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CN102667227B - 减振装置以及具备该减振装置的车辆 - Google Patents

减振装置以及具备该减振装置的车辆 Download PDF

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CN102667227B CN201080053633.9A CN201080053633A CN102667227B CN 102667227 B CN102667227 B CN 102667227B CN 201080053633 A CN201080053633 A CN 201080053633A CN 102667227 B CN102667227 B CN 102667227B
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Abstract

提供一种即使在将需减振振动的频率错误地识别为与实际频率不同的频率的情况下也提高减振性和稳定性的减振装置。减振装置在以抵消振动(Vi4)在需减振位置(pos)处进行抵消时,使用自适应控制算法来计算抵消从振动产生源(gn)传递至需减振位置的振动(Vi3)所需的模拟振动(Vi3’),基于计算出的模拟振动来通过励振单元(2)在需减振位置pos产生抵消振动,检测作为所产生的抵消振动与需减振位置处的振动之间的抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4),使自适应控制算法进行学习自适应以减小所检测出的作为抵消误差而残留的振动,该减振装置具有:频率识别单元(31),其基于振动产生源所产生的与振动产生源相关联的信号来识别需减振位置处的振动的频率,以作为模拟振动的频率的基础;相位差确定单元(34),其检测需减振位置处作为抵消误差而残留的振动的相位与抵消振动的相位之间的相位差以及频率校正单元(35),其基于所确定出的相位差,朝向使相位差消失的方向对由频率识别单元识别出的频率进行校正。

Description

减振装置以及具备该减振装置的车辆
技术领域
本发明涉及一种抑制所产生的振动的减振装置,特别涉及一种提高了减振控制的稳定性的减振装置以及具备该减振装置的车辆。
背景技术
以往已知一种减振装置,使车辆的发动机等振动产生源所产生的振动与通过励振单元产生的抵消振动在需减振位置相抵消。作为这种以往的减振装置,在专利文献1中,公开了以下的装置:使用自适应控制算法来计算与需减振振动相当的模拟振动,基于计算出的模拟振动来生成抵消信号,基于抵消信号来通过驱动器等励振单元在需减振位置产生抵消振动,由加速度传感器检测作为所产生的抵消振动与需减振振动之间的抵消误差而残留的振动,使上述自适应控制算法进行学习自适应以减小所检测出的作为抵消误差而残留的振动,从而将模拟振动收敛为真值。
在专利文献1所例示的减振装置中,认作基于发动机曲轴旋转脉冲信号而识别出的频率与需减振振动的频率一致来决定模拟振动的频率,其它减振装置也是基于与振动产生源相关联的信号来识别需减振振动的频率以决定模拟振动的频率,这是通例。
另外,以往已知一种减振装置,使车辆的发动机等振动产生源所产生的振动与通过励振单元产生的抵消振动在需减振位置相抵消。作为这种以往的减振装置,在专利文献1中,公开了一种装置,该装置具备:控制单元,其在使振动产生源所产生的振动与由励振单元产生的抵消振动在需减振位置相抵消时被输入与上述振动相对应的频率,产生用于抵消从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动的抵消信号;励振单元,其通过被输入该控制单元所产生的抵消信号来进行动作以在需减振位置产生抵消振动;以及振动检测单元,其在需减振位置检测作为振动产生源所产生的振动与抵消振动之间的抵消误差而残留的振动,其中,控制单元基于由振动检测单元检测出的振动来对抵消信号进行修正以减小作为抵消误差而残留的振动。
另外,以往已知一种减振装置,使车辆的发动机等振动产生源所产生的振动与通过励振单元产生的抵消振动在需减振位置相抵消。作为这种以往的减振装置,在专利文献1和专利文献2中,公开了以下的装置:使用自适应滤波来计算与需减振振动相当的模拟振动,基于计算出的模拟振动来通过驱动器等励振单元在需减振位置产生抵消振动,由加速度传感器检测作为所产生的抵消振动与需减振振动之间的抵消误差而残留的振动,反复执行上述自适应滤波的计算以减小所检测出的作为抵消误差而残留的振动,通过计算的累积将模拟振动和自适应滤波收敛为真值。
这种进行自适应控制的减振装置构成为使用收敛系数来对自适应滤波的计算进行累积,该收敛系数表示每次计算使自适应滤波接近真值的程度,这是通例,利用该收敛系数来决定自适应滤波收敛为真值的速度。关于收敛系数,如专利文献2所例示的那样,一般使用固定的收敛系数。
专利文献1:日本特开2003-202902号公报
专利文献2:日本特开2008-250131号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,上述以往的减振装置存在以下的问题。
首先,存在第一问题。即,例如,基于发动机曲轴旋转脉冲信号、发动机的点火脉冲信号等与振动产生源相关联的信号识别出的频率未必一定与需减振振动的频率一致,而且会由于在取入脉冲信号时由于采样而产生误差、或者在识别频率时的运算中产生离散化误差等各种理由,而使得有时需减振振动的实际频率与识别出的频率不一致。当需减振振动的实际频率与识别出的频率不同时,需减振振动的相位与模拟振动的相位之间的相位差会渐渐变大,随着相位差的增大,作为抵消误差的振动增加而自适应控制算法的自适应性降低,从而有损减振性和控制的稳定性。
除上述第一问题外还存在第二问题。即,在由励振单元产生的振动中,根据从励振单元至需减振位置的振动传递路径上的传递特性的不同,在传递至需减振位置的过程中其振幅或相位是变化的,根据设置励振单元的位置,有时存在由励振单元产生的振动在传递至需减振位置之前会大幅衰减这样的难以传递振动的低灵敏度区域。在该低灵敏度区域中,通过励振单元的励振而得到的减振效果降低,通过励振单元在需减振位置产生的抵消振动变小,该抵消振动与需减振位置的振动之间的抵消误差始终无法弥补,因此在以往的减振装置中,使由励振单元产生的振动持续增加。当陷入该状态时,有时会使其它部位上的振动受到坏影响,而且在该状态下,当频率推移而脱离低灵敏度区域时,会在需减振位置上施加所需以上的大的抵消振动,从而不仅有损减振的稳定性,而且最糟的情况下会使控制陷入发散状态。
除上述问题以外还存在第三问题。即,在如以往那样收敛系数始终固定的减振装置中,例如,需减振振动根据发动机的转速、加速踏板开度而变化,在需要与该变化对应地大幅改变产生的抵消振动时,自适应滤波的收敛变慢而响应性降低,而无法发挥出期望的减振效果。另外,在由于需减振振动微小变化等而无需大幅改变产生的抵消振动时,自适应滤波的收敛快而动作变大,从而招致过度变化等问题而有损减振控制的稳定性。
第一发明是着眼于第一问题而完成的,其目的在于提供一种即使在将需减振振动的频率错误地识别成与实际频率不同的频率的情况下也使模拟振动的频率与需减振振动的频率一致来提高自适应控制算法的自适应性、从而提高减振性和稳定性的减振装置以及具备该减振装置的车辆。
第二发明是着眼于第二问题而完成的,其目的在于提供一种解除由于通过励振单元的励振得到的减振效果低的低灵敏度区域而有损减振的稳定性的问题、从而提高减振的稳定性的减振装置以及具备该减振装置的车辆。
第三发明是着眼于第三问题而完成的,其目的在于提供一种在需要或无需由于需减振振动的显著变化而大幅改变所产生的抵消振动时、或者有时需要有时不需要的情况下也适当地与其对应地提高减振控制的响应性或稳定性的减振装置以及具备该减振装置的车辆。
用于解决问题的方案
第一发明为了达到上述目的而采取了下面的手段。即,第一发明所涉及的减振装置在使振动产生源所产生的振动与通过励振单元产生的抵消振动在需减振位置相抵消时,使用自适应控制算法来计算抵消从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动所需的模拟振动,基于计算出的模拟振动来通过上述励振单元在需减振位置产生上述抵消振动,检测作为所产生的抵消振动与从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动之间的抵消误差而残留的振动,使上述自适应控制算法进行学习自适应以减小所检测出的作为抵消误差而残留的振动,该减振装置的特征在于,具备:频率识别单元,其基于与上述振动产生源所产生的振动相关联的信号来识别上述需减振位置处的振动的频率,以作为上述模拟振动的频率的基础;相位差确定单元,其检测上述需减振位置处的作为抵消误差而残留的振动,确定该作为抵消误差而残留的振动的相位,从而确定所确定的作为抵消误差而残留的振动的相位与基于上述模拟振动在需减振位置处产生的抵消振动的相位之间的相位差;以及频率校正单元,其基于由上述相位差确定单元确定出的相位差,朝向使该相位差消失的方向对由上述频率识别单元识别出的频率进行校正。
根据该结构,实施以下的减振控制:利用频率识别单元基于与振动产生源所产生的振动相关联的信号来识别从振动产生源传递至需减振位置处的振动的频率,将识别出的频率作为抵消从振动产生源传递至需减振位置的振动所需的模拟振动的频率的基础,使用自适应算法来计算模拟振动,基于计算出的模拟振动来通过励振单元在需减振位置处产生抵消振动,检测作为所产生的抵消振动与需减振位置处的振动之间的抵消误差而残留的振动,使自适应控制算法进行学习自适应以减小所检测出的作为抵消误差而残留的振动。在实施该减振控制时,相位差确定单元检测需减振位置处的作为抵消误差而残留的振动来确定作为抵消误差而残留的振动的相位,从而确定所确定出的作为抵消误差而残留的振动的相位与基于上述模拟振动在需减振位置处产生的抵消振动的相位之间的相位差,由频率校正单元根据所确定出的相位差来朝向使相位差消失的方向对由频率识别单元识别出的频率进行校正,因此即使在将从振动产生源传递至需减振位置的振动的频率错误地识别成与实际频率不同的频率的情况下,也能够使模拟振动的频率与从振动产生源传递至需减振位置的振动的频率一致,来提高自适应控制算法的自适应性,从而提高减振性和稳定性。
特别是在对汽车的发动机所产生的振动进行减振的情况下,发动机转速随着加速踏板操作而显著变化,随着转速的变化振动的频率变动激烈,减振控制较为困难,但是在本实施方式中,对识别出的频率进行校正,因此即使振动的频率变动激烈也能够进行追踪,在这一点上是有效的。
为了无损于减振控制的稳定性地提高减振性,优选的是,在由上述相位差确定单元确定出的相位差存在时,上述频率校正单元使用不超过预先设定的每次校正的上限校正量的校正量来对由上述频率识别单元识别出的频率进行校正。
为了迅速且适当地实施频率校正,期望上述频率校正单元使用与上述相位差确定单元确定出的相位差的偏移量相应的大小的校正量对由上述频率识别单元识别出的频率进行校正。
为了能够省略运算、且防止实施缺乏效果的频率校正,在由上述相位差确定单元确定出的相位差的偏移量大于预先设定的阈值时,上述频率校正单元对由上述频率识别单元识别出的频率实施校正,在上述相位差的偏移量小于或等于上述阈值时,上述频率校正单元不对上述识别出的频率实施校正,这是有效的。
为了对乘客提供舒适的乘坐心情,列举出了使车辆具备上述减振装置的情况。
第二发明为了达到上述目的而采取了下面的手段。即,第二发明所涉及的减振装置具备:控制单元,其在使振动产生源所产生的振动与由励振单元产生的抵消振动在需减振位置相抵消时被输入与上述振动相对应的频率,产生用于抵消从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动的抵消信号;励振单元,其通过被输入该控制单元所产生的抵消信号来进行动作以在上述需减振位置产生抵消振动;以及振动检测单元,其检测在上述需减振位置处作为上述振动产生源所产生的振动与上述抵消振动之间的抵消误差而残留的振动,其中,上述控制单元基于由上述振动检测单元检测出的振动来对上述抵消信号进行修正以减小作为上述抵消误差而残留的振动,该减振装置的特征在于,设置存储单元和灵敏度判断单元,该存储单元将从上述励振单元至上述需减振位置的振动传递路径上的传递特性与频率相关联地存储为灵敏度信息,该灵敏度判断单元基于上述灵敏度信息来判断当前频率是否处于难以传递由上述励振单元产生的振动的低灵敏度区域,在上述灵敏度判断单元判断为当前频率处于低灵敏度区域的情况下,上述控制单元朝向抑制由上述励振单元产生的抵消振动的方向对上述抵消信号进行修正。
若构成为这种结构,将从励振单元至需减振位置的振动传递路径上的传递特性与频率相关联地存储为灵敏度信息,当基于该灵敏度信息判断为当前频率位于难以传递由励振单元产生的振动的低灵敏度区域时,朝向抑制由励振单元产生的抵消振动的方向对抵消信号进行修正,因此在通过励振单元的励振得到的减振效果低的低灵敏度区域中,由励振单元产生的振动被抑制,以防止使其它部位上的振动受到坏影响、或者在脱离低灵敏度区域的情况下施加所需以上的大的抵消振动,从而能够解除由于低灵敏度区域而产生的问题,提高减振稳定性。
特别是,为了高效判断当前频率是否处于低灵敏度区域,优选的是,上述灵敏度判断单元基于上述灵敏度信息,在作为与当前频率相关联的振动传递路径上的传递特性之一的振幅成分的传递度低于预定的第一阈值的情况下判断为当前频率处于上述低灵敏度区域。
为了有效防止由于是否处于低灵敏度区域的判断结果频繁改变而使控制变得不稳定,期望上述灵敏度判断单元基于上述灵敏度信息,在作为与当前频率相关联的振动传递路径上的传递特性之一的振幅成分的传递度高于第二阈值的情况下,判断为当前频率未处于上述低灵敏度区域,其中,该第二阈值是高于上述第一阈值的传递度,在上述第一阈值与上述第二阈值之间设置有不改变判断结果的不变区域,在上述灵敏度判断单元判断为当前频率值未处于低灵敏度区域的情况下,上述控制单元不对上述抵消信号进行修正。
为了利用防止由于流通极大的减振电流指令而导致的问题的机构实现上述判断,优选的是,上述抵消信号是减振电流指令,该减振装置还具备电流超限检测单元,该电流超限检测单元根据上述频率导出预定的电流上限值,在上述减振电流指令的峰值电流值超过上述电流上限值的情况下对上述控制单元输入电流超上限信号,上述控制单元构成为接收上述电流超上限信号的输入来对上述减振电流指令进行限制,在上述灵敏度判断单元判断为当前频率处于低灵敏度区域的情况下,上述电流超限检测单元朝向限制上述减振电流指令的方向对上述电流上限值进行修正。
上述减振控制装载于车辆上,特别能够适当地应用于对从发动机产生的振动进行减振。
第三发明为了达到上述目的而采取了下面的手段。即,第三发明所涉及的减振装置具备:模拟振动计算单元,其在使振动产生源所产生的振动与通过励振单元产生的抵消振动在需减振位置相抵消时,使用自适应滤波来计算抵消从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动所需的模拟振动;抵消振动产生指令单元,其基于由上述模拟振动计算单元计算出的模拟振动来通过上述励振单元在上述需减振位置产生上述抵消振动;以及振动检测单元,其检测在上述需减振位置处作为上述振动产生源所产生的振动与上述抵消振动之间的抵消误差而残留的振动,其中,上述模拟振动计算单元基于由上述振动检测单元检测出的振动和决定上述自适应滤波收敛为真值的速度的收敛系数来反复执行上述自适应滤波的计算以减小作为上述抵消误差而残留的振动,通过计算的累积使模拟振动和自适应滤波收敛为真值,该减振装置的特征在于,还具备:偏差信息获取单元,其获取偏差信息,该偏差信息对应于从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动与基于上述模拟振动在上述需减振位置产生的抵消振动之间的偏差;以及收敛系数变更单元,其基于由上述偏差信息获取单元获取到的偏差信息来变更上述收敛系数,使得随着上述偏差的增加来加快上述自适应滤波收敛的速度。
根据该结构,实施以下的减振控制:由模拟振动计算单元使用自适应滤波来计算抵消从振动产生源传递至需减振位置的振动所需的模拟振动,基于计算出的模拟振动,由抵消振动产生指令单元通过励振单元在需减振位置产生抵消振动,由振动检测单元在需减振位置检测作为振动产生源所产生的振动与抵消振动之间的抵消误差而残留的振动,由模拟振动计算单元基于检测出的振动和决定自适应滤波收敛为真值的速度的收敛系数来计算自适应滤波以减小作为抵消误差而残留的振动,通过计算的累积使模拟振动和自适应滤波收敛为真值。在这种情况下,在需要对应于需减振振动的变化大幅改变抵消振动时,作为抵消误差而残留的振动与基于模拟振动在需减振位置处产生的抵消振动之间的偏差变大,着眼于这一点,由偏差信息获取单元获取与上述偏差对应的偏差信息,基于获取到的偏差信息,由收敛系数变更单元对收敛系数进行变更,使得随着偏差的增加来加快自适应滤波波进行收敛的速度,因此,在需要大幅改变在需减振位置处产生的抵消振动时加快自适应滤波收敛的速度来提高响应,从而能够提高减振控制的响应性。
另外,本发明所涉及的减振装置具备:模拟振动计算单元,其在使振动产生源所产生的振动与通过励振单元产生的抵消振动在需减振位置相抵消时,使用自适应滤波来计算抵消从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动所需的模拟振动;抵消振动产生指令单元,其基于由上述模拟振动计算单元计算出的模拟振动来通过上述励振单元在上述需减振位置产生上述抵消振动;以及振动检测单元,其检测在上述需减振位置处作为上述振动产生源所产生的振动与上述抵消振动之间的抵消误差而残留的振动,其中,上述模拟振动计算单元基于由上述振动检测单元检测出的振动和决定上述自适应滤波收敛为真值的速度的收敛系数来反复执行上述自适应滤波的计算以减小作为上述抵消误差而残留的振动,通过计算的累积使模拟振动和自适应滤波收敛为真值,该减振装置的特征在于,还具备:偏差信息获取单元,其获取偏差信息,该偏差信息对应于从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动与基于上述模拟振动在上述需减振位置产生的抵消振动之间的偏差;以及收敛系数变更单元,其基于由上述偏差信息获取单元获取到的偏差信息来变更上述收敛系数,使得随着上述偏差的减少来减慢上述自适应滤波收敛的速度。
根据该结构,在无需对应于需减振振动的变化大幅改变抵消振动时,作为抵消误差而残留的振动与基于模拟振动在需减振位置处产生的抵消振动之间的偏差变小,着眼于这一点,由偏差信息获取单元获取与上述偏差对应的偏差信息,基于获取到的偏差信息,由收敛系数变更单元对收敛系数进行变更,使得随着偏差的减小来减慢自适应滤波波进行收敛的速度,因此,在无需大幅改变需励振的抵消振动时降低自适应滤波收敛的速度来减小抵消振动的动作,从而能够提高减振控制的稳定性。
并且,本发明所涉及的减振装置具备:模拟振动计算单元,其在使振动产生源所产生的振动与通过励振单元产生的抵消振动在需减振位置相抵消时,使用自适应滤波来计算抵消从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动所需的模拟振动;抵消振动产生指令单元,其基于由上述模拟振动计算单元计算出的模拟振动来通过上述励振单元在上述需减振位置产生上述抵消振动;以及振动检测单元,其检测在上述需减振位置处作为上述振动产生源所产生的振动与上述抵消振动之间的抵消误差而残留的振动,其中,上述模拟振动计算单元基于由上述振动检测单元检测出的振动和决定上述自适应滤波收敛为真值的速度的收敛系数来反复执行上述自适应滤波的计算以减小作为上述抵消误差而残留的振动,通过计算的累积使模拟振动和自适应滤波收敛为真值,该减振装置的特征在于,还具备:偏差信息获取单元,其获取偏差信息,该偏差信息对应于从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动与基于上述模拟振动在上述需减振位置产生的抵消振动之间的偏差;以及收敛系数变更单元,其基于由上述偏差信息获取单元获取到的偏差信息来变更上述收敛系数,使得随着上述偏差的增加来加快上述自适应滤波收敛的速度,随着上述偏差的减少来减慢上述自适应滤波收敛的速度。
根据该结构,在需要对应于需减振振动的变化大幅改变抵消振动时,作为抵消误差而残留的振动与基于模拟振动在需减振位置处产生的抵消振动之间的偏差变大,在无需大幅改变抵消振动时上述偏差减小,着眼于这一点,由偏差信息获取单元获取与上述偏差对应的偏差信息,基于获取到的偏差信息,由收敛系数变更单元对收敛系数进行变更,使得随着偏差的增加来加快自适应滤波波进行收敛的速度,随着偏差的减少来减慢自适应滤波波进行收敛的速度,因此,在需要大幅改变在需减振位置处产生的抵消振动时加快自适应滤波收敛的速度来提高响应,从而能够提高减振控制的响应性。而且,在无需大幅改变需励振的抵消振动时降低自适应滤波收敛的速度来减小抵消振动的动作,从而能够提高减振控制的稳定性。因而,在需要或无需大幅改变所产生的抵消振动的时刻混合存在的情况下能够适当地实施减振控制。
作为实现使用了与上述偏差对应的偏差信息的减振的具体结构,可以列举出:上述偏差信息获取单元获取励振力振幅成分来作为与上述偏差相对应的偏差信息,该励振力振幅成分与基于上述模拟振动在需减振位置产生的抵消振动的振幅值对应,上述收敛系数变更单元根据由上述偏差信息获取单元获取到的励振力振幅成分来变更上述收敛系数。
作为实现使用了与上述偏差对应的偏差信息的减振的具体结构,可以列举出:上述偏差信息获取单元获取由上述振动检测单元检测出的作为抵消误差而残留的振动的振幅成分来作为与上述偏差相对应的偏差信息,上述收敛系数变更单元根据由上述偏差信息获取单元获取到的作为抵消误差而残留的振动的振幅成分来变更上述收敛系数。
作为实现使用了与上述偏差对应的偏差信息的减振的具体结构,可以列举出:上述偏差信息基于与上述振动产生源所产生的振动相关联的信号获取上述需减振位置处的振动的频率变化量来作为与上述偏差相对应的偏差信息,上述收敛系数变更单元根据由上述偏差信息获取单元获取到的频率变化量来变更上述收敛系数。
作为实现使用了与上述偏差对应的偏差信息的减振的具体结构,可以列举出:上述偏差信息获取单元获取上述作为抵消误差而残留的振动的相位与基于上述模拟振动在需减振位置处产生的振动的相位之间的相位差来作为与上述偏差相对应的偏差信息,上述收敛系数变更单元根据由上述偏差信息获取单元获取到的相位差来变更上述收敛系数。
为了对乘客提供舒适的乘坐心情,列举出了使车辆具备上述减振装置的情况。
发明的效果
根据第一发明,即使在将需减振振动的频率错误地识别成与实际频率不同的频率的情况下也能够使模拟振动的频率与需减振振动的频率一致来提高自适应控制算法的自适应性,从而提高减振性和稳定性。
根据第二发明,能够防止由于通过励振单元的振动而使其它部位上的振动受到坏影响或在当前频率脱离低灵敏度区域的情况下施加所需以上的大的抵消振动的情况,解除由于低灵敏度区域而产生的问题,从而提高减振稳定性。
根据第三发明,能够不会被是否需要根据需减振振动的显著变化而大幅改变所产生的抵消振动左右而提高减振控制的响应性或稳定性。
因而,根据该第一发明、第二发明以及第三发明,能够提供提高了减振控制的稳定性的减振装置。
附图说明
图1是第一实施方式的减振装置的概要整体示意图。
图2是该实施方式所涉及的控制单元的结构和功能的概要框图。
图3是该实施方式所涉及的控制单元的结构的详细框图。
图4是表示该实施方式所涉及的频率校正量计算部所执行的频率校正计算处理例程的流程图。
图5是涉及到从励振单元传递至需减振位置的振动的说明图。
图6是涉及到作为从振动产生源传递至需减振位置的振动与抵消振动之间的抵消误差而残留的振动的说明图。
图7是涉及到需减振位置处的振动的频率与对该振动进行模拟而得到的模拟振动的频率之间存在差的情况下所产生的相位差的说明图。
图8是有别于第一实施方式的实施方式的控制单元的结构的详细框图。
图9是将第二实施方式的减振装置应用于车辆上的示意结构图。
图10是构成该减振装置的具备线性驱动器的励振单元的示意结构图。
图11是表示该实施方式中涉及到减振控制的结构的框图。
图12是表示从励振单元至需减振位置的振动传递路径上的传递特性的示意图。
图13是表示在该实施方式中电流钳位表中设定的上限值以及导出该上限值的概念的图。
图14是第三实施方式的控制单元的结构以及功能的概要框图。
图15是详细地表示该实施方式所涉及的控制单元的结构的框图。
图16是表示抵消振动的振幅值与根据该振幅值进行变更的收敛系数之间的关系的图。
图17是详细地表示第四实施方式的控制单元的结构的框图。
图18是详细地表示第五实施方式的控制单元的结构的框图。
图19是详细地表示第六实施方式的控制单元的结构的框图。
具体实施方式
<第一实施方式>
下面,参照图1~图7来说明第一实施方式的减振装置。第一实施方式与第一发明相对应。
如图1所示,第一实施方式的减振装置装载于汽车等车辆,该减振装置具有:加速度传感器等振动检测单元1,其设置于坐席St等需减振位置pos;励振单元2,其使用了线性驱动器,该线性驱动器通过使具有规定质量的辅助质量2a振动来产生振动Vi2;以及控制单元3,其被输入作为振动产生源gn的发动机的点火脉冲信号和来自振动检测单元1的检测信号,使励振单元2所产生的振动Vi2传递至需减振位置pos,由此使需减振位置pos处产生抵消振动Vi4,该减振装置使通过安装机gnm装载在车体架frm上的发动机等振动产生源gn所产生的振动Vi3与通过励振单元2产生的抵消振动Vi4在需减振位置pos相抵消来降低需减振位置pos处的振动。
如图2所示,控制单元3为了在需减振位置pos处产生可靠地抵消从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3的抵消振动Vi4,使用自适应算法计算出对从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3进行模拟后得到的模拟振动Vi3’,基于计算出的模拟振动Vi3’来通过励振单元2在需减振位置pos产生抵消振动Vi4。另外,控制单元3进行以下的减振控制:利用振动检测单元1检测出作为从励振单元2传递至需减振位置pos的抵消振动Vi4与振动Vi3之间的抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4),使自适应算法进行学习自适应以减小检测出的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4),从而将模拟振动收敛为真值。在本实施方式中,抵消从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3所需的模拟振动是对振动Vi3进行模拟后得到的模拟振动Vi3’,但是也可以不对该振动Vi3进行模拟,而直接对从励振单元2传递至需减振位置pos的抵消振动Vi4进行模拟。
执行利用该自适应控制的减振控制的控制单元3如图2所示那样具有频率识别单元31、模拟振动计算单元32以及抵消信号生成单元33。
频率识别单元31基于与由振动产生源gn产生的振动Vi1相关联的信号来识别需减振位置pos处的振动的频率。所识别出的频率在利用模拟振动计算单元32计算模拟振动时被用作模拟振动的频率的基础。在本实施方式中,从ECU等输入作为与由振动产生源gn产生的振动Vi1相关联的振动的发动机的点火脉冲信号。当然,例如也可以使用来自检测发动机曲轴的转速的传感器的检测脉冲信号等其它信号来代替发动机的点火脉冲信号。
模拟振动计算单元32在将由频率识别单元31识别出的频率采用为模拟振动的频率的基础上利用自适应算法来计算模拟振动,并且使自适应算法进行学习以减小振动检测单元1所输入的作为抵消误差而残留的振动。具体地说,模拟振动计算单元32具有模拟振动计算部32a和学习自适应部32b。模拟振动计算部32a对与由频率识别单元31识别出的频率相等的频率的基准波实施使用了自适应滤波32f的滤波处理,从而使基准波的振幅和相位发生变化来计算模拟振动。学习自适应部32b对自适应滤波32f进行逐次更新以使振动检测单元1所输入的作为抵消误差而残留的振动消失。
抵消信号生成单元33生成抵消信号,该抵消信号是基于由模拟振动计算单元32计算出的模拟振动而通过励振单元2在需减振位置pos处产生抵消振动Vi4的指令。当由抵消信号生成单元33生成的抵消信号被输入励振单元2时,励振单元2在需减振位置pos处产生抵消振动Vi4。在生成该抵消信号时,如图5所示,只要对从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3施加将该振动Vi3变为反波形后得到的振动-Vi3即可,但是由励振单元2产生的振动Vi2在传递至需减振位置pos的过程中振幅或相位会发生变化,因此需要考虑该变化来使励振单元2产生振动Vi2以在需减振位置pos处施加抵消振动Vi4。具体地说,预先将使从励振单元2传递至需减振位置pos的振动的振幅和相位变化的振动传递函数G的反传递函数存储在反传递函数存储部33a中,向将对需减振位置pos处的振动Vi3进行模拟后得到的模拟振动Vi3’变为反波形后得到的振动添加反传递函数来计算抵消振动Vi2。在此,将反传递函数的振幅成分设为1/G、将相位成分设为P来存储到反传递函数存储部33a中。此外,将使从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动的振幅或相位变化的振动传递函数示为G’。
针对上述结构,在本实施方式中,如图2所示,还具备相位差确定单元34和识别频率校正单元35。
如图6所示,相位差确定单元34检测需减振位置pos处的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)来确定检测出的振动的相位从而即时地确定所确定出的需减振位置pos处的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)的相位
Figure BDA00001686863500182
与基于模拟振动Vi3’在需减振位置pos产生的抵消振动Vi4的相位
Figure BDA00001686863500183
之间的相位差
Figure BDA00001686863500184
相位和相位
Figure BDA00001686863500186
以ωt(=θ)为基准。具体地说,如图2所示,相位差确定单元34具有即时相位确定部34a、模拟振动相位确定部34b、相位差确定部34c。即时相位确定部34a基于由振动检测单元1检测出的振动来即时地确定该振动的相位。模拟振动相位确定部34b参照模拟振动计算部32a中的计算结果来确定模拟振动的相位。相位差确定部34c确定由即时相位确定部34a确定出的需减振位置pos处的振动的相位与由模拟振动相位确定部34b确定出的模拟振动的相位之间的相位差。
频率校正单元35基于由相位差确定单元34确定出的相位差朝向使相位差消失的方向对由频率识别单元31识别出的频率进行校正,频率校正单元35具有上限校正量存储部35a和不敏感带存储部35b。频率校正单元35构成为以下结构:在由相位差确定单元34确定出的相位差存在时,使用不超过预先存储在上限校正量存储部35a中的每次校正的上限校正量的校正量来实施频率校正,或者,在相位差的偏移量大于预先存储在不敏感带存储部35b中的阈值时实施频率校正,在相位差的偏移量小于或等于阈值时不实施频率校正。
将实现这种控制单元3的具体控制块在图3中示出来进行说明。
如图3所示,作为频率识别单元31的频率检测部41基于所输入的发动机脉冲信号来识别需减振位置pos处的振动的频率f。将识别出的频率f输入基本电角度计算部42来计算基本电角度θ。将计算出的基本电角度θ输入基准波生成部43来生成作为基准波的基准正弦波sinθ和基准余弦波cosθ。这些基准波是控制单元3的信号处理中的波形的振幅和相位等的基准。
作为加速度传感器的振动检测单元1所检测出的需减振位置pos处的振动中除振动产生源gn所产生的振动以外还包含其它振动,因此,通过对振动检测单元1的输出信号实施仅取出频率检测部41所识别出的频率f成分的信号的BPF(带通滤波)44来仅将振动产生源gn所产生的振动检测为振动信号。
为了对该振动信号进行模拟,将振动信号假设为θ=ωt,利用下面的式子。
首先,若使用积化和差定理来表示使振动信号
Figure BDA00001686863500192
与sinθ相乘后的结果,则能够变形为
Figure BDA00001686863500193
若使该式子乘以2,则变为
当使用收敛系数μ对该式子进行积分时,右边第二项的积分变为
Figure BDA00001686863500196
若将μ设定为与A相比非常小的值,则振幅小且为周期函数的积分,因此能够忽视
Figure BDA00001686863500197
从而使右边整体收敛为具有接近真值A的值A’的振幅成分和接近真值
Figure BDA00001686863500198
的值
Figure BDA00001686863500199
的相位成分的
Figure BDA000016868635001910
同样地,若使用积化和差定理来表示使振动信号
Figure BDA000016868635001911
与cosθ相乘后的结果,则能够变形为
Figure BDA000016868635001912
若使该式子乘以2,则变为
Figure BDA000016868635001913
当使用收敛系数μ对该式子进行积分时,右边第二项
Figure BDA00001686863500201
的积分也与上述同样地为周期函数的积分,因此能够忽视,从而使右边整体收敛为具有接近真值A的值A’的振幅成分和接近真值
Figure BDA00001686863500202
的值
Figure BDA00001686863500203
的相位成分的
若使用和差化积定理来表示使如上求出的
Figure BDA00001686863500205
Figure BDA00001686863500206
分别乘以sinθ和cosθ并相加后的结果,则为
Figure BDA00001686863500207
Figure BDA00001686863500208
因而,通过对振动信号实施上述运算,能够计算出对振动信号
Figure BDA00001686863500209
进行模拟后得到的模拟振动
Figure BDA000016868635002010
Figure BDA000016868635002011
Figure BDA000016868635002012
是所谓的自适应控制中的自适应滤波,为了利用振动信号的输入使模拟振动的振幅A’和相位
Figure BDA000016868635002013
收敛为作为真值的振幅A和相位
Figure BDA000016868635002014
而进行自适应。另外,自适应滤波通过在使基准波与自适应滤波相乘后相加来变形为模拟振动,因此可以说表示出了模拟振动与基准波之间的振幅差和相位差。
如图3所示,构成有模拟振动计算单元32,以使用上述运算处理来基于振动信号
Figure BDA000016868635002015
一边使自适应滤波32f进行学习更新一边计算模拟振动。即,乘法运算器45使振动信号
Figure BDA000016868635002016
与收敛系数2μ相乘。乘法运算器46、47分别使乘法运算器45中的乘法运算结果乘以从基准波生成部43输出的基准正弦波sinθ和基准余弦波cosθ并输出至积分器48、49。积分器48、49对来自乘法运算器46、47的输出进行积分,输出作为表示模拟振动与基准波之间的振幅差和相位差的自适应滤波32f的
Figure BDA000016868635002017
Figure BDA000016868635002018
若在使该自适应滤波32f分别乘以基准正弦波sinθ和基准余弦波cosθ之后进行相加,则如上所述变为模拟振动但是在本实施方式中,在与自适应滤波32f相乘之前生成添加了振幅成分和相位成分的反传递函数后的基准波。当然,也可以在计算出模拟振动之后添加振幅成分和相位成分的反传递函数。具体地说,在本实施方式中,反传递函数振幅设定部53预先存储有与频率相对应的反传递函数的振幅成分,通过输入识别出的频率f来确定反传递函数的振幅成分1/G。同样地,反传递函数相位设定部50预先存储有与频率相对应的反传递函数的相位成分,通过输入所识别出的频率f来确定反传递函数的相位成分P。所确定出的相位成分P和基本电角度θ经加法运算器51进行加法运算后被输入到振荡器52。振荡器52生成添加了反传递函数的相位成分P的正弦波sin(θ+P)和余弦波cos(θ+P)。乘法运算器54、55使所生成的正弦波sin(θ+P)和余弦波cos(θ+P)分别乘以由反传递函数振幅设定部53确定出的反传递函数的振幅成分1/G,来生成添加了振幅和相位的反传递函数后的基准波。
利用乘法运算器56、57使通过该乘法运算器54、55生成的添加了振幅和相位的反传递函数后的基准波(1/G)sin(θ+P)和(1/G)cos(θ+P)分别与作为上述自适应滤波32f的
Figure BDA00001686863500211
Figure BDA00001686863500212
相乘。当利用加法运算器58使乘法运算器56、57的乘法运算结果相加、并利用乘法运算器59使相加后的结果乘以-1时,生成指令产生抵消振动的抵消信号,从而由励振单元2施加
Figure BDA00001686863500214
的抵消振动。
除了进行使用了上述自适应控制的减振控制的结构以外,还具有构成相位差确定单元34的即时相位确定部34a、模拟振动相位确定部34b以及相位差确定部34c、构成频率校正单元35的频率校正量计算部68。
通过振动检测单元1检测出的振动信号
Figure BDA00001686863500215
输入到构成相位差确定单元34的即时相位确定部34a来即时地确定其相位
Figure BDA00001686863500216
具体地说,首先,在除法运算器60a中使振动信号
Figure BDA00001686863500217
除以由实时振幅检测部60检测出的振幅A,得到振幅1的
Figure BDA00001686863500221
振幅1的正弦波sinθ的半周期0~π的积分值为(-cosπ)-(-cos0)=(1)-(-1)=2,其平均值为0~π的均值、即2/π,实时振幅检测部60利用了这一点,当输入振动信号
Figure BDA00001686863500222
时,该实时振幅检测部60对其施加绝对值处理,使其经由去除双倍频率成分的陷波滤波,并利用LPF(低通滤波)去除脉冲成分后乘以2/π,由此即时获取振幅A。
乘法运算器61、62使作为除法运算器60a的除法运算结果的
Figure BDA00001686863500223
分别与2sinθ和2cosθ相乘,利用积化和差定理得到
Figure BDA00001686863500225
对作为乘法运算器61的运算结果的
Figure BDA00001686863500226
实施去除双倍频率成分的陷波处理63,利用LPF(低通滤波)处理65去除脉冲成分来得到同样地,对作为乘法运算器62的运算结果的
Figure BDA00001686863500228
实施去除双倍频率成分的陷波处理64,利用LPF(低通滤波)处理66去除脉冲成分来得到这样,即时相位确定部34a即时地确定出具有振动信号
Figure BDA000016868635002210
的相位成分的
作为上述的自适应滤波32f的
Figure BDA000016868635002213
Figure BDA000016868635002214
具有模拟振动的相位成分,因此构成相位差确定单元34的模拟振动相位确定部34b为了直接对其利用而将自适应滤波32f输入至相位差确定部34c。
构成相位差确定单元34的相位差确定部34c基于由即时相位确定部34a确定出的
Figure BDA000016868635002215
Figure BDA000016868635002216
以及作为自适应滤波32f的
Figure BDA000016868635002217
Figure BDA000016868635002218
来确定相位差。具体地说,该相位
Figure BDA000016868635002219
和相位
Figure BDA000016868635002220
表示以共用的基本电角度θ为基准的相位偏移,因此在模拟振动的相位与需减振位置pos处的振动的相位一致的情况下
Figure BDA000016868635002221
Figure BDA000016868635002222
相等。因而,将相位差
Figure BDA000016868635002223
定义为
Figure BDA000016868635002224
利用以下面的式子计算出的相位差的正弦成分α和余弦成分β来表述相位差。
正弦成分
Figure BDA00001686863500231
Figure BDA00001686863500232
余弦成分
Figure BDA00001686863500233
Figure BDA00001686863500234
如图7的(a)所示,在对需减振位置pos处的振动Vi3的频率进行模拟的模拟振动Vi3’的频率低于该振动Vi3的频率时,正弦成分α沿正方向增加固定的变化量,如图7的(b)所示,在对需减振位置pos处的振动Vi3的频率进行模拟的模拟振动Vi3’的频率高于该振动Vi3的频率时,正弦成分α沿负方向减少固定的变化量。上述的自适应控制算法在相位差
Figure BDA00001686863500235
超过了±60度的范围的情况下辨别出控制发散而无法进行减振的情况,因此在余弦成分β>0的条件下能够根据正弦成分α的符号判断出
Figure BDA00001686863500236
是快还是慢,并能够根据正弦成分α的大小来掌握相位差
Figure BDA00001686863500237
的偏移量。
如图3所示,构成频率校正单元35的频率校正量计算部68基于由相位差确定部34c确定出的正弦成分α来计算频率校正量Δf并输出至加法运算器69,由加法运算器69使该频率校正量Δf与由频率检测部41识别出的频率f相加,由此对识别出的频率f进行校正。如图4所示,校正量计算部68判断正弦成分α的大小是否小于或等于存储在不敏感带存储部35b中的阈值(A1),在判断为小于或等于阈值的情况下(A1:“是”),使频率校正量Δf=0(A6)。另一方面,在判断为不是小于或等于阈值的情况下(A1:“否”),获取存储在上限校正量存储部35a中的每次校正的上限校正量、即固定值的步进S(S>0)(A2),判断正弦成分α的符号是正还是负(A3)。在判断为α的符号为正的情况下(A3:“是”),使频率校正量Δf为步进S、即、使Δf为正值(A4)。另一方面,在判断为α的符号为负的情况下(A3:“否”),使频率校正量Δf为负(-)步进S、即、使Δf为负值(A5),从而朝向使相位差
Figure BDA00001686863500241
消失的方向对识别出的频率f进行校正。
如上,第一实施方式所涉及的减振装置在使振动产生源gn所产生的振动Vi3与通过励振单元2产生的抵消振动Vi4在需减振位置pos相抵消时,使用自适应控制算法来计算抵消从振动产生源传递至需减振位置pos的振动Vi3所需的模拟振动Vi3’,基于所计算出的模拟振动Vi3’来通过励振单元2在需减振位置pos产生抵消振动Vi4,检测作为所产生的抵消振动Vi4与从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3之间的抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4),使自适应控制算法进行学习自适应以减小所检测出的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4),该减振装置的特征在于,具备:频率识别单元31,其基于与由振动产生源gn产生的振动Vi1相关联的信号来识别需减振位置pos处的振动Vi3的频率f,以作为模拟振动Vi3’的频率的基础;相位差确定单元34,其检测需减振位置pos处的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4),确定作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)的相位
Figure BDA00001686863500242
从而确定所确定出的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)的相位
Figure BDA00001686863500243
与基于模拟振动Vi3’在需减振位置pos处产生的抵消振动Vi4的相位之间的相位差
Figure BDA00001686863500245
以及频率校正单元31,其基于由相位差确定单元34确定出的相位差
Figure BDA00001686863500246
朝向使相位差
Figure BDA00001686863500247
消失的方向对由频率识别单元31识别出的频率f进行校正。
根据第一实施方式,实施以下的减振控制:利用频率识别单元31基于与振动产生源gn所产生的振动Vi1相关联的信号来识别从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3的频率f,将识别出的频率f作为抵消从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3所需的模拟振动Vi3’的频率的基础,使用自适应控制算法来计算模拟振动Vi3’,基于所计算出的模拟振动Vi3’来通过励振单元2在需减振位置pos处产生抵消振动Vi4,检测作为所产生的抵消振动Vi4与从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3之间的抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4),使自适应控制算法进行学习自适应以减小所检测出的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)。在实施该减振控制时,相位差确定单元34检测需减振位置pos处的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)来确定作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)的相位从而确定所确定出的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)的相位
Figure BDA00001686863500252
与基于上述模拟振动Vi3’在需减振位置pos处产生的抵消振动Vi4的相位
Figure BDA00001686863500253
之间的相位差由频率校正单元35根据所确定出的相位差
Figure BDA00001686863500255
来朝向使相位差
Figure BDA00001686863500256
消失的方向对由频率识别单元31识别出的频率f进行校正,因此即使在将从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3的频率错误地识别成与实际频率不同的频率的情况下,也能够使模拟振动Vi3’的频率与从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3的频率一致,来提高自适应控制算法的自适应性,从而提高减振性和稳定性。
特别是在对汽车的发动机所产生的振动进行减振的情况下,发动机转速随着加速踏板操作而显著变化,随着转速的变化振动的频率激烈变动,减振控制较为困难,但是在本实施方式中,对识别出的频率进行校正,因此即使振动的频率激烈变动也能够进行追踪,在这一点上是有效的。
另外,在第一实施方式中,在存在由相位差确定单元34确定出的相位差
Figure BDA00001686863500257
时,频率校正单元35使用不超过预先设定的每次校正的上限校正量的校正量、即固定值的步进S来对由频率识别单元31识别出的频率进行校正,因此根据情况不同分多次一点点地实施频率校正,能够防止由于以超过每次校正的上限校正量的大校正量实施校正导致的频率急剧变化而控制变得不稳定的情况,从而能够不损失减振控制的稳定性而提高减振性。
并且,在第一实施方式中,频率校正单元35在由相位差确定单元34确定出的相位差
Figure BDA00001686863500261
的偏移量大于预先设定的阈值时对由频率识别单元31识别出的频率实施校正,在相位差的偏移量小于或等于阈值时不对识别出的频率实施校正,因此设置在相位差
Figure BDA00001686863500263
微小时、即两个振动的频率在某个程度上一致时不实施频率校正的不敏感带,从而能够省略运算,并且能够防止实施缺乏有效效果的频率校正。
除此以外,在第一实施方式中,在汽车等车辆上具备上述减振装置,因此能够对乘客提供舒适的乘坐感。
以上,基于附图对第一实施方式进行了说明,但是要想到具体结构并不限定于这些实施方式。本发明的范围是由权利要求示出的而非上述实施方式的说明,还包含与权利要求相等的含义和范围内的所有变更。
例如,也可以是,关于激烈变动的正弦成分α,对正弦成分α实施LPF(低通滤波)来去除脉冲成分,基于通过LPF后的该正弦成分α来利用校正量计算部68计算出频率校正量Δf。若构成为这种结构,则能够有助于实现稳定的频率校正。
另外,在第一实施方式中,频率校正单元35不考虑相位差
Figure BDA00001686863500264
的偏移量地将每次校正的上限校正量、即固定值的步进S决定为校正量,附加该校正量来实施校正,但是也可以决定与相位差
Figure BDA00001686863500265
的偏移量相应的大小的校正量,使用该校正量来实施校正。若构成为这种结构,则在相位差
Figure BDA00001686863500266
的偏移量大的情况下增大频率的校正量,在相位差的偏移量小的情况下减小频率的校正量,从而能够降低频率的校正次数来迅速且适当地实施频率校正。
预先存储于反传递函数相位设定部50的反传递函数的相位成分P与实际的反传递函数的相位成分由于经时变化等会变得不一致,有时该不一致会被相位差确定单元34检测为相位差
Figure BDA00001686863500271
因此,如图8所示,列举出追加相位校正部70的情况,该相位校正部70对基于模拟振动Vi3’在需减振位置pos处产生的抵消振动Vi4的相位进行校正,以修正该不一致。相位校正部70基于由相位差确定部34c确定出的正弦成分α和余弦成分β来计算相位校正量P’并输出至加法运算器51,从而对相位差
Figure BDA00001686863500272
进行校正。若构成为这种结构,即使车体架frm等减振对象的振动传递特性由于经时变化、温度变化等而发生变化也能够得到期望的减振效果。
并且,如图8所示,为了判断在追加了上述相位校正部70的结构中基于相位差
Figure BDA00001686863500273
来实施频率校正或相位校正是否适当,可以还设置切换部71,该切换部71参照由相位差确定部34c确定出的正弦成分α来对由相位校正部70进行的相位校正和由频率校正量计算部68进行的频率校正进行切换。在反传递函数的相位成分未偏移而频率偏移的情况下,正弦成分α变化固定的变化量,而在频率未偏移而反传递函数的相位成分偏移的情况下,正弦成分α不发生变化,该切换部71利用这一点来对所输入的正弦成分α进行微分以捕捉变化量,在正弦成分α发生变化的情况下切换为由频率校正量计算部68进行的频率校正,在正弦成分α不发生变化的情况下切换为由相位校正部70进行的相位校正。若构成为这种结构,则能够实现适当的校正功能,从而能够提高减振效果。
除此以外,各部的具体结构并非仅限定于上述实施方式,在不脱离本发明的要旨的范围内能够进行各种变形。
<第二实施方式>
参照图9~图13来说明第二实施方式的减振装置。第二实施方式与第二发明相对应。此外,引用与上述第一实施方式的附图相同的附图(具体地说,图5)。
如图9所示,本实施方式的减振装置装载于汽车等车辆,该减振装置具有:加速度传感器等振动检测单元201,其设置于坐席St等需减振位置po s;励振单元202,其使用了线性驱动器220,该线性驱动器220通过使具有规定质量的辅助质量202a振动来在需减振位置pos产生抵消振动Vi4;基准波生成单元203,其基于从作为振动产生源gn的发动机的点火脉冲取出的基本频率f来生成基准波e;以及自适应控制单元204,其被输入来自振动检测单元201的振动检测信号sg和上述基准波e,使励振单元202在需减振位置pos处产生抵消振动Vi4,该减振装置使通过安装机gnm装载在车体架frm上的发动机等振动产生源gn所产生的振动Vi3与通过励振单元202产生的抵消振动Vi4在需减振位置pos相抵消来降低需减振位置pos处的振动。
振动检测单元201使用加速度传感器等检测与发动机的主振动方向相同方向的主振动,输出振动检测信号
Figure BDA00001686863500281
如图10所示,线性驱动器220是往复型驱动器,其将具备永久磁体的定子222固定在车体架frm上,使动子223沿与需抑制的振动方向相同的方向进行往复运动(在图10的纸面上进行上下运动)。在此,该线性驱动器220以车体架frm的需抑制的振动的方向与动子223的往复运动方向(推力方向)一致的方式固定在车体架frm上。动子223与辅助质量221一起安装在轴225上,由定子222通过板簧224以使动子223和辅助质量221在推力方向上能够移动的方式支承该轴225。由线性驱动器220和辅助质量221构成消振器(dynamic damper)。
在构成线性驱动器220的线圈(未图示)中流动交流电流(正弦波电流、矩形波电流)的情况下,在线圈中流通规定方向的电流的状态下,磁通在永磁铁中从S极导向N极,由此形成磁通回路。其结果是,动子223向与重力相反的方向(上方向)移动。另一方面,当线圈中流通与规定方向相反方向的电流时,动子223向重力方向(下方向)移动。通过基于交流电流使线圈中的电流的流动方向交替变化,动子223反复以上的动作,相对于定子222在轴225的轴向上进行往复运动。由此,与轴225接合的辅助质量221在上下方向上振动。该线性驱动器220自身的更具体的构造、动作说明是公知的,因此省略详细的说明。动子223由未图示的制动器限制动作范围。由线性驱动器220与辅助质量221构成的消振器基于从放大器206输出的电流控制信号ss对辅助质量221的加速度进行控制来调节减振力,由此能够抵消车体架frm中产生的振动以降低振动。
如图11所示,基准波生成单元203基于基本频率f[Hz]生成作为基本次数的基准波e的基准正弦波(sinθ)和基准余弦波(cosθ)。所生成的基准正弦波(sinθ)和基准余弦波(cosθ)既可针对某些同步信号而同步,也可不同步。θ=ωt=2πft。
自适应控制单元204以作为控制振动的自适应控制单元的自适应算法块204a为主体。该自适应算法块204a基于振动检测信号sg和上述基准波e{=(sinθ、cosθ)}来计算自适应滤波系数
Figure BDA00001686863500291
基于该自适应滤波系数(Re、Im)来生成减振电流指令I41,基于它来通过后述的电流PI运算块205、放大器206对线性驱动器220输入电流控制信号ss,由此通过励振单元202在需减振位置pos处产生与来自上述振动产生源gn的振动相位相反的抵消振动Vi4。首先,生成所检测出的振动检测信号
Figure BDA00001686863500292
的基本频率成分的正弦波的反信号(正反是相反的信号)。振动检测信号
Figure BDA00001686863500301
在与收敛参数μ相乘之后,在乘法运算器241a、241b中与基准正弦波sinθ或基准余弦波cosθ相乘,在积分器241c、241d中以每进行一次运算就与上一次的值Z-1相加的方式进行积分。其运算结果是计算出反相正弦波的矢量、即自适应滤波系数
Figure BDA00001686863500302
Figure BDA00001686863500303
该反相正弦波的矢量具有与振动检测信号sg的基准正弦波sinθ相偏离的反相正弦波矢量的收敛方向的成分。在乘法运算器241e、241f中使计算出的自适应滤波系数(Re、Im)与基准正弦波sinθ、基准余弦波cosθ分别相乘,将其结果在加法运算器241g中进行相加,由此生成减振电流指令
Figure BDA00001686863500304
作为振动检测信号sg的反相正弦波信号。该减振电流指令I41是成为电流控制信号ss的基础的抵消信号,该电流控制信号ss使励振单元202产生抵消振动Vi4以抵消从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3。当反复进行积分时,A’、
Figure BDA00001686863500305
收敛为与真值A、
Figure BDA00001686863500306
对应的值,随之振动渐渐抵消,但是由于基本频率f、相位θ不断进行变化,因此以始终追踪变化的方式进行控制。
在生成该减振电流指令I41时,如图5所示,只要对从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3施加将该振动Vi3变为反波形而得到的振动-Vi3即可,但是由励振单元202产生的振动Vi2在传递至需减振位置pos的过程中其振幅或相位会根据从励振单元202至需减振位置pos的振动传递路径上的传递特性而发生变化,因此需要生成以下的减振电流指令I41:考虑所述变化来使励振单元202产生振动Vi2以在需减振位置pos处施加抵消振动Vi4。具体地说,预先将表示上述振动传递路径上的传递特性的振动传递函数G的反传递函数(1/G)作为灵敏度信息而与频率相关联地存储在图11所示的反传递增益存储单元250中,利用乘法运算器251使如上求出的振动检测信号sg的反相正弦波信号(=抵消振动Vi4)与反传递函数(1/G)相乘来生成产生振动Vi2的减振电流指令I41。此外,在此,省略针对反传递函数的相位成分的图示及其说明。在图5中,将传递函数的振幅成分设为G、将相位成分设为P,将使从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动的振幅或相位变化的振动传递函数示为G’。
表示从该励振单元202至需减振位置pos的振动传递路径上的传递特性的传递函数增益(振幅成分)和反传递函数增益(振幅成分)如图12的(a)和图12的(b)分别所示那样,其传递度根据频率而发生变化,与频率相关联地存储在反传递增益存储单元250中。在图12所示的例子中,根据设置励振单元202的位置、传递振动的介质等环境不同,在低频带和高频带中存在振动难以传递的低灵敏度区域,即,在该低灵敏度区域中,由励振单元产生的振动Vi2在传递至需减振位置之前会大幅衰减。在该低灵敏度区域中,通过励振单元202的励振而得到的减振效果低,由励振单元202产生的抵消振动Vi4变小,该抵消振动Vi4与需减振位置pos的振动Vi3之间的抵消误差始终无法弥补,因此减振装置持续增加使励振单元202产生的振动Vi2、即减振电流指令I41。该状态从减振的稳定性的观点来看并不理想,需要对减振电流指令I41进行限制。
因此,在第二实施方式中,设置有灵敏度判断单元252,该灵敏度判断单元252基于存储在反传递增益存储单元250中的灵敏度信息来判断当前频率是否处于难以传递由励振单元202产生的振动Vi2的低灵敏度区域。如图11和图12的(b)所示,在反传递函数增益(1/G)为低于第一阈值的传递度的情况下,灵敏度判断单元252判断为当前频率处于低灵敏度区域并输出低灵敏度检测信号Flg,另一方面,在反传递函数增益(1/G)为高于第二阈值的传递度的情况下判断为当前频率未处于低灵敏度区域并停止输出低灵敏度检测信号Flg。第二阈值被设定为高于第一阈值的传递度,在第一阈值与第二阈值之间设置有规定的间隔,设置有不改变判断结果的不变区域。作为各阈值的具体设定例,期望将第一阈值设定为传递函数增益的最大值(传递度为峰值的值)的负(-)数十[dB]左右以下,期望将第二阈值设定为比第一阈值高数[dB]左右的值。这样,通过使用阈值使其具有滞后特性,能够防止频繁切换判断结果来反复启动/停止低灵敏度检测信号Flg的振荡。
为了防止产生由于过电流而使构成线性驱动器220的动子223与设置于定子222的未图示的制动器等之间的冲突等问题而设置了抑制减振电流指令I41的机构。利用该机构进行如下修正(限制):在输出该低灵敏度检测信号Flg时、即当前频率处于低灵敏度区域时,朝向对由励振单元202产生的抵消振动Vi4进行抑制的方向来对作为抵消信号的减振电流指令I41进行修正(限制)。
即,如图11所示,该机构构成为包括:振幅检测单元204b,其计算上述减振电流指令I41的峰值电流值A1’;以及电流超限检测单元204c,其导出基于基本频率f而预先设置的电流上限值α1,在上述减振电流指令I41的峰值电流值A1’超过上述电流上限值α1的情况下生成电流超上限信号S41
振幅检测单元204b是随时(实时)计算出减振电流指令I41的振幅A1’的块。也可以基于所生成的减振电流指令I41的波形
Figure BDA00001686863500321
来求出振幅A1’,还可以取生成其波形前的加法运算数据的平方和平方根。另外,为了减轻运算量还可以只取平方和,对进行比较的电流上限值α1进行平方。
电流超限检测单元204c将电流上限值α1存储为电流钳位表241h的形式。该上限值α1采用了图13的(a)所示的马达上限电流Ic(最大输出值)或位置上限电流Ip(防止冲突)中较小一方的值。
马达上限电流Ic是具体实现本实施方式的运算处理功能的控制器所能够输出的最大电流值或能够在线性驱动器220中流通的(磁体不减磁的程度的)最大电流值中较小一方的值,与频率无关,是固定的。
另一方面,位置上限电流Ip是不超过通过流通正弦波电流而进行动作的动子223所能够运动的振幅上限的电流的上限值,在使正弦波加速度为a、使最大加速度为Ap(=a√2)的情况下,图13的(b)所示的电流指令Iref的允许振幅Lp被认作Lp<|Xmax|=Ap/ω2。该电流指令Iref由电流PI运算块205进行运算,作为电压指令被输入至放大器206,在放大器206的驱动下以加速度a来驱动线性驱动器220。如图13的(c)所示,当将基于电流指令Iref使动子223产生加速度a之前的传递增益设为E(f)时,有a(f)=Iref·E(f)…(1)的关系。现在,在设为若提供最大电流Ip(f)则可以得到最大化速度Ap(f)时,Ap(f)=E(f)·Ip(f)…(2),因此根据(1)、(2)式,可以得到Ip(f)=ω2|Xmax|/E(f),该Ip(f)被当作位置上限电流,通过输入从发动机gn取出的基本频率f求出各个时刻的位置上限电流Ip(f)。
这些电流上限值α1(Ic或Ip中较小一方)被直接输入选择部260,另外,对电流上限值α1进行分支并通过乘法运算器261限制为1/2倍后得到的电流上限值(α1/2)被输入至选择部260。该选择部260在灵敏度判断单元252输出了低灵敏度检测信号Flg的情况下输出电流上限值α1,另一方面,在灵敏度判断单元252未输出低灵敏度检测信号Flg的情况下输出受限的电流上限值(α1/2)。所输出的电流上限值(α1或α1/2中的某一方)和由振幅检测单元204b输出的峰值电流值A1’被输入至比较部241i,以辨别基本次数峰值电流值A1’是否大于或等于其频率的电流上限值(α1或α1/2中的某一方),如果超过则输出电流超上限信号(启动信号)S41。在未超过的情况下,不输出电流超上限信号S41(关闭信号)。该信号S41既可以纯粹根据是否超过而启动/关闭,也可以具有一定的滞后特性。
所输出的电流超上限信号S41被输入至上述自适应算法块204a,在对该自适应算法块204a输入上述电流超上限信号S41的期间、即当前频率处于低灵敏度区域的期间,在每次计算上述自适应滤波系数(Re、Im)时,在预定的范围内朝向对减振电流指令I41进行限制的方向对该自适应滤波系数(Re、Im)进行修正。
自适应算法块204a如前所述那样反复以下的处理:一边对从上述振动检测单元201输入的输入信号sg进行积分一边对自适应滤波系数(Re、Im)进行更新,其中,在对减振电流指令I41进行限制时,在缩小上述积分值的位置设置积分缩减处理块204d,进行积分缩减处理。具体地说,根据是否输入了电流超上限信号S41来对内部的标志设定部241j、241k建立0或1的标志,在未输入信号S41时(标志为1时)不进行缩小,在输入了信号S41时(标志为0时),在每次进行运算时通过乘法运算器241m、241n使缩减系数设定部241z所设定的缩减系数值k与上一次的值Z-1相乘,由此缩小积分值。缩减系数值k用于在一次运算中减小缩小量,例如设定为k=1020/1024(=0.9961)等。使缩减系数值k为不将1大幅缩小的值(将缩小量抑制得较小)是由于:若过大程度地缩小,则在一次缩小动作中减振电流指令I41的值急剧变化,从而使输出与高次谐波重叠而引起异常振动。也可以由缩减系数设定部241z将缩减系数值k设为可以根据来自比较部241i的偏差信号而变化,使得超过电流上限值α1(电流钳位值)的超过量越大,该值越小(即缩小量越大)。另外,还可以计算超过量的比率,使其与电流上限值α1同步。
即,在超过了减振电流指令I41的情况下,并非立即削减减振电流指令I41的超过量,而是以预定的范围(在此为缩减系数值k对积分的缩小范围)对减振电流指令I41进行限制,并反复这种修正,因此,减振电流指令I41渐渐朝向不产生高次谐波、不与动子冲突的振幅变化。缩减系数生成块204d不过是一例,只要是根据电流超上限信号S41以不对缩减系数值k的应用进行启动停止的方式来增大减小该缩减系数值k的块,则内部结构是怎样的形式都可以。收敛参数μ越大,自适应滤波系数(Re、Im)的收敛越快。
如上,本实施方式的减振装置具备:自适应算法块204a,其是产生作为抵消信号的减振电流指令I41的控制单元,该减振电流指令I41用于在使振动产生源gn所产生的振动Vi3与由励振单元202产生的抵消振动Vi4在需减振位置pos相抵消时输入与振动Vi3相对应的频率f,以抵消从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3;励振单元202,其通过被输入作为该控制单元的自适应算法块204a所产生的抵消信号、即减振电流指令I41来进行动作以在需减振位置pos产生抵消振动Vi4;以及振动检测单元201,其在需减振位置pos检测作为振动产生源gn所产生的振动Vi3与抵消振动Vi4之间的抵消误差而残留的振动,其中,作为控制单元的自适应算法块204a基于由振动检测单元201检测出的振动来对作为抵消信号的减振电流指令I41进行修正以减小作为抵消误差而残留的振动,该减振装置构成为以下结构:设置了反传递增益存储单元250和灵敏度判断单元252,该反传递增益存储单元250是将从励振单元202至需减振位置pos的振动传递路径上的传递特性与频率相关联地存储为灵敏度信息的存储单元,该灵敏度判断单元252基于灵敏度信息来判断当前频率是否处于难以传递由励振单元202产生的振动的低灵敏度区域,作为控制单元的自适应算法块204a在灵敏度判断单元252判断为当前频率处于低灵敏度区域的情况下朝向抑制由上述励振单元产生的抵消振动的方向对作为抵消信号的减振电流指令I41进行修正。
若构成为这种结构,将从励振单元202至需减振位置pos的振动传递路径上的传递特性与频率相关联地存储为灵敏度信息,当基于该灵敏度信息判断为当前频率位于难以传递由励振单元202产生的振动Vi2的低灵敏度区域时,朝向抑制由励振单元202产生的抵消振动Vi4的方向对作为抵消信号的减振电流指令I41进行修正,因此在通过励振单元202的励振得到的减振效果低的低灵敏度区域中,由励振单元202产生的振动被抑制,以防止使其它部位上的振动受到坏影响、或者在脱离低灵敏度区域的情况下施加所需以上的大抵消振动Vi4,从而能够解除由于低灵敏度区域而产生的问题,提高减振稳定性。
另外,在本实施方式中,灵敏度判断单元252基于灵敏度信息,在作为与当前频率相关联的振动传递路径上的传递特性之一的振幅成分的传递度低于预定的第一阈值的情况下判断为当前频率处于低灵敏度区域,因此,通过设定第一阈值,能够有效判断当前频率是否处于低灵敏度区域。
并且,在本实施方式中,灵敏度判断单元252基于灵敏度信息,在作为与当前频率相关联的振动传递路径上的传递特性之一的振幅成分的传递度高于第二阈值、该第二阈值是高于第一阈值的传递度的情况下判断为当前频率未处于低灵敏度区域,在第一阈值与第二阈值之间设置有不改变判断结果的不变区域,作为控制单元的自适应算法块204a在灵敏度判断单元252判断为当前频率未处于低灵敏度区域的情况下不对作为抵消信号的减振电流指令I41进行修正,因此,能够避免在当前频率处于阈值附近的情况下判断结果频繁改变而使控制变得不稳定。
并且,在本实施方式中,抵消信号是减振电流指令I41,还具备电流超限检测单元204c,该电流超限检测单元204c导出基于频率而预先设定的电流上限值α1,在减振电流指令I41的峰值电流值A1’超过电流上限值α1的情况下对作为控制单元的自适应算法块204a输入电流超上限信号S41,作为控制单元的自适应算法块204a构成为接受该电流超上限信号S41的输入来对减振电流指令I41进行限制,电流超限检测单元204c在灵敏度判断单元252判断为当前频率处于低灵敏度区域的情况下朝向对减振电流指令I41进行限制的方向对电流上限值α1进行修正,使其为电流上限值(α1/2),因此,能够实现:利用防止由于流通很大的减振电流指令而发生的动子223的冲突等问题的机构,在当前频率处于低灵敏度区域时朝向对励振单元202所产生的抵消振动Vi4进行抑制的方向对减振电流指令I41进行修正。
因而,通过将这种减振装置装载在车辆上,能够有效提高该车辆的减振功能所涉及到的可靠性、耐久性,从而实现优秀的行驶性能。
以上,说明了本发明的一个实施方式,但是各部的具体结构并不仅限定于上述实施方式。例如,在本实施方式中,将反传递函数增益与频率相关联地进行记录,基于反传递函数增益来由灵敏度判断单元252判断当前频率是否处于低灵敏度区域,但是也可以构成为用传递函数增益代替反传递函数增益与频率相关联地进行存储,基于传递函数增益来进行上述判断。
除此以外,能够在不脱离本发明的要旨的范围内进行各种变形,例如将本发明应用于以振动产生为问题的除车辆以外的移动装置、机器等。
<第三实施方式>
下面,参照图14~图16来说明第三实施方式的减振装置。第三实施方式与第三发明相对应。此外,引用与上述第一实施方式的附图相同的附图(具体地说,图1、图5和图6)。
如图1所示,第三实施方式的减振装置装载于汽车等车辆,该减振装置具有:加速度传感器等振动检测单元1,其设置于坐席St等需减振位置pos;励振单元2,其使用了线性驱动器,该线性驱动器通过使具有规定质量的辅助质量2a振动来产生振动Vi2;以及控制单元3,其被输入作为振动产生源gn的发动机的点火脉冲信号和来自振动检测单元1的检测信号,使励振单元2所产生的振动Vi2传递至需减振位置pos,由此使需减振位置pos处产生抵消振动Vi4,该减振装置使通过安装机gnm装载在车体架frm上的发动机等振动产生源gn所产生的振动Vi1与通过励振单元2产生的抵消振动Vi4在需减振位置pos相抵消来降低需减振位置pos处的振动。
如图14所示,控制单元3为了在需减振位置pos处产生可靠地抵消从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3的抵消振动Vi4,使用自适应算法的自适应滤波332f计算出对从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3进行模拟后得到的模拟振动Vi3’,基于计算出的模拟振动Vi3’来通过励振单元2在需减振位置pos产生抵消振动Vi4。另外,控制单元3进行以下的减振控制:利用振动检测单元1检测出作为从励振单元2传递至需减振位置pos的抵消振动Vi4与振动Vi3之间的抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4),反复执行自适应滤波332f的计算以减小检测出的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4),利用计算的累积使模拟振动Vi3’和自适应滤波332f收敛为真值。在本实施方式中,抵消从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3所需的模拟振动是对振动Vi3进行模拟后得到的模拟振动Vi3’,但是也可以不对该振动Vi3进行模拟,而直接对从励振单元2传递至需减振位置pos的抵消振动Vi4进行模拟。
执行利用该自适应控制的减振控制的控制单元3如图14所示那样具有模拟振动计算单元332和抵消振动产生指令单元333。
模拟振动计算单元332使用自适应滤波332f来计算模拟振动Vi3’,并且逐次更新自适应滤波332f以减小振动检测单元1所输入的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)。具体地说,模拟振动计算单元332具有模拟振动计算部332a和学习自适应部332b。模拟振动计算部332a对作为模拟振动Vi3’的计算基础的基准波实施使用了自适应滤波332f的滤波处理,从而使基准波的振幅和相位发生变化来计算模拟振动Vi3’。学习自适应部332b基于作为自适应滤波332f的计算基础的基准波朝向自适应滤波的真值反复执行自适应滤波的计算,以使振动检测单元1所输入的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)消失,利用该计算的累积使模拟振动Vi3’和自适应滤波332f收敛为真值。在进行自适应滤波332f的计算时,使用收敛系数332u,该收敛系数332u表示每次计算使自适应滤波332f接近真值的程度,利用该收敛系数332u来决定自适应滤波332f收敛为真值的速度。
抵消振动产生指令单元333基于模拟振动计算单元332所计算出的模拟振动Vi3’、通过励振单元2在需减振位置pos处产生抵消振动Vi4。在产生该抵消振动时,如图5所示,只要对从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3施加将该振动Vi3变为反波形后得到的振动-Vi3即可,但是由励振单元2产生的振动Vi2在传递至需减振位置pos的过程中振幅或相位会发生变化,因此需要考虑该变化来使励振单元2产生振动Vi2以在需减振位置pos处施加抵消振动Vi4。具体地说,预先将使从励振单元2传递至需减振位置pos的振动的振幅和相位变化的振动传递函数G的反传递函数存储在反传递函数存储部333a中,向将对需减振位置pos处的振动Vi3进行模拟后得到的模拟振动Vi3’变为反波形后得到的振动添加反传递函数来计算抵消振动Vi2。在此,将反传递函数的振幅成分设为1/G、将相位成分设为P来存储到反传递函数存储部333a中。此外,将使从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动的振幅或相位变化的振动传递函数示为G’。
针对上述结构,在本实施方式中,如图14所示,还具备偏差信息获取单元334和收敛系数变更单元335。
偏差信息获取单元334获取偏差信息,该偏差信息与从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3与基于模拟振动Vi3’在需减振位置pos处产生的抵消振动Vi4之间的偏差相对应。
收敛系数变更单元335对收敛系数进行变更,使得由偏差信息获取单元334获取到的励振力振幅成分越大则自适应滤波332f进行收敛的速度越快。
将实现这种控制单元3的具体控制块在图15中示出来进行说明。
如图15所示,频率检测部341被输入表示作为振动产生源gn的发动机的点火定时的发动机脉冲信号,使所输入发送机脉冲信号的频率与需减振位置pos处的振动Vi3的频率f一致,来识别振动Vi3的频率f。当然,例如也可以使用来自检测发动机曲轴的转速的传感器的检测脉冲信号等其它信号来代替发动机的点火脉冲信号。将识别出的频率f输入基本电角度计算部342来计算基本电角度θ(=ωt)。基准波生成部343生成作为以计算出基本电角度θ为基础的基准波的基准正弦波sinθ和基准余弦波cosθ。这些基准波是控制单元3的信号处理中的波形的振幅和相位等的基准。
作为加速度传感器的振动检测单元1所检测出的需减振位置pos处的振动中除振动产生源gn所产生的振动以外还包含其它振动,因此,通过对振动检测单元1的输出信号实施仅取出频率检测部341所识别出的频率f成分的信号的BPF(带通滤波)344来仅将振动产生源gn所产生的振动检测为振动信号。
为了对该振动信号进行模拟,将振动信号假设为
Figure BDA00001686863500411
θ=ωt,利用下面的式子。
首先,若使振动信号
Figure BDA00001686863500412
与2sinθ相乘,则能够变形为
Figure BDA00001686863500413
当使用收敛系数μ对该式子进行积分时,右边第二项的积分变为
Figure BDA00001686863500415
若将μ设定为与A相比非常小的值,则振幅小且为周期函数的积分,因此能够忽视从而使右边整体收敛为具有接近真值A的值A’的振幅成分和接近真值
Figure BDA00001686863500417
的值
Figure BDA00001686863500418
的相位成分的
Figure BDA00001686863500419
同样地,若使振动信号
Figure BDA000016868635004110
与2cosθ相乘,则能够变形为
Figure BDA000016868635004111
当使用收敛系数μ对该式子进行积分时,右边第二项
Figure BDA000016868635004112
的积分也与上述同样地为周期函数的积分,因此能够忽视,从而使右边整体收敛为具有接近真值A的值A’的振幅成分和接近真值
Figure BDA000016868635004113
的值的相位成分的
Figure BDA000016868635004115
若使如上求出的分别乘以sinθ和cosθ并相加,则为
Figure BDA000016868635004118
Figure BDA000016868635004119
因而,通过对振动信号实施上述运算,能够计算出对振动信号
Figure BDA00001686863500421
进行模拟后得到的模拟振动
Figure BDA00001686863500422
Figure BDA00001686863500423
是所谓的自适应控制中的自适应滤波332f,为了利用振动信号的输入使模拟振动的振幅A’和相位
Figure BDA00001686863500425
收敛为作为真值的振幅A和相位
Figure BDA00001686863500426
而进行自适应。另外,自适应滤波通过在使基准波与自适应滤波相乘后相加来变形为模拟振动,因此可以说表示出了模拟振动与基准波之间的振幅差和相位差。
如图15所示,构成有模拟振动计算单元332,以使用上述运算处理来基于振动信号
Figure BDA00001686863500427
一边使自适应滤波332f进行学习更新一边计算模拟振动。即,乘法运算器345使振动信号与以2μ为基础的收敛系数相乘。乘法运算器346、347分别使乘法运算器345中的乘法运算结果乘以从基准波生成部343输出的基准正弦波sinθ和基准余弦波cosθ并输出至积分器348、349。积分器348、349对来自乘法运算器346、347的输出进行积分,输出作为表示模拟振动与基准波之间的振幅差和相位差的自适应滤波332f的
Figure BDA00001686863500429
Figure BDA000016868635004210
若在使该自适应滤波332f分别乘以基准正弦波sinθ和基准余弦波cosθ之后进行相加,则如上所述变为模拟振动
Figure BDA000016868635004211
但是在本实施方式中,在与自适应滤波332f相乘之前生成添加了振幅成分和相位成分的反传递函数后的基准波。当然,也可以在计算出模拟振动之后添加振幅成分和相位成分的反传递函数。具体地说,在本实施方式中,反传递函数振幅设定部353预先存储有与频率相对应的反传递函数的振幅成分,通过输入识别出的频率f来确定反传递函数的振幅成分1/G。同样地,反传递函数相位设定部350预先存储有与频率相对应的反传递函数的相位成分,通过输入识别出的频率f来确定反传递函数的相位成分P。所确定出的相位成分P和基本电角度θ经加法运算器351进行加法运算后被输入到振荡器352。振荡器352生成添加了反传递函数的相位成分P的正弦波sin(θ+P)和余弦波cos(θ+P)。乘法运算器354、355使所生成的正弦波sin(θ+P)和余弦波cos(θ+P)分别乘以由反传递函数振幅设定部353确定出的反传递函数的振幅成分1/G,来生成添加了振幅和相位的反传递函数后的基准波。
利用乘法运算器356、357使通过该乘法运算器354、355生成的添加了振幅和相位的反传递函数后的基准波(1/G)sin(θ+P)和(1/G)cos(θ+P)分别与作为上述自适应滤波332f的
Figure BDA00001686863500431
Figure BDA00001686863500432
相乘。当利用加法运算器358使乘法运算器356、357的乘法运算结果相加、并利用乘法运算器359使相加后的结果乘以-1时,生成指令产生抵消振动
Figure BDA00001686863500433
的抵消信号,从而由励振单元2施加
Figure BDA00001686863500434
的抵消振动。
除了进行使用了上述自适应控制的减振控制的结构以外,还具有构成偏差信息获取单元334的励振力振幅成分获取部334c以及收敛系数变更单元335。
抵消振动Vi4的振幅值越大,振动产生源gn所产生的振动发生变化时作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)越大,随之从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3与基于模拟振动Vi3’在需减振位置pos处产生的抵消振动Vi4之间的偏差越大,构成偏差信息获取单元334的励振力振幅成分获取部334c着眼于这一点,获取与抵消振动Vi4的振幅值相对应的励振力振幅成分来作为上述偏差的指标。作为该励振力振幅成分的具体例,可以列举出成为抵消振动Vi4的振幅值基础的自适应滤波332f的振幅成分、由模拟振动计算单元332计算出的模拟振动Vi3’的振幅成分等。在本实施方式中,具体地说,输入由积分器348、349输出的作为自适应滤波332f的
Figure BDA00001686863500435
Figure BDA00001686863500436
基于所输入的自适应滤波332f来获取自适应滤波332f的振幅成分A’以作为励振力振幅成分。
收敛系数变更单元335根据作为由偏差信息获取单元334获取到的励振力振幅成分的自适应滤波332f的振幅成分A’来变更收敛系数332u。通过将增益输出至乘法运算器335a来使作为基础的基础值2μ变化,从而进行收敛系数332u的变更。如图16所示,收敛系数变更单元335在作为励振力振幅成分的自适应滤波332f的振幅成分A’小于或等于预先设定的阈值Ath时输出使自适应滤波332f的收敛速度变为固定值Ds的增益,在振幅成分A’超过阈值Ath的情况下输出使收敛速度呈线性增加的增益,在收敛速度达到预先设定的上限值Dmax时无论振幅成分A’是否增加都输出使收敛速度为上限值Dmax的增益。由于当根据收敛系数332u决定的收敛速度快到超过某个上限时自适应滤波332f发散,因此设置上限值Dmax以防止这种情况。收敛系数变更单元335如上所述那样对收敛系数332u进行变更使得随着励振力振幅成分的增加来加快自适应滤波332f进行收敛的速度,并且对收敛系数332u进行变更使得随着励振力振幅成分的减少来减慢自适应滤波332f进行收敛的速度。当然,也可以仅构成为对收敛系数332u进行变更以加快自适应滤波332f进行收敛的速度,还可以构成为仅对收敛系数332u进行变更以减慢自适应滤波332f进行收敛的速度。
如上,本实施方式所涉及的减振装置具备:模拟振动计算单元332,其在使振动产生源gn所产生的振动Vi3与通过励振单元2产生的抵消振动Vi4在需减振位置pos相抵消时,使用自适应滤波332f来计算抵消从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3所需的模拟振动Vi3’;抵消振动产生指令单元333,其基于由模拟振动计算单元332计算出的模拟振动Vi3’来通过励振单元2在需减振位置pos产生抵消振动Vi4;以及振动检测单元1,其检测在需减振位置pos处作为振动产生源gn所产生的振动Vi3与抵消振动Vi4之间的抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4),其中,模拟振动计算单元332基于由振动检测单元1检测出的振动(Vi3+Vi4)和决定自适应滤波332f收敛为真值的速度的收敛系数332u来反复执行自适应滤波332f的计算以减小作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4),通过计算的累积使模拟振动Vi3’和自适应滤波332f收敛为真值,该减振装置的特征在于,还具备:偏差信息获取单元334,其获取偏差信息,该偏差信息与从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3与基于模拟振动Vi3’在需减振位置pos产生的抵消振动Vi4之间的偏差相对应;以及收敛系数变更单元335,其基于由偏差信息获取单元334获取到的偏差信息来变更收敛系数332u,使得随着偏差的增加来加快自适应滤波332f波进行收敛的速度,且随着偏差的减少来减慢自适应滤波332f波进行收敛的速度。
在本实施方式中,实施以下的减振控制:由模拟振动计算单元332使用自适应滤波332f来计算抵消从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3所需的模拟振动Vi3’,基于计算出的模拟振动Vi3’,由抵消振动产生指令单元333通过励振单元2在需减振位置pos产生抵消振动Vi4,由振动检测单元1检测在需减振位置pos处作为振动产生源gn所产生的振动Vi3与抵消振动Vi4之间的抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4),由模拟振动计算单元332基于检测出的振动(Vi3+Vi4)和决定自适应滤波332f收敛为真值的速度的收敛系数332u来计算自适应滤波332f以减小作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4),通过计算的累积使模拟振动Vi3’和自适应滤波332f收敛为真值。在这种情况下,在需要对应于需减振振动Vi3的变化大幅改变抵消振动Vi4时,作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)与基于模拟振动Vi3’在需减振位置pos处产生的抵消振动Vi4之间的偏差变大,另一方面,在不需要大幅改变抵消振动Vi4时上述偏差减小,着眼于这一点,由偏差信息获取单元334获取与上述偏差对应的偏差信息,基于获取到的偏差信息由收敛系数变更单元335对收敛系数332u进行变更,使得随着偏差的增加来加快自适应滤波332f波进行收敛的速度,且随着偏差的减少来减慢自适应滤波332f波进行收敛的速度,因此,在需要大幅改变要在需减振位置pos处产生的抵消振动Vi4时加快自适应滤波332f进行收敛的速度来提高响应,在无需大幅改变需励振的抵消振动Vi4时降低自适应滤波332f进行收敛的速度来减小抵消振动Vi4的动作,从而提高了减振控制的响应性和稳定性,在需要或无需大幅改变抵消振动Vi4的时刻混合存在的情况下也能够实现适当的减振控制。
特别是,在本实施方式中,基于模拟振动Vi3’在需减振位置pos处产生的抵消振动Vi4的振幅值越大,振动产生源gn所产生的振动Vi3发生变化时作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)越大,上述偏差变大,着眼于这一点,偏差信息获取单元334获取与基于模拟振动Vi3’在需减振位置pos处产生的抵消振动Vi4的振幅值对应的励振力振幅成分、即自适应滤波332f的振幅成分A’以作为与偏差对应的偏差信息,收敛系数变更单元335对收敛系数332u进行变更使得随着由偏差信息获取单元334获取到的励振力振幅成分、即自适应滤波332f的振幅成分A’的增加来加快自适应滤波332f波进行收敛的速度,且随着自适应滤波332f的振幅成分A’的减少来减慢自适应滤波332f波进行收敛的速度,因此,通过将励振力振幅成分的大小用作上述偏差的指标,能够实现提高减振控制的响应性和稳定性的结构。
<第四实施方式>
接着,参照图17来说明第四实施方式的减振装置。第四实施方式与第三发明相对应。
图17是表示本实施方式的控制单元403的结构和功能的框图。控制单元403具有与上述第三实施方式所涉及的控制单元3大致相同的结构,但是具有图14中以虚拟轮廓线示出的残留振动振幅成分获取部334a以代替图14和图15所示的构成偏差信息获取单元334的励振力振幅成分获取部334c。
作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)的振幅成分越大,上述偏差越大,残留振动振幅成分获取部334a着眼于这一点,获取作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)的振幅成分来作为上述偏差的指标。具体地说,输入从BPF(带通滤波器)344输出的振动信号
Figure BDA00001686863500471
基于所输出的振动信号
Figure BDA00001686863500472
来获取振幅成分A。
对应于该残留振动振幅成分获取部334a,收敛系数变更单元335被输入由残留振动振幅成分获取部334a获取到的振幅成分A,对收敛系数进行变更使得随着所输入的振幅成分A的增加来加快自适应滤波332f波进行收敛的速度,且随着所输入的振幅成分A的减少来减慢自适应滤波332f波进行收敛的速度。具体地说,输出使振幅成分An×规定系数k为收敛系数332u的增益。当然,只要与振幅成分相应,也可以例如针对振幅成分A通过以0为目的值的PI控制(比例积分控制)等其它处理来决定收敛系数332u。
如上,本实施方式所涉及的减振装置的特征在于,构成偏差信息获取单元334的残留振动振幅成分获取部334a获取由振动检测单元1检测的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)的振幅成分A来作为与偏差相对应的偏差信息,收敛系数变更单元335对收敛系数332u进行变更使得随着由构成偏差信息获取单元334的残留振动振幅成分获取部334a获取到的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)的振幅成分A的增加来加快自适应滤波332f波进行收敛的速度,且随着振幅成分A的减少来减慢自适应滤波332f波进行收敛的速度。
在本实施方式中,作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)的振幅成分A越大,从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3与基于模拟振动Vi3’在需减振位置pos处产生的抵消振动Vi4之间的偏差越大,着眼于这一点,获取由振动检测单元1检测的作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)的振幅成分A来作为与偏差相对应的偏差信息,对收敛系数332u进行变更使得随着所获取到的振幅成分A的增加来加快自适应滤波332f波进行收敛的速度,且随着振幅成分A的减少来减慢自适应滤波332f波进行收敛的速度,因此,通过将作为抵消误差而残留的振幅成分A用作上述偏差的指标,能够实现提高减振控制的响应性和稳定性的结构。
<第五实施方式>
接着,参照图18来说明第五实施方式的减振装置。第五实施方式与第三发明相对应。
图18是表示本实施方式的控制单元503的结构和功能的框图。控制单元503具有与上述第三实施方式所涉及的控制单元3大致相同的结构,但是具有图14中以虚拟轮廓线示出的频率变动量获取部334b以代替图14和图15所示的构成偏差信息获取单元334的励振力振幅成分获取部334c。
需减振位置pos处的振动Vi3的频率变动量越大,上述偏差越大,频率变动量获取部334b着眼于这一点,基于与振动产生源gn所产生的振动相关联的信号获取需减振位置pos处的振动的频率变化量来作为上述偏差的指标。具体地说,频率变动量获取部334b被输入由频率检测部341识别出的频率f,通过对输入的频率f进行微分处理等来获取频率f的变动量。
对应于该频率变动量获取部334b,收敛系数变更单元335被输入由频率变动量获取部334b获取到的振动Vi3的频率f的变动量,对收敛系数进行变更使得随着所输入的变动量的增加来加快自适应滤波332f波进行收敛的速度,且随着所输入的变动量的减少来减慢自适应滤波332f波进行收敛的速度。具体地说,决定收敛系数332u使得自适应滤波332f进行收敛的速度与频率f的变动量成比例地加快。当然,只要与频率f的变动量相应,则也可以构成为:例如与固定的增益相乘,或者根据频率f的变动量是否超过规定阈值来进行切换以从预先设定的多个收敛系数332u中使用一个收敛系数332u。
如上,本实施方式所涉及的减振装置的特征在于,构成偏差信息获取单元334的频率变动量获取部334b基于与振动产生源gn所产生的振动Vi3相关联的信号、即发动机脉冲信号来获取需减振位置pos处的振动Vi3的频率f的变化量来作为上述偏差的指标,收敛系数变更单元335对收敛系数332u进行变更使得随着由构成偏差信息获取单元334的频率变动量获取部334b获取到的频率f的变动量的增加来加快自适应滤波332f波进行收敛的速度,且随着所获取到的频率f的变动量的减少来减慢自适应滤波332f波进行收敛的速度。
在本实施方式中,需减振位置pos处的振动Vi3的频率f的变动量越大,上述偏差越大,着眼于这一点,基于与振动产生源gn所产生的振动Vi3相关联的信号、即发动机脉冲信号来获取需减振位置pos处的振动Vi3的频率f的变化量来作为与该偏差对应的偏差信息,对收敛系数332u进行变更使得随着获取到的频率f的变动量的增加来加快自适应滤波332f波进行收敛的速度,且随着获取到的频率f的变动量的减少来减慢自适应滤波332f波进行收敛的速度,因此,通过将需减振位置pos处的振动Vi3的频率f的变动量用作上述偏差的指标,能够实现提高减振控制的响应性和稳定性的结构。
<第六实施方式>
接着,参照图19和图6说明第六实施方式的减振装置。第六实施方式与第三发明相对应。
图19是表示本实施方式的控制单元603的结构和功能的框图。控制单元603具有与上述第三实施方式所涉及的控制单元3大致相同的结构,但是具有图14中以虚拟轮廓线示出的相位差获取部334d以代替图14和图15所示的构成偏差信息获取单元334的励振力振幅成分获取部334c。
如图6所示,相位差获取部334d获取作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)的相位
Figure BDA00001686863500501
与基于模拟振动Vi3’在需减振位置pos产生的抵消振动Vi4的相位
Figure BDA00001686863500502
之间的相位差
Figure BDA00001686863500503
下面具体说明其结构。
如图19所示,首先,在除法运算器660a中使振动信号
Figure BDA00001686863500504
除以由实时振幅检测部660检测出的振幅A,得到振幅1的
振幅1的正弦波sinθ的半周期0~π的积分值为(-cosπ)-(-cos0)=(1)-(-1)=2,其平均值为0~π的均值、即2/π,实时振幅检测部660利用了这一点,当输入振动信号
Figure BDA00001686863500506
时,该实时振幅检测部60对其施加绝对值处理,使其经由去除双倍频率成分的陷波滤波,并利用LPF(低通滤波)去除脉冲成分后乘以2/π,由此即时获取振幅A。
乘法运算器661、662使作为除法运算器660a的除法运算结果的
Figure BDA00001686863500507
分别与2sinθ和2cosθ相乘,利用积化和差定理得到
Figure BDA00001686863500511
Figure BDA00001686863500512
对作为乘法运算器661的运算结果的实施去除双倍频率成分的陷波处理663,利用LPF(低通滤波)处理665去除脉冲成分来得到
Figure BDA00001686863500514
同样地,对作为乘法运算器662的运算结果的实施去除双倍频率成分的陷波处理664,利用LPF(低通滤波)处理666去除脉冲成分来得到这样,即时地确定出具有振动信号的相位成分的
Figure BDA00001686863500518
Figure BDA00001686863500519
相位差确定部667基于确定出的以及作为自适应滤波332f的
Figure BDA000016868635005112
Figure BDA000016868635005113
来确定相位差。具体地说,该相位
Figure BDA000016868635005114
和相位
Figure BDA000016868635005115
表示以共用的基本电角度θ为基准的相位偏移,因此在模拟振动的相位与需减振位置pos处的振动的相位一致的情况下
Figure BDA000016868635005117
相等。因而,将相位差
Figure BDA000016868635005118
定义为
Figure BDA000016868635005119
利用使用下面的式子计算出的相位差的正弦成分α和余弦成分β来表达相位差。
正弦成分
Figure BDA000016868635005120
Figure BDA000016868635005121
余弦成分
Figure BDA000016868635005122
Figure BDA000016868635005123
上述的自适应控制算法在相位差
Figure BDA000016868635005124
超过了±60度的范围的情况下辨别出控制发散而无法进行减振的情况,因此在余弦成分β>0的条件下能够根据正弦成分α的符号判断出
Figure BDA000016868635005125
是快还是慢,并能够根据正弦成分α的大小来掌握相位差
Figure BDA000016868635005126
的偏移量。
对应于该相位差获取部334d,收敛系数变更单元335被输入由相位差获取部334d获取到的表示相位差
Figure BDA000016868635005127
的正弦成分α和余弦成分β,对收敛系数进行变更使得自适应滤波332f波进行收敛的速度与相位差
Figure BDA000016868635005128
相应地变化。具体地说,在需减振位置pos的频率f发生变动时相位差
Figure BDA000016868635005129
大多也进行变动,因此决定收敛系数332u使得若相位差
Figure BDA00001686863500521
进行变动就与其变动量成比例地改变自适应滤波332f进行收敛的速度。当然,只要与相位差
Figure BDA00001686863500522
的变动量相应,则也可以构成为:例如与固定的增益相乘,或者根据相位差
Figure BDA00001686863500523
的变动量是否超过规定阈值来进行切换以从预先设定的多个收敛系数332u中使用一个收敛系数332u。
如上,本实施方式所涉及的减振装置的特征在于,构成偏差信息获取单元334的相位差获取部334d获取作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)的相位与基于模拟振动Vi3’在需减振位置pos产生的抵消振动Vi4的相位
Figure BDA00001686863500525
之间的相位差
Figure BDA00001686863500526
来作为与偏差相对应的偏差信息,收敛系数变更单元335对收敛系数332u进行变更使得随着由构成偏差信息获取单元334的相位差获取部334d获取到的相位差
Figure BDA00001686863500527
的增加来加快自适应滤波332f波进行收敛的速度,且随着相位差的减少来减慢自适应滤波332f波进行收敛的速度。
在本实施方式中,在作为抵消误差而残留的振动(Vi3+Vi4)的相位
Figure BDA00001686863500529
与基于模拟振动Vi3’在需减振位置pos产生的抵消振动Vi4的相位
Figure BDA000016868635005210
之间的相位差
Figure BDA000016868635005211
存在变大的倾向时,需减振位置pos的振动的频率大多发生变动,从振动产生源gn传递至需减振位置pos的振动Vi3与基于模拟振动Vi3’在需减振位置pos处产生的抵消振动Vi4之间的偏差变大,着眼于这一点,获取上述相位差来作为与该偏差对应的偏差信息,对收敛系数332u进行变更使得随着获取到的相位差的增加来加快自适应滤波332f波进行收敛的速度,且随着相位差
Figure BDA000016868635005214
的减少来减慢自适应滤波332f波进行收敛的速度,因此,通过将上述相位差
Figure BDA000016868635005215
用作上述偏差的指标,能够实现提高减振控制的响应性和稳定性的结构。
以上,基于附图说明了本发明的实施方式,但是要想到具体结构并不限定于这些实施方式。本发明的范围是由权利要求示出的而非上述实施方式的说明,还包含与权利要求均等的含义和范围内的所有变更。
例如,在上述实施方式中,收敛系数变更单元335具有变更收敛系数332u以使自适应滤波332f进行收敛的速度加快的结构和变更收敛系数332u以使自适应滤波332f进行收敛的速度减慢的结构,但是收敛系数变更单元335也可以仅是变更收敛系数332u以使自适应滤波332f进行收敛的速度加快的结构,还可以仅是变更收敛系数332u以使自适应滤波332f进行收敛的速度减慢的结构。
另外,偏差信息获取单元334获取上述励振力振幅成分、作为抵消误差而残留的振幅成分、需减振振动的频率的变化量、作为抵消误差而残留的振动的相位与基于模拟振动在需减振位置处产生的振动相位之间的相位差中的任一个偏差信息来作为与上述偏差对应的偏差信息,但是也可以构成为获取多个偏差信息来变更收敛系数。在获取单一的偏差信息的结构中,考虑到有时会获取到难以呈现上述偏差的增加、减少的征兆的偏差信息,在这种情况下,收敛系数的变更慢。但是,当构成为获取多个偏差信息时,与获取单一偏差信息的结构相比更有可能获取到易于呈现上述偏差的增加、减少的征兆的偏差信息,因此能够提高响应性、安全性等控制精确度。
除此以外,各部的具体结构并不仅限定于上述实施方式,能够在不脱离本发明的要旨的范围内进行各种变形。
产业上的可利用性
根据第一发明,即使在将需减振振动的频率错误地识别成与实际频率不同的频率的情况下也能够使模拟振动的频率与需减振振动的频率一致来提高自适应控制算法的自适应性,从而提高减振性和稳定性。
根据第二发明,能够防止由于通过励振单元的振动而使其它部位上的振动受到坏影响或在当前频率脱离低灵敏度区域的情况下施加所需以上的大的抵消振动的情况,解除由于低灵敏度区域而产生的问题,从而提高减振稳定性。
根据第三发明,能够不会被是否需要根据需减振振动的显著变化而大幅改变所产生的抵消振动左右而提高减振控制的响应性或稳定性。
因而,根据该第一、第二以及第三发明,能够提供提高减振控制的稳定性的减振装置。

Claims (14)

1.一种减振装置,在使振动产生源所产生的振动与通过励振单元产生的抵消振动在需减振位置相抵消时,使用自适应控制算法来计算抵消从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动所需的模拟振动,基于计算出的模拟振动来通过上述励振单元在需减振位置产生上述抵消振动,检测作为所产生的抵消振动与从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动之间的抵消误差而残留的振动,使上述自适应控制算法进行学习自适应以减小所检测出的作为抵消误差而残留的振动,该减振装置的特征在于,具备:
频率识别单元,其基于与上述振动产生源所产生的振动相关联的信号来识别上述需减振位置处的振动的频率,以作为上述模拟振动的频率的基础;
相位差确定单元,其检测上述需减振位置处的作为抵消误差而残留的振动,确定该作为抵消误差而残留的振动的相位,从而确定所确定的作为抵消误差而残留的振动的相位与基于上述模拟振动在需减振位置处产生的抵消振动的相位之间的相位差;以及
频率校正单元,其基于由上述相位差确定单元确定出的相位差,朝向使该相位差消失的方向对由上述频率识别单元识别出的频率进行校正。
2.根据权利要求1所述的减振装置,其特征在于,
在由上述相位差确定单元确定出的相位差存在时,上述频率校正单元使用不超过预先设定的每次校正的上限校正量的校正量来对由上述频率识别单元识别出的频率进行校正。
3.根据权利要求1或2所述的减振装置,其特征在于,
上述频率校正单元使用与上述相位差确定单元确定出的相位差的偏移量相应的大小的校正量对由上述频率识别单元识别出的频率进行校正。
4.根据权利要求1或2所述的减振装置,其特征在于,
在由上述相位差确定单元确定出的相位差的偏移量大于预先设定的阈值时,上述频率校正单元对由上述频率识别单元识别出的频率实施校正,在上述相位差的偏移量小于或等于上述阈值时,上述频率校正单元不对上述识别出的频率实施校正。
5.根据权利要求3所述的减振装置,其特征在于,
在由上述相位差确定单元确定出的相位差的偏移量大于预先设定的阈值时,上述频率校正单元对由上述频率识别单元识别出的频率实施校正,在上述相位差的偏移量小于或等于上述阈值时,上述频率校正单元不对上述识别出的频率实施校正。
6.一种减振装置,具备:控制单元,其在使振动产生源所产生的振动与由励振单元产生的抵消振动在需减振位置相抵消时被输入与上述振动相对应的频率,产生用于抵消从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动的抵消信号;励振单元,其通过被输入该控制单元所产生的抵消信号来进行动作以在上述需减振位置产生抵消振动;以及振动检测单元,其检测在上述需减振位置处作为上述振动产生源所产生的振动与上述抵消振动之间的抵消误差而残留的振动,其中,上述控制单元基于由上述振动检测单元检测出的振动来对上述抵消信号进行修正以减小作为上述抵消误差而残留的振动,该减振装置的特征在于,
设置存储单元和灵敏度判断单元,该存储单元将从上述励振单元至上述需减振位置的振动传递路径上的传递特性与频率相关联地存储为灵敏度信息,该灵敏度判断单元基于上述灵敏度信息来判断当前频率是否处于难以传递由上述励振单元产生的振动的低灵敏度区域,在上述灵敏度判断单元判断为当前频率处于低灵敏度区域的情况下,上述控制单元朝向抑制由上述励振单元产生的抵消振动的方向对上述抵消信号进行修正。
7.根据权利要求6所述的减振装置,其特征在于,
上述灵敏度判断单元基于上述灵敏度信息,在作为与当前频率相关联的振动传递路径上的传递特性之一的振幅成分的传递度低于预定的第一阈值的情况下判断为当前频率处于上述低灵敏度区域。
8.根据权利要求7所述的减振装置,其特征在于,
上述灵敏度判断单元基于上述灵敏度信息,在作为与当前频率相关联的振动传递路径上的传递特性之一的振幅成分的传递度高于第二阈值的情况下,判断为当前频率未处于上述低灵敏度区域,其中,该第二阈值是高于上述第一阈值的传递度,在上述第一阈值与上述第二阈值之间设置有不改变判断结果的不变区域,在上述灵敏度判断单元判断为当前频率值未处于低灵敏度区域的情况下,上述控制单元不对上述抵消信号进行修正。
9.根据权利要求6~8中的任一项所述的减振装置,其特征在于,
上述抵消信号是减振电流指令,
该减振装置还具备电流超限检测单元,该电流超限检测单元根据上述频率导出预定的电流上限值,在上述减振电流指令的峰值电流值超过上述电流上限值的情况下对上述控制单元输入电流超上限信号,
上述控制单元构成为接收上述电流超上限信号的输入来对上述减振电流指令进行限制,
在上述灵敏度判断单元判断为当前频率处于低灵敏度区域的情况下,上述电流超限检测单元朝向限制上述减振电流指令的方向对上述电流上限值进行修正。
10.一种减振装置,具备:模拟振动计算单元,其在使振动产生源所产生的振动与通过励振单元产生的抵消振动在需减振位置相抵消时,使用自适应滤波来计算抵消从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动所需的模拟振动;抵消振动产生指令单元,其基于由上述模拟振动计算单元计算出的模拟振动来通过上述励振单元在上述需减振位置产生上述抵消振动;以及振动检测单元,其检测在上述需减振位置处作为上述振动产生源所产生的振动与上述抵消振动之间的抵消误差而残留的振动,其中,上述模拟振动计算单元基于由上述振动检测单元检测出的振动和决定上述自适应滤波收敛为真值的速度的收敛系数来反复执行上述自适应滤波的计算以减小作为上述抵消误差而残留的振动,通过计算的累积使模拟振动和自适应滤波收敛为真值,该减振装置的特征在于,还具备:
偏差信息获取单元,其获取偏差信息,该偏差信息对应于从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动与基于上述模拟振动在上述需减振位置产生的抵消振动之间的偏差;以及
收敛系数变更单元,其基于由上述偏差信息获取单元获取到的偏差信息来变更上述收敛系数,使得随着上述偏差的增加来加快上述自适应滤波收敛的速度。
11.一种减振装置,具备:模拟振动计算单元,其在使振动产生源所产生的振动与通过励振单元产生的抵消振动在需减振位置相抵消时,使用自适应滤波来计算抵消从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动所需的模拟振动;抵消振动产生指令单元,其基于由上述模拟振动计算单元计算出的模拟振动来通过上述励振单元在上述需减振位置产生上述抵消振动;以及振动检测单元,其检测在上述需减振位置处作为上述振动产生源所产生的振动与上述抵消振动之间的抵消误差而残留的振动,其中,上述模拟振动计算单元基于由上述振动检测单元检测出的振动和决定上述自适应滤波收敛为真值的速度的收敛系数来反复执行上述自适应滤波的计算以减小作为上述抵消误差而残留的振动,通过计算的累积使模拟振动和自适应滤波收敛为真值,该减振装置的特征在于,还具备:
偏差信息获取单元,其获取偏差信息,该偏差信息对应于从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动与基于上述模拟振动在上述需减振位置产生的抵消振动之间的偏差;以及
收敛系数变更单元,其基于由上述偏差信息获取单元获取到的偏差信息来变更上述收敛系数,使得随着上述偏差的减少来减慢上述自适应滤波收敛的速度。
12.一种减振装置,具备:模拟振动计算单元,其在使振动产生源所产生的振动与通过励振单元产生的抵消振动在需减振位置相抵消时,使用自适应滤波来计算抵消从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动所需的模拟振动;抵消振动产生指令单元,其基于由上述模拟振动计算单元计算出的模拟振动来通过上述励振单元在上述需减振位置产生上述抵消振动;以及振动检测单元,其检测在上述需减振位置处作为上述振动产生源所产生的振动与上述抵消振动之间的抵消误差而残留的振动,其中,上述模拟振动计算单元基于由上述振动检测单元检测出的振动和决定上述自适应滤波收敛为真值的速度的收敛系数来反复执行上述自适应滤波的计算以减小作为上述抵消误差而残留的振动,通过计算的累积使模拟振动和自适应滤波收敛为真值,该减振装置的特征在于,还具备:
偏差信息获取单元,其获取偏差信息,该偏差信息对应于从上述振动产生源传递至上述需减振位置的振动与基于上述模拟振动在上述需减振位置产生的抵消振动之间的偏差;以及
收敛系数变更单元,其基于由上述偏差信息获取单元获取到的偏差信息来变更上述收敛系数,使得随着上述偏差的增加来加快上述自适应滤波收敛的速度,随着上述偏差的减少来减慢上述自适应滤波收敛的速度。
13.根据权利要求10~12中的任一项所述的减振装置,其特征在于,
上述偏差信息获取单元获取励振力振幅成分来作为与上述偏差相对应的偏差信息,该励振力振幅成分与基于上述模拟振动在需减振位置产生的抵消振动的振幅值对应,
上述收敛系数变更单元根据由上述偏差信息获取单元获取到的励振力振幅成分来变更上述收敛系数。
14.一种车辆,具备权利要求1、6、10、11和12中的任一项所述的减振装置。
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