７．一次元ダクトの消音制御系における低コスト化 機械創造工学課程 ００１１０２８９ 石垣慎太郎 指導教官 小林泰秀助手・矢鍋重夫教授 1.はじめに ANC（Active Noise Control）は大規模なビル、自動車、 ヘッドホン等に実用化されているが、DSPを用いており高 価であるため一般には広く普及していない。 case０）構造の制約なし（一般形） case１）可制御正準形 case2）bidiagonal form case3）bidiagonal formをブロック毎に可制御正準形 n 1 A B C D ※全て同じサイズのMatrix case0 case1 本研究ではより安価なマイコン（PIC）を用いる事で ANC装置の低コスト化を図ることを目的としている。 ディジタル補償器をPICに実装するための準備として、 まず、PCを用いた既存のANCシステムに制限を加えた 結果を報告する。 PIC(16F877)の仕様 case2 case3 ・・・ ・・・ マイクロチップ社 動作速度：20MHz データメモリ：368Bytes 10bit、8chA/D変換器 8bitALU(加算器)×1個 2.既存ANCシステムに対する変更箇所 6．実験結果 (a)case0-double 制御あり 制御なし Tab.1 実験結果 ◎演算語長を短くする （double型→float型） ◎補償器の計算量を減らす ・A/D,D/A変換の分解能を落とす ・補償器の低次元化 3.実験装置 φ10 62 108 ※nは次数 (b) case1-float ―：case1-float ―：case0-double ―：case3-float (c) case3-float Fig.1 実験装置 4.補償器の設計 G K w z u y 周波数応答実験を行い、Gのノミナル プラントを求める Fig.3 エラーマイク出力信号(z)の時間応答 Fig.4 制御入力(u)の時間応答 2. Gyuのモデル化誤差を加法的摂動 モデルで考慮 7.考察 Fig.2 H∞制御問題 case0-doubleとfloat全てを比較したところ、case1-float以外は同じだった。 case3-floatでは消音精度を劣化させず、計算量を低減できた。 3. ロバストH∞性能問題（定数スケールドH∞制御問題） を解いてK(s)を設計 4. サンプリング周期0.2msecで離散化（双一次変換） 8.まとめ x[k+1]=A x[k]+B y[k] u[k]=C x[k]+D y[k] ・・・状態方程式 可制御正準形は計算量が少ないが、演算誤差が大きい。これに対して bidiagonal formをブロック毎に正準形に変形したものは、計算量を増やす ことなく演算誤差を小さくすることができる。 5.実験 上のようにして求められた離散時間H∞補償器の状態空間実現に対して 相似変換を行い、以下の４つの場合について消音制御の実験を行う。 9．今後の課題 n=10の補償器をPICに実装すると１ステップの演算(A/D変換含)に約４msec 必要であることを確認している。ANCの帯域を500Hzとするため、今後は補償 器の低次元化を行い、1msecに抑える。 それぞれの場合において、演算語長はdoubleとfloatの２通りを考える。