対してメンバシップ関数MN を適用した場合のグレードの最小値である。
【0019】
図2 (c)はそのようにして得た推論結果である。
図2 (d)は図2 (c)の推論結果を統合したものである。Gj は統合結果の重心である。
【0020】
図2 (a)のサンプリング信号の入力列{Xj }が時刻tj におけるものとする。グレード演算部14は,図2 (b)に示すように区間毎のメンバシップ関数(M1 ,M2 ,・・・,MN )と入力信号Xj に基づいて区間毎の各Xj (j=0〜4)のグレードを求める。求めたグレードは旧グレード保持部17に保持する。
【0021】
ファジィ推論部12は区間毎のグレードに基づいて,例えばその最小値により区間毎にファジィ推論する(図2 (c)参照)。脱ファジィ化部11は各区間の推論結果を統合し,例えば重心によりGj を求めて出力する。
【0022】
一方,誤差演算部18は誤差Ej を基にβ(=KXj (gj −Gj )/ΣXj 2 )を求める。Σは各区間におけるjについての和である。即ち,区間S1 におけるj=0〜4について,βを求め,同様に区間S2 ,・・・,SN についてβ2 ,・・・,βN を求める。そして,メンバシップ関数更新部16は誤差演算部18の求めた,各区間毎のβS および旧グレードとにより,μS,j+1 =μS,j +βS によりメンバシップ関数はメンバシップ関数保持部15に保持する。
【0023】
次の時刻tj+1 で入力サンプリング列{Xj+1 }に基づいて上記の演算を行い,時刻tj+1 におけるノイズ消去信号Gj+1 を求めて出力する。
本発明によれば,DSP等の適応フィルタを使用することなく簡単な構成で,柔軟に能動的にノイズ消去を行うことのできるノイズ消去装置を提供することができる。
【0024】
【実施例】
図3は本発明の実施例である。
図3において,
21は未知系であって,入力信号を伝達するものである。
【0025】
22はサンプリングパルスジェネレータであって,入力信号をサンプリングするものである。
23は乗算部であって,サンプリングパルスジェネレータ22のパルスと入力信号を乗算してサンプリング入力信号Xj を生成するものである。
【0026】
24は加算部であって,未知系の出力にノイズNj を加算するものである。
25は加算部であって,ノイズを含む未知系の出力にノイズ消去信号Gj を加算するものである。
【0027】
26はファジィ適応フィルタである。
27は白色雑音源(M−seq)である。
ファジィ適応フィルタ26において,
34はファジィ推論部である。
【0028】
34’は最小値判定部であって,それぞれの区間におけるグレードの最小値を求めるものである。
35は脱ファジィ化部である。
【0029】
35’は重心演算部であって,各区間のファジィ推論の結果を統合して重心を求めるものである。
36はメンバシップ関数更新部であり,μS,j+1=μS,j +KXj (gj −Gj )/ΣXj 2 に従って,メンバシップ関数を更新するものである。sは区間を表し,Σは各区間でのjの和をとることを表し,例えば,j=J+1〜(n+1)Jの各離散区間における加算平均をとる。
【0030】
37は誤差演算部であり,NLMSで最適フィルタ係数を求める場合に必要なβ(=KXj (gj −Gj )/ΣXj 2 )を求めるものである。
38はK保持部であって,ステップゲインKを保持するものである。
【0031】
39はグレード演算部である。
40はメンバシップ関数保持部40である。
41は旧グレード保持部である。
【0032】
図4は本発明の実施例の動作説明図である。
図4 (a)は入力信号のサンプリングデータの時系列信号を表し,サンプリング時間間隔は250μs,であり,125μs毎(5サンプリング毎)に時間を区切ったものである。t1 ,t2 ,・・・t8 は時間の区切であり,それぞれの時間の区切りをS1 ,S2 ,S3 ,・・・,S8 とする。図4 (a)は100Hzの信号のサンプリングを表す。
【0033】
図4 (b)は,各時間の区切りにおけるメンバシップ関数を表す。M1 はS1 におけるメンバシップ関数,M2 はS2 におけるメンバシップ関数,M3 はS3 におけるメンバシップ関数,M8 はS8 におけるメンバシップ関数である。各メンバシップ関数の横軸(サポート)はそれぞれの区間におけるサンプリング値である。M1 において,a0 ,a1 ,a2 ,a3 ,a4 は,それぞれj=0,1,2,3,4におけるサンプリング値であり,それぞれのグレードはμ1,0 ,μ1,1 ,μ1,2 ,μ1,3 ,μ1,4 である。同様に,M2 において,b0 ,b1 ,b2 ,b3 ,b4 はそれぞれ,j=5,6,7,8,9におけるサンプリング値であり,それぞれのグレードはμ2,0 ,μ2,1 ,μ2,2 ,μ2,3 ,μ2,4 である。M3 において,d0 ,d1 ,d2 ,d3 ,d4 は,それぞれj=10,11,12,13,14におけるサンプリング値であり,それそれのグレードはμ3,0 ,μ3,1 ,μ3,2 ,μ3,3 ,μ3,4 である。M8 において,h0 ,h1 ,h2 ,h3 ,h4 は,それぞれj=35,36,37,38,39におけるサンプリング値であり,それぞれのグレードはμ8,0 ,μ8,1 ,μ8,2 ,μ8,3 ,μ8,4 である。
【0034】
ファジィ推論部34において最小値判定部34’は各区間におけるグレードの最小値を求める。区間S1 ,S2 ,S3 ,S4 ,・・・,S8 におけるグレードの最小値をμ1 ,μ2 ,μ3 ,・・・,μ8 とする。図4 (c)は図4 (b)に各メンバシップ関数とサポート(サンプリングデータの区間における平均値とのMAXをとることによりファジィ推論をした結果である。
【0035】
上記において,メンバシップ関数の更新は,
μs,(j+1) =μs,j +βS (βS は区間SにおけるKXj (gj −Gj )/ΣXj 2 )である。
【0036】
重心Gj は次の式で算出する。
【0037】
【数1】

Figure 0003636772
【0038】
図4を参照して,図3の実施例の動作を説明する。
サンプリングパルスジェネレータ22のサンプリングのタイミングに従って入力信号をサンプリングし入力信号の時系列データ{Xj }を生成する。グレード演算部39は各サンプリングXj のグレードを求める(図4 (b)参照)。求めたグレードは,旧グレード保持部41に保持する。また,ファジィ推論部34は各区間のグレードの最小値を求めファジィ推論する(図4 (c)参照)。脱ファジィ化部35において重心演算部35’は各推論結果を統合し,重心を求めGj として出力する。
【0039】
誤差演算部37は誤差Ej を入力して,各区間のβS を求める。メンバシップ関数更新部36は次の時刻の入力サンプリング列{XJ+1 },Ej とβS とにより最適メンバシップ関数を演算する。時刻jのとき区間Sのメンバシップ関数をμS,j としたとき, 時刻j+1のμS,j+1 =μS,j +βS である。但し,βS は区間sのK(gj −Gj )/ΣXj 2 である。
【0040】
図3の構成において,白色雑音源27はシステムを立ち上げるとき,白色雑音を未知系に加え,周波数応答特性を求めるために使用される。
【0041】
【発明の効果】
本発明によれば,DSP等の適応フィルタを使用することなく簡単な構成で,柔軟に能動的にノイズ消去を行うことのできるノイズ消去装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本構成を示す図である。
【図2】本発明の基本構成の説明図である。
【図3】本発明の実施例を示す図である。
【図4】本発明の実施例の説明図である。
【図5】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
1:未知系
2:サンプリング部
3:ファジィ適応フィルタ
4:加算部
11:脱ファジィ化部
12:ファジィ推論部
14:グレード演算部
15:メンバシップ関数保持部
16:メンバシップ関数更新部
17:旧グレード保持部
18:誤差演算部[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a fuzzy noise canceling apparatus that actively cancels noise by fuzzy inference.
[0002]
It actively eliminates noise in signal processing systems such as active noise control devices, vibration control systems, image processing systems, and voice processing systems by applying fuzzy theory.
[0003]
[Prior art]
FIG. 5 shows a system of a conventional active noise canceling apparatus. The transfer function of a system (unknown system) through which an input signal X j propagates is estimated, and a noise canceling signal is actively generated by an adaptive filter to be unknown. This represents a system that applies noise to the output signal of the system and eliminates noise.
[0004]
In FIG.
Reference numeral 110 denotes an unknown system that transmits the input signal X j .
An adder 111 adds noise N j (disturbance) to the output g j of the unknown system 110.
[0005]
Reference numeral 112 denotes an adder that adds the noise cancellation signal G j to a signal including noise.
Reference numeral 113 denotes an adaptive filter that generates an optimum noise cancellation signal based on the input X j and the output E j .
[0006]
Reference numeral 114 denotes an optimum coefficient calculation unit for the adaptive filter, which calculates the optimum coefficient by the NLMS method.
The operation of the configuration of FIG. 5 will be described.
[0007]
The input signal X j propagates through the unknown system 110 and outputs an output g j . The output g j of the unknown system 110 is obtained by adding the noise N j by the adder 111 and applying the noise cancellation signal G j by the adder 112 and taking the difference between g j and G j . The error E j to which the noise cancellation signal is applied is input to the optimum coefficient calculation unit 114, and the optimum coefficient calculation unit 114 calculates the coefficient of the adaptive filter that is optimal for noise cancellation. The adaptive filter 113 generates a noise cancellation signal G j based on the input signal X j by the optimum coefficient calculated by the optimum coefficient calculation unit 114. However, the acoustic feedback system is omitted in FIG.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional active noise canceller, the adaptive filter is constituted by an FIR filter, and the error signal (output) is controlled by a unique scalar quantity, so that adaptive control cannot be performed with flexibility. Further, since the circuit is configured using a DSP or the like, the circuit scale is increased. In particular, when the frequency response of the transmission system is increased, the number of taps of the digital FIR filter is increased and the processing speed is delayed.
[0009]
It is an object of the present invention to provide a fuzzy noise canceling apparatus capable of actively performing noise canceling with a simple configuration without using an adaptive filter such as a DSP.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The fuzzy noise canceling apparatus of the present invention is a noise canceling apparatus that cancels noise by applying a noise canceling signal to the output of an unknown system whose transfer function is unknown. A means for sampling by dividing into intervals, and a membership function corresponding to the sampling data for each interval are determined, and updating of the membership function is repeated for each sampling. A means for actively updating the membership function so that the error in each sampling interval is minimized by the normalized least square method based on the error of the previous sampling period in the sampling period, and the input signal And the membership function to estimate the transfer function of the unknown system and actively generate the optimal noise cancellation signal. And to have a fuzzy adaptive filter formed.
[0011]
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of the present invention.
In FIG.
1 is an unknown system.
[0012]
Reference numeral 2 denotes a sampling unit.
Reference numeral 3 denotes a fuzzy adaptive filter.
Reference numeral 4 denotes an adder that adds the noise cancellation signal G j output from the fuzzy adaptive filter 3 to the unknown signal output and takes the difference from the unknown output g j .
[0013]
In the fuzzy adaptive filter 3,
Reference numeral 11 denotes a defuzzification unit.
Reference numeral 12 denotes a fuzzy reasoning unit.
[0014]
Reference numeral 14 denotes a grade calculation unit for obtaining a grade by a membership function with the input sampling value X j as a support.
A membership function holding unit 15 holds a membership function.
[0015]
Reference numeral 16 denotes a membership function update unit for updating the membership function. The membership function is updated based on, for example, the method of least squares and follows μ S, j + 1 = μ S, j + KX j (g j −G j ) / ΣX j 2 . Here, s represents a section obtained by equally dividing time-series n sampling data of the input signal into N equal parts. Σ is the sum for each j in the interval s.
[0016]
Reference numeral 17 denotes an old grade holding unit which holds the grade calculated by the grade calculating unit 14 as an old grade (μ j ).
Reference numeral 18 denotes an error calculation unit. An error is input, and an optimum value necessary for updating the membership function by, for example, the NLMS method is obtained, and KX j (g j −G j ) / ΣX j 2 is calculated for each section. Hereinafter, KX j (g j −G j ) / ΣX j 2 = β, and β in the section S is represented by β S.
[0017]
[Action]
The operation of the basic configuration of the present invention shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 2A shows time series data {X j } of the sampling X j of the input signal, and S 1 , S 2 ,..., S N are sections obtained by dividing the input sampling sequence X j at a predetermined period. Yes, membership functions are assigned to each section. For example, S 1 is a membership function M 1 , S 2 is a membership function M 2 , and S N is a membership function M N.
[0018]
FIG. 2B shows membership functions (M 1 , M 2 ,..., M N ), which are assigned to the input sampling intervals. For example, when fuzzy inference is performed by the MIN-MAX method, a grade is obtained using the sampling value of each section as a support, and the minimum value is adopted for inference. In FIG. 2 (b), μ 1 , μ 2 ,..., Μ N are the minimum values of the grades thus determined. That is, μ 1 is the minimum grade value when the membership function M 1 is applied to the sampling data in the section S 1 . In the case of FIG. 2 (b), the minimum value of the grade in the section of S 1 is the grade of support V 2 (corresponding to the sampling value of j = 2). μ 2 is the minimum value of the grade when the membership function M 2 is applied to the sampling data in the section S 2 . μ N is the minimum value of the grade when the membership function M N is applied to the sampling data in the section S N.
[0019]
Fig. 2 (c) shows the inference results obtained in this way.
Fig. 2 (d) is an integration of the inference results of Fig. 2 (c). G j is the center of gravity of the integration result.
[0020]
Assume that the input sequence {X j } of the sampling signal in FIG. 2A is at time t j . As shown in FIG. 2 (b), the grade calculating unit 14 determines each X j (for each section based on the membership function (M 1 , M 2 ,..., M N ) for each section and the input signal X j. The grade of j = 0-4) is obtained. The obtained grade is held in the old grade holding unit 17.
[0021]
The fuzzy reasoning unit 12 performs fuzzy reasoning for each section based on, for example, the minimum value based on the grade for each section (see FIG. 2C). The defuzzification unit 11 integrates the inference results of each section, and obtains and outputs G j from the center of gravity, for example.
[0022]
On the other hand, the error calculation unit 18 obtains β (= KX j (g j −G j ) / ΣX j 2 ) based on the error E j . Σ is the sum for j in each interval. That is, for j = 0 to 4 in the section S 1, obtains a beta, similarly section S 2, · · ·, for S N beta 2, · · ·, seek beta N. Then, the membership function updating unit 16 obtains the membership function by μ S, j + 1 = μ S, j + β S according to β S and old grade for each section obtained by the error calculation unit 18. It is held by the holding unit 15.
[0023]
Based on the input sampling sequence at the next time t j + 1 {X j + 1} performs the operation described above, obtains and outputs the noise cancellation signal G j + 1 at time t j + 1.
According to the present invention, it is possible to provide a noise canceling apparatus that can perform noise canceling flexibly and actively with a simple configuration without using an adaptive filter such as a DSP.
[0024]
【Example】
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention.
In FIG.
21 is an unknown system that transmits an input signal.
[0025]
A sampling pulse generator 22 samples the input signal.
A multiplication unit 23 multiplies the pulse of the sampling pulse generator 22 and the input signal to generate a sampling input signal Xj .
[0026]
An adder 24 adds noise Nj to the output of the unknown system.
An adder 25 adds a noise cancellation signal G j to an unknown output including noise.
[0027]
Reference numeral 26 denotes a fuzzy adaptive filter.
Reference numeral 27 denotes a white noise source (M-seq).
In the fuzzy adaptive filter 26,
Reference numeral 34 denotes a fuzzy reasoning unit.
[0028]
Reference numeral 34 'denotes a minimum value judging unit for obtaining the minimum value of the grade in each section.
Reference numeral 35 denotes a defuzzification unit.
[0029]
Reference numeral 35 'denotes a center of gravity calculation unit for obtaining the center of gravity by integrating the results of fuzzy inference of each section.
Reference numeral 36 denotes a membership function update unit which updates the membership function according to μ S, j + 1 = μ S, j + KX j (g j −G j ) / ΣX j 2 . s represents a section, and Σ represents the sum of j in each section. For example, an average of each discrete section of j = J + 1 to (n + 1) J is taken.
[0030]
An error calculation unit 37 calculates β (= KX j (g j −G j ) / ΣX j 2 ) necessary for obtaining an optimum filter coefficient by NLMS.
Reference numeral 38 denotes a K holding unit which holds a step gain K.
[0031]
Reference numeral 39 denotes a grade calculation unit.
Reference numeral 40 denotes a membership function holding unit 40.
Reference numeral 41 denotes an old grade holding unit.
[0032]
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the present invention.
FIG. 4A shows a time-series signal of sampling data of the input signal, the sampling time interval is 250 μs, and the time is divided every 125 μs (every 5 samplings). t 1, t 2, ··· t 8 is separated in time, the separator of each time S 1, S 2, S 3 , ···, and S 8. FIG. 4 (a) represents 100 Hz signal sampling.
[0033]
Figure 4 (b) shows the membership function at each time interval. M 1 is a membership function in S 1 , M 2 is a membership function in S 2 , M 3 is a membership function in S 3 , and M 8 is a membership function in S 8 . The horizontal axis (support) of each membership function is a sampling value in each section. In M 1 , a 0 , a 1 , a 2 , a 3 , and a 4 are sampling values at j = 0 , 1 , 2 , 3 , and 4 , respectively, and the grades are μ 1,0 , μ 1, 1 , μ 1,2 , μ 1,3 , μ 1,4 . Similarly, in M 2 , b 0 , b 1 , b 2 , b 3 , and b 4 are sampling values at j = 5, 6, 7, 8, and 9, respectively, and each grade is μ 2,0 , μ 2,1 , μ 2,2 , μ 2,3 , μ 2,4 . In M 3 , d 0 , d 1 , d 2 , d 3 , and d 4 are sampling values at j = 10, 11, 12, 13, and 14, respectively, and their grades are μ 3,0 , μ 3. , 1 , μ 3,2 , μ 3,3 , μ 3,4 . In M 8 , h 0 , h 1 , h 2 , h 3 , and h 4 are sampling values at j = 35, 36, 37, 38, and 39 , and the grades are μ 8,0 , μ 8, respectively . 1, μ 8,2, μ 8,3, it is μ 8,4.
[0034]
In the fuzzy inference unit 34, the minimum value determination unit 34 ′ obtains the minimum value of the grade in each section. Section S 1, S 2, S 3 , S 4, ···, the minimum grade in S 8 μ 1, μ 2, μ 3, ···, and mu 8. FIG. 4 (c) shows the result of fuzzy inference by taking MAX of each membership function and support (average value in sampling data interval) in FIG. 4 (b).
[0035]
In the above, the membership function update is
μs, (j + 1) = μs, j + β SS is KX j (g j −G j ) / ΣX j 2 in section S).
[0036]
The center of gravity G j is calculated by the following formula.
[0037]
[Expression 1]
Figure 0003636772
[0038]
The operation of the embodiment of FIG. 3 will be described with reference to FIG.
The input signal is sampled according to the sampling timing of the sampling pulse generator 22 to generate time series data {X j } of the input signal. The grade calculating unit 39 obtains the grade of each sampling X j (see FIG. 4B). The obtained grade is held in the old grade holding unit 41. Further, the fuzzy reasoning unit 34 obtains the minimum grade value of each section and performs fuzzy reasoning (see FIG. 4C). In the defuzzification unit 35, the center-of-gravity calculation unit 35 ′ integrates the respective inference results, obtains the center of gravity, and outputs it as G j .
[0039]
The error calculator 37 receives the error E j and obtains β S for each section. The membership function updating unit 36 calculates an optimal membership function from the input sampling sequence {X J + 1 }, E j and β S at the next time. When the membership functions of the section S at time j was mu S, j, a time j + 1 of μ S, j + 1 = μ S, j + β S. However, β S is K (g j −G j ) / ΣX j 2 in the section s.
[0040]
In the configuration of FIG. 3, the white noise source 27 is used to add the white noise to the unknown system and obtain the frequency response characteristics when starting up the system.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a noise canceling apparatus that can perform noise canceling flexibly and actively with a simple configuration without using an adaptive filter such as a DSP.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1: unknown system 2: sampling unit 3: fuzzy adaptive filter 4: addition unit 11: defuzzification unit 12: fuzzy inference unit 14: grade calculation unit 15: membership function holding unit 16: membership function update unit 17: old Grade holder 18: Error calculator

Claims (5)

伝達関数が未知の未知系の出力にノイズ消去信号を印加することにより,ノイズを消去するノイズ消去装置であって,
未知系の入力信号を時系列的に等間隔の区間に区切ってサンプリングする手段と
その区間毎のサンプリングデータに対応してメンバシップ関数を定め,メンバシップ関数の更新をサンプリング毎に繰り返すものであって,未知系の出力とノイズ消去信号との誤差について,サンプリング周期において前のサンプリング周期の誤差をもとに正規化最小自乗法により各サンプリング区間における誤差が最小化されるように能動的にメンバシップ関数を更新する手段と,
入力信号とメンバシップ関数とによりファジィ推論をして,未知系の伝達関数を推定し,能動的に最適ノイズ消去信号を生成するファジィ適応フィルタとを有することを特徴とするファジィノイズ消去装置。
Ri by that transfer function applies the noise cancellation signal to the output of the unknown unknown system, a noise erasing apparatus for erasing noise,
Means for sampling an unknown input signal by dividing it into equal intervals in time series ;
A membership function is determined corresponding to the sampling data for each section, and the membership function is updated every sampling. The error between the output of the unknown system and the noise cancellation signal is the previous sampling in the sampling period. Means for actively updating the membership function so that the error in each sampling interval is minimized by the normalized least square method based on the error of the period ;
A fuzzy noise canceling device comprising a fuzzy adaptive filter that performs fuzzy inference based on an input signal and a membership function, estimates a transfer function of an unknown system, and actively generates an optimal noise canceling signal .
白色雑音源を備え,白色雑音を未知系に入力し,サンプリングして未知系を含むシステムの周波数応答特性をファジィ推論して求めることを特徴とする請求項1に記載のファジィノイズ消去装置。  2. The fuzzy noise canceling apparatus according to claim 1, further comprising: a white noise source, wherein white noise is input to an unknown system, and the frequency response characteristic of a system including the unknown system is obtained by fuzzy inference. 該区間におけるサンプリングデータと該区間のメンバシップ関数によりファジィ推論し,各区間のファジィ推論結果を統合し,統合結果に基づいてノイズ消去信号を出力することを特徴とする請求項1もしくは2に記載のファジィノイズ消去装置。  3. The fuzzy inference is performed by sampling data in the section and a membership function of the section, fuzzy inference results in each section are integrated, and a noise cancellation signal is output based on the integration result. Fuzzy noise elimination device. 区間sにおける時刻tj のサンプリング信号のXj に基づくグレードをμS,J とするとき,区間sの次の周期の時刻tj+1 のXj+1 に基づくグレードをμS,j+1 =μS,j +KXj j /ΣXj 2 (但し,Kはステップゲイン,Ej は誤差,Σはそれぞれの区間においてjについての和である)に従って更新することを特徴とする請求項1,2もしくは3に記載のファジィノイズ消去装置。When the grade based on X j of the sampling signal at time t j in the interval s and μ S, J, of the next cycle interval s time t j + 1 of X j + 1 grade based on mu S, j + 1 = μ S, j + KX j E j / ΣX j 2 (where K is a step gain, E j is an error, and Σ is a sum of j in each interval). The fuzzy noise erasing apparatus according to 1, 2, or 3. 正規化最小自乗法のアルゴリズムにおけるμS,j+1=μS,j +KXj j /ΣXj 2 のΣをj=nJ+1〜(n+1)J(Jは各離散区間における番号)の各離散区間に於ける加算平均で行うことを特徴とする請求項4に記載のファジィノイズ消去装置。Σ of μ S, j + 1 = μ S, j + KX j E j / ΣX j 2 in the normalized least square algorithm 5. The fuzzy noise erasing apparatus according to claim 4, wherein the fuzzy noise erasing apparatus is performed by averaging in a section.
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