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技術 信号レベル検知装置および信号レベル検知方法

出願人 KYB株式会社
発明者 窪田友夫奥村昌利
出願日 2014年9月8日 (6年3ヶ月経過) 出願番号 2014-182045
公開日 2016年4月21日 (4年8ヶ月経過) 公開番号 2016-055697
状態 特許登録済
技術分野 車体懸架装置
主要キーワード 最小値δ レベル検知装置 周波数α 濾波後 変化周波数 包絡波形 可変ローパスフィルタ 濾波処理
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

信号レベルの大小によらず制御性能を向上させることが可能な信号レベル検知装置を提供することである。

解決手段

上記目的を達成するために、本発明の課題解決手段における信号レベル検知装置1および信号レベル検知方法は、信号レベルrを濾波する可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数ωcを信号レベルr或いは信号レベルを推定可能な情報に基づいて変更するようにしたので、実際の信号レベルに対して求めた信号レベルrの立ち上がり時間的遅れ緩和することができ、信号レベルrが非常に小さい場合でも、信号レベルrに重畳されるノイズを十分に取り除くことができ、信号レベルrの大小によらず制御性能を向上させうる。

概要

背景

信号の大きさである信号レベルを求める装置としては、たとえば、車両に搭載されるダンパを制御する制御装置に適用されたものがある。この信号レベルを求める装置にあっては、ばね下速度と、ばね下速度に対してフィルタ処理して90度位相が異なる信号を求め、これらばね下速度と求めた信号とをそれぞれ二乗したうえで加算して得た値の平方根を逐次包絡波形として求めるようになっている(たとえば、特許文献1参照)。

このようにして信号を処理して得られる包絡波形は信号の大きさである信号レベルに相当する。このように信号を処理することで得られた信号レベルは、上記したように、ダンパの減衰力の制御にあっては、ばね上部材の振動の大きさに相当するため、振動抑制に有効な情報として有用である。

概要

信号レベルの大小によらず制御性能を向上させることが可能な信号レベル検知装置を提供することである。上記目的を達成するために、本発明の課題解決手段における信号レベル検知装置1および信号レベル検知方法は、信号レベルrを濾波する可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数ωcを信号レベルr或いは信号レベルを推定可能な情報に基づいて変更するようにしたので、実際の信号レベルに対して求めた信号レベルrの立ち上がり時間的遅れ緩和することができ、信号レベルrが非常に小さい場合でも、信号レベルrに重畳されるノイズを十分に取り除くことができ、信号レベルrの大小によらず制御性能を向上させうる。

目的

本発明は、上記した問題を解決すべく創案されたものであって、その目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

信号の大きさである信号レベルを求める信号レベル検知部と、カットオフ周波数を変更可能であって信号レベル検知部で検知した信号レベルを濾波する可変ローパスフィルタと、前記信号レベル或いは前記信号レベルを推定可能な情報に基づいて前記可変ローパスフィルタの前記カットオフ周波数を変更する周波数変更部とを備えたことを特徴とする信号レベル検知装置

請求項2

前記周波数変更部は、前記信号レベルが大きいほど、或いは、前記信号レベルを推定可能な情報が前記信号レベルが大きいことを示せば、前記カットオフ周波数を高くすることを特徴とする請求項1に記載の信号レベル検知装置。

請求項3

前記信号レベル検知部は、オリジナルの信号であるオリジナル信号の入力を受けて信号レベルを求める信号レベル演算部を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の信号レベル検知装置。

請求項4

前記信号レベル検知部は、入力されるオリジナル信号を利用して、位相が異なる二つ以上のレベル算出信号を生成する信号生成部を備え、前記信号レベル演算部は、前記オリジナル信号と二つ以上の前記レベル算出信号に基づいて前記信号レベルを求めることを特徴とする請求項3に記載の信号レベル検知装置。

請求項5

前記信号レベル演算部は、前記オリジナル信号と、前記オリジナル信号の積分値或いは微分値のいずれか一方または両方とから前記信号レベルを求めることを特徴とする請求項3に記載の信号レベル検知装置。

請求項6

前記信号レベル検知部は、前記オリジナル信号と、前記信号レベル演算部が求めた前記信号レベルのうち、大きな値を持つ信号を選択して信号レベルとして出力する最大値抽出部を備えたことを特徴とする請求項3から5のいずれか一項に記載の信号レベル検知装置。

請求項7

前記信号レベル演算部が出力する信号レベルを濾波するローパスフィルタを設け、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数は、前記可変ローパスフィルタのカットオフ周波数の下限と上限との間の周波数とされることを特徴とする請求項3から6のいずれか一項に記載の信号レベル検知装置。

請求項8

前記最大値抽出部に入力されるオリジナル信号に第一比例ゲインを乗じる第一ゲイ乗算部を設けたことを特徴とする請求項6または請求項6に従属する請求項7に記載の信号レベル検知装置。

請求項9

前記信号レベル演算部が出力する信号レベルに第二比例ゲインを乗じる第二ゲイン乗算部と、前記最大値抽出部が出力する信号レベルに第三比例ゲインを乗じる第三ゲイン乗算部を設けたことを特徴とする請求項8に記載の信号レベル検知装置。

請求項10

前記第二比例ゲインを1を超える値とし、前記第二比例ゲインと前記第三比例ゲインは、互いに乗じられるとほぼ1になる値に設定されることを特徴とする請求項9に記載の信号レベル検知装置。

請求項11

前記最大値抽出部は、抽出する信号が前記オリジナル信号から前記信号レベルへ切換わる際、および、抽出する信号が前記信号レベルから前記オリジナル信号へ切換わる際、両信号の切換わりの信号の変化率緩和する平滑化信号を出力することを特徴とする請求項6、請求項6に従属する請求項7、請求項8、請求項9または請求項10に記載の信号レベル検知装置。

請求項12

前記信号は、車両のばね下振動の大きさを示す信号であって、前記周波数変更部は、前記信号レベルを推定可能な情報である車両のばね下振動の振動情報車速或いは車輪回転速度に基づいて前記ローパスフィルタの前記カットオフ周波数を変更することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の信号レベル検知装置。

請求項13

前記信号は、車両のばね上振動の大きさを示す信号であって、前記周波数変更部は、前記信号レベルを推定可能な情報である車両のばね上振動の振動情報或いはサスペンションの振動情報に基づいて前記ローパスフィルタの前記カットオフ周波数を変更することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の信号レベル検知装置。

請求項14

信号の大きさである信号レベルを求める信号レベル検知ステップと、前記信号レベル或いは前記信号レベルを推定可能な情報に基づいて可変ローパスフィルタのカットオフ周波数を変更する周波数変更ステップと、前記信号レベル検知ステップで得た信号レベルを前記可変ローパスフィルタで濾波するフィルタ処理ステップとを備えたことを特徴とする信号レベル検知方法

技術分野

0001

本発明は、信号レベル検知装置および信号レベル検知方法に関する。

背景技術

0002

信号の大きさである信号レベルを求める装置としては、たとえば、車両に搭載されるダンパを制御する制御装置に適用されたものがある。この信号レベルを求める装置にあっては、ばね下速度と、ばね下速度に対してフィルタ処理して90度位相が異なる信号を求め、これらばね下速度と求めた信号とをそれぞれ二乗したうえで加算して得た値の平方根を逐次包絡波形として求めるようになっている(たとえば、特許文献1参照)。

0003

このようにして信号を処理して得られる包絡波形は信号の大きさである信号レベルに相当する。このように信号を処理することで得られた信号レベルは、上記したように、ダンパの減衰力の制御にあっては、ばね上部材の振動の大きさに相当するため、振動抑制に有効な情報として有用である。

先行技術

0004

特開2011−225040号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記した信号レベルを求める装置では、信号レベルにリップル重畳してしまうことを回避するために、信号レベルを生成した後で信号レベルの信号をローパスフィルタで処理することで信号が平滑になるようにしている。

0006

しかしながら、このようにローパスフィルタで信号レベルを濾波すると、実際の信号レベルに対して求めた信号レベルの立ち上がり遅れてしまう問題があり、このような信号を高応答性が求められる制御に使用すると、制御が遅れてしまうために、良好な制御結果を得ることができない。

0007

また、信号レベルが非常に小さい場合、求められる信号レベルに重畳されるノイズの割合が大きくなる、つまり、S/N比が小さくなるため、求められる信号レベルの信頼性が低くなり、制御性能が悪化する。このような問題に対処するには、ローパスフィルタのカットオフ周波数を低く設定すればよいのであるが、そうすると、前述したように、求めた信号レベルが実際の信号レベルに対する時間遅れが大きくなってしまうので、結果的に、信号レベルが大きな場合における制御性能が悪化する問題が顕著になるという背反がある。

0008

そこで、本発明は、上記した問題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、信号レベルの大小によらず制御性能を向上させることが可能な信号レベル検知装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0009

上記目的を達成するために、本発明の課題解決手段における信号レベル検知装置および信号レベル検知方法は、信号レベルを濾波する可変ローパスフィルタのカットオフ周波数を信号レベル或いは信号レベルを推定可能な情報に基づいて変更するようにしたので、実際の信号レベルに対して求めた信号レベルの立ち上がりの時間的遅れ緩和することができ、信号レベルが非常に小さい場合でも、信号レベルに重畳されるノイズを十分に取り除くことができる。

0010

また、周波数変更部が信号レベルが大きいほど、或いは、信号レベルを推定可能な情報が前記信号レベルが大きくなることを示せば示すほど、カットオフ周波数を高くするようにすれば、信号レベルの立ち上がり状況に応じてカットオフ周波数が最適となり、得られる信号レベルのリップル除去効果を向上できる。

0011

さらに、信号レベル検知部がオリジナルの信号であるオリジナル信号の入力を受けて信号レベルを求める信号レベル演算部を備えるので、オリジナル信号そのものを利用しつつ信号レベルを求めるようにすれば、信号レベルの急峻な変化や立ち上がりに対して遅れることのない振動レベルを求めることができる。

0012

信号レベル検知部が入力されるオリジナル信号を利用して、位相が異なる二つ以上のレベル算出信号を生成する信号生成部を備え、信号レベル演算部は、オリジナル信号と二つ以上のレベル算出信号に基づいて信号レベルを求める場合には、高周波数から低周波数のオリジナル信号に対して、精度良く信号レベルを検知することができるとともに、信号レベルの急峻な変化や立ち上がりに対して遅れることのない振動レベルを求めることができる。

0013

信号レベル演算部がオリジナル信号とオリジナル信号の積分値或いは微分値のいずれか一方または両方とから信号レベルを求める場合には、簡単に演算によって信号レベルを求めることができ、処理負担も軽減される。

0014

信号レベル検知部がオリジナル信号と、信号レベル演算部が求めた信号レベルのうち、大きな値を持つ信号を選択して信号レベルとして出力する最大値抽出部を備えるので、大きな値を信号レベルが急峻な変化にも追従するとともに高精度に信号レベルを検知することができる。

0015

信号レベル演算部が出力する信号レベルを濾波するローパスフィルタを設け、ローパスフィルタのカットオフ周波数を可変ローパスフィルタのカットオフ周波数の下限と上限との間の周波数とする場合には、信号レベルに含まれる高周波リップル成分が確実に除去され、信号レベルが振動的推移することがなくなる。

0016

最大値抽出部に入力されるオリジナル信号に第一比例ゲインを乗じる第一ゲイ乗算部を設ける場合、オリジナル信号から時間的に遅れる信号レベル演算部で求めた信号レベルへの信号切換え時において、出力される最終的な信号レベルの変化率急変を緩和できる。

0017

信号レベル演算部が出力する信号レベルに第二比例ゲインを乗じる第二ゲイン乗算部と最大値抽出部が出力する信号レベルに第三比例ゲインを乗じる第三ゲイン乗算部を設ける場合には、実際の信号レベルが急峻に立ち上がる際には、追従性のよい信号レベルを求めることができ、オリジナル信号から信号レベル演算部で求めた高精度の信号レベルへの切換えタイミングを調節することができ、信号レベルが実際の信号レベルに対してオーバーシュートすることも回避できる。

0018

また、第二比例ゲインを1を超える値とし、第二比例ゲインと第三比例ゲインを互いに乗じられるとほぼ1になるような値に設定すると、オリジナル信号から信号レベルへの信号切換えが時間的に早まるので、高精度よく信号レベルを検出することができるとともに、検出した信号レベルが実際の信号レベルをオーバーシュートしてしまうことを確実に抑制することができる。

0019

最大値抽出部が抽出する信号がオリジナル信号から信号レベルへ切換わる際、および、抽出する信号が信号レベルからオリジナル信号へ切換わる際、両信号の切換わりの信号の変化率を緩和する平滑化信号を出力する場合には、信号のつなぎ目において信号レベルの変化率の急変を緩和でき、信号レベルのリップルも低減される。

0020

信号が車両のばね下振動の大きさを示す信号であって、周波数変更部が、車両のばね下振動の振動情報車速或いは車輪回転速度に基づいて前記カットオフ周波数を変更する場合、車両におけるばね下振動の振動レベルを検知することが可能となり、車両のばね下部材の制振に使用される制御装置に好適となる。

0021

信号が車両のばね上振動の大きさを示す信号であって、周波数変更部が、車両のばね上振動の振動情報或いはサスペンションの振動情報に基づいて前記カットオフ周波数を変更する場合、車両におけるばね上振動の振動レベルを検知することが可能となり、車両のばね上部材の制振に使用される制御装置に好適となる。

発明の効果

0022

本発明の信号レベル検知装置および信号レベル検知方法によれば、信号レベルの立ち上がりの時間的遅れを緩和することができ、信号レベルに重畳されるノイズを十分に取り除くことができるので、信号レベルの大小によらず制御性能を向上させることが可能となる。

図面の簡単な説明

0023

第一の実施の形態における信号レベル検知装置の構成図である。
車両に信号レベル検知装置を適用した図である。
レベル算出信号の波形を示した図である。
レベル算出信号の周波数位相特性を示した図である。
レベル算出信号の絶対値の波形を示した図である。
周波数の異なるオリジナル信号の入力に対するレベル算出信号の絶対値の波形を示した図である。
第一の実施の形態の一変形例における信号レベル検知装置の構成図である。
0.1Hz〜20Hzのオリジナル信号に対して良好な信号レベルを得るためのレベル算出信号の周波数位相特性の一例を示した図である。
信号レベル演算部の一変形例における構成図である。
オリジナル信号と積分値(微分値)の合成ベクトルを説明する図である。
オリジナル信号と積分値の軌跡およびオリジナル信号と微分値の軌跡を説明する図である。
振動レベルとカットオフ周波数の関係を示すマップである。
第一の実施の形態の信号レベル検知装置における処理手順を示すフローチャートである。
第一の実施の形態の信号レベル検知装置が出力する振動レベルの波形を示したグラフである。
第二の実施の形態における信号レベル検知装置の構成図である。
第二の実施の形態の信号レベル検知装置における処理手順を示すフローチャートである。
第二の実施の形態の信号レベル検知装置が出力する振動レベルの波形を示したグラフである。
第二の実施の形態の一変形例における信号レベル検知装置の構成図である。
第三の実施の形態における信号レベル検知装置の構成図である。
第三の実施の形態の信号レベル検知装置における処理手順を示すフローチャートである。
第四の実施の形態における信号レベル検知装置の構成図である。
第四の実施の形態の信号レベル検知装置における処理手順を示すフローチャートである。
第四の実施の形態の信号レベル検知装置が出力する振動レベルの波形を示したグラフである。
第五の実施の形態における信号レベル検知装置の構成図である。
第五の実施の形態の信号レベル検知装置における最大値抽出部の構成図の一例である。
第五の実施の形態の信号レベル検知装置における最大値抽出部が生成する平滑化信号の一例である。
第五の実施の形態の最大値抽出部において平滑化信号を生成する手順の一例を示したフローチャートである。
第五の実施の形態における最大値抽出部における処理手順の一例を示したフローチャートである。
第五の実施の形態の最大値抽出部における平滑化処理部の第一の構成例を示した図である。
オリジナル信号と振動レベルを接続する平滑化信号を示した図である。
第五の実施の形態の最大値抽出部における平滑化処理部の第二の構成例を示した図である。
偏差加算値との関係を決定するマップである。
加算値ゲインと選択される信号との関係を決定するマップである。
平滑化処理部の第三の構成例を示した図である。
第五の実施の形態の信号レベル検知装置が出力する振動レベルの波形を示したグラフである。
第六の実施の形態における信号レベル検知装置の構成図である。
第六の実施の形態の信号レベル検知装置が出力する振動レベルの波形を示したグラフである。
第六の実施の形態の信号レベル検知装置における処理手順を示すフローチャートである。

実施例

0024

<第一の実施の形態>
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1および図2に示すように、第一の実施の形態における信号レベル検知装置1は、この場合、車両に適用されており、車両のばね上部材Bの振動情報の一つとしての上下方向の速度であるばね上速度を信号として、信号レベルとしてばね上部材Bの振動の大きさである振動レベルrを検知するようになっている。よって、信号レベル検知装置1は、信号レベルとしてばね上部材Bの振動レベルrを求める信号レベル検知部2と、信号レベル検知部2で検知した振動レベルrを濾波する可変ローパスフィルタ3と、可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数ωcを変更する周波数変更部4とを備えて構成されている。

0025

以下、各部について詳細に説明する。本実施の形態では、図2に示したように、車両のばね上部材Bとばね下部材Wとの間に設けた懸架ばねSによって図中下方から弾性支持されるばね上部材Bの振動情報をセンシングしてセンサ部5が出力する信号をオリジナル信号Oとし、このオリジナル信号Oから本実施の形態における信号レベルとしてばね上部材Bの振動レベルrを信号レベル検知装置1で検知する場合について説明する。

0026

信号レベル検知部2は、本実施の形態では、ばね上部材Bに取り付けられてばね上速度を得るセンサ部5が出力する信号をオリジナル信号Oとして入力を受け、このオリジナル信号Oを利用して振動レベルrを求めるようになっている。

0027

信号レベル検知部2は、入力されるオリジナル信号Oを利用して、位相が異なる二つ以上の、この例では五つのレベル算出信号L1〜L5を生成する信号生成部21と、オリジナル信号Oと各レベル算出信号L1〜L5に基づいて前記信号レベルrを求める信号レベル演算部22とを備えている。

0028

センサ部5は、この場合、ばね上部材Bに取り付けられてばね上部材Bの上下方向の速度を検出するようになっている。ばね上部材Bの前後方向或いは左右方向の振動情報を信号として信号レベルを検知したい場合には、センサ部5にてばね上部材Bの前後方向或いは左右方向の速度を検出するようにすればよい。センサ部5は、ばね上部材Bの振動に対して、同じ方向の速度を検出することができればよく、たとえば、ばね上部材Bの上下方向の振動と左右方向の振動をセンシングして得られた信号の信号レベルを検知したい場合には、センサ部5でばね上部材Bの上下方向、左右方向の速度を検出して、上下方向と左右方向の二方向の速度を求めるようにしてもよい。

0029

なお、この信号レベル検知装置1は、センサ部5から得られる信号を処理して信号レベルを検知するものであるので、ばね上部材Bの振動をセンシングして得られた信号から振動レベルを得るだけではなく、容器内の圧力変動気圧の変化、電波等をセンシングして得られた信号や、制御装置内で生成される制御信号を処理して信号レベルを得ることも当然可能である。

0030

センサ部5は、ばね上部材Bに取り付けられてばね上部材Bの上下方向の加速度である上下加速度を検出する加速度検出器51と、加速度検出器51で検出した上下加速度を積分してばね上部材Bのばね上速度を得る積分器52とを備えて構成されている。そして、センサ部5は、検出したばね上部材Bのばね上速度をオリジナル信号Oとして出力する。

0031

次に、信号生成部21は、オリジナル信号Oと振幅は同じであるが、互いに位相の異なる5個のレベル算出信号L1〜L5を求める。具体的には、信号生成部21は、オリジナル信号Oからレベル算出信号Ln(n=1,2,3,4,5)を得るために、オリジナル信号Oに対して振幅は変えずに位相のみを変更する位相変更フィルタf1〜f5を備え、これら位相変更フィルタf1〜f5を並列させて、オリジナル信号Oを位相変更フィルタf1〜f5でフィルタ処理するようになっている。位相変更フィルタは、レベル算出信号L1〜L5の数に対応して設ければよく、この場合、5つ設ければよい。

0032

位相変更フィルタf1〜f5の伝達関数G(s)は、以下の式(1)によって設定されている。なお、式(1)中、O(s)は、オリジナル信号Oのラプラス変換量を示し、Ln(s)(n=1,2,3,4,5)は、レベル算出信号Ln(n=1,2,3,4,5)のラプラス変換量を示し、sは、ラプラス演算子を示しており、さらに、ωn(n=1,2,3,4,5)は、周波数を示しω1〜ω5までそれぞれ異なる周波数が設定される。

0033

したがって、信号生成部21は、レベル算出信号Ln(n=1,2,3,4,5)を求めるには、周波数をωn(n=1,2,3,4,5)として設定される伝達関数G(s)をもつ位相変更フィルタfn(n=1,2,3,4,5)を利用して、オリジナル信号Oから当該レベル算出信号Ln(n=1,2,3,4,5)を求める。たとえば、レベル算出信号L4を求めるには、信号生成部3は、周波数にω4を入力して設定される伝達関数G(s)をもつ位相変更フィルタf4でオリジナル信号Oをフィルタ処理し、オリジナル信号Oから当該レベル算出信号L4を求めることになる。

0034

このように信号生成部21で位相変更フィルタf1〜f5を用いてレベル算出信号L1〜L5を求めると、図3に示すように、或る周波数αのオリジナル信号Oの入力に対して振幅は変わらないが互いに位相のみが異なる5個のレベル算出信号L1〜L5を簡単に求めることができる。なお、オリジナル信号Oとレベル算出信号L1の位相差およびレベル算出信号L1〜L4間での位相差が等間隔になっているが、レベル算出信号L4とレベル算出信号L5の位相差がオリジナル信号Oとレベル算出信号L1の位相差および他のレベル算出信号L1〜L5間での位相差と異なる。これは、レベル算出信号L1〜L4の周波数位相特性が、図4に示すようになっており、上限の0度から下限の−180度の範囲で変化する特性となっており、0度と−180度で制限される。レベル算出信号L1〜L5の位相は、オリジナル信号の周波数が極低い周波数である場合、0度か0度近傍となり、オリジナル信号の周波数が極高い周波数である場合、−180度か−180度近傍となる。そのため、図3に示すように、周波数αのオリジナル信号Oに対してフィルタ処理して得られたレベル算出信号L1〜L4では位相差が等間隔に配置されるが、レベル算出信号L5の位相が−180度の近くなって隣のレベル算出信号L4との位相差が小さくなるようになっている。

0035

なお、位相変更フィルタf1〜f5の伝達関数G(s)は、以下の式(2)によって設定されてもよい。式(2)中、O(s)は、オリジナル信号Oのラプラス変換量を示し、Ln(s)(n=1,2,3,4,5)は、レベル算出信号Ln(n=1,2,3,4,5)のラプラス変換量を示し、sは、ラプラス演算子を示しており、さらに、ωn(n=1,2,3,4,5)は、周波数を示しω1〜ω5までそれぞれ異なる周波数が設定される。

0036

さらに、位相変更フィルタf1〜f5は、二次のローパスフィルタとすることも可能である。具体的には、位相変更フィルタf1〜f5の伝達関数G(s)は、以下の式(3)によって設定されてもよい。式(3)中、O(s)は、オリジナル信号Oのラプラス変換量を示し、Ln(s)(n=1,2,3,4,5)は、レベル算出信号Ln(n=1,2,3,4,5)のラプラス変換量を示し、sは、ラプラス演算子を示しており、さらに、ζ減衰率、ωn(n=1,2,3,4,5)は、カットオフ周波数を示しω1〜ω5までそれぞれ異なるカットオフ周波数が設定される。

0037

位相変更フィルタf1〜f5にローパスフィルタを用いれば、オリジナル信号Oに対してレベル算出信号L1〜L5の位相を遅らせることができ、ハイパスフィルタを用いれば、オリジナル信号Oに対してレベル算出信号L1〜L5の位相を進ませることができるため、位相変更フィルタf1〜f5の一部にハイパスフィルタを用いて、位相変更フィルタf1〜f5の残りにローパスフィルタを用いるといったことも可能である。

0038

さらに、信号生成部21にあっては、オリジナル信号Oから位相の異なるレベル算出信号L1〜L5を得るものであるから、上記したフィルタ処理を用いずに、オリジナル信号Oに対して規定時間ずつ遅れた信号をレベル算出信号L1〜L5として生成するようにしてもよい。

0039

信号レベル演算部22は、オリジナル信号Oおよび各レベル算出信号L1〜L5を絶対値処理して得られた信号のうち最大値を求める。オリジナル信号Oおよび各レベル算出信号L1〜L5を絶対値処理すると、絶対値処理後のオリジナル信号Oおよびレベル算出信号L1〜L5の波形は、図5に示すように、オリジナル信号Oおよびレベル算出信号L1〜L5の波形のうち負の値をもつ部分が時間軸を中心に正側へ折り返した格好となる。なお、オリジナル信号Oおよびレベル算出信号L1〜L5の絶対値は、互いに位相を異にしているので、オリジナル信号Oおよびレベル算出信号L1〜L5を絶対値処理しても当該処理後のオリジナル信号Oおよびレベル算出信号L1〜L5における各波形が時間的にずれを生じるようになっている。

0040

このように処理することで、図5中、どの時間をとっても、絶対値処理後のオリジナル信号Oおよびレベル算出信号L1〜L5の最大値は、オリジナル信号Oの最大振幅と等しいか或いは最大振幅に近似した値となることが分かる。たとえば、時間aにおける絶対値処理後のオリジナル信号Oおよびレベル算出信号L1〜L5の最大値はレベル算出信号L2の最大値となり、時間bにおける絶対値処理後のオリジナル信号Oおよびレベル算出信号L1〜L5の最大値は、オリジナル信号Oの最大振幅の値に近似した値となる。

0041

レベル算出信号L1〜L5の最大振幅は、オリジナル信号Oのばね上速度における最大振幅と等しく、オリジナル信号Oの最大振幅は、振動レベルrに等しく、この実施の形態では、速度を尺度として見たばね上部材Bの振動の大きさを示している。つまり、オリジナル信号Oが一周期した場合の最大値がこの実施例における信号レベルとしての振動レベルrになるのであるが、一周期分サンプリングするのではタイムリーに振動レベルrを求めることができず、また、ばね上部材Bの振動の周波数が変化すると、オリジナル信号の周波数が変化してオリジナル信号が一周期に要する時間が変化するために最大振幅を得ることができないが、上記したように、オリジナル信号Oと振幅が同じで、互いに位相のみが異なるレベル算出信号L1〜L5を生成すると、振動レベルrを演算する時点において、絶対値処理後のオリジナル信号Oおよびレベル算出信号L1〜L5のうちいずれかが最大値か最大値に近い値となることが期待でき、絶対値処理後のオリジナル信号Oおよびレベル算出信号L1〜L5のうち最大値を求めて振動レベルrとすることで、振動レベルrをオリジナル信号Oの最大振幅の値そのものかこれに近似した値として得ることができる。

0042

そして、たとえば、図6に示すように、周波数αよりも低い周波数βのオリジナル信号Oを入力しても、オリジナル信号Oとこのオリジナル信号Oに対して位相が異なるレベル算出信号L1〜L5のうち演算時点での最大値を得て振動レベルrとするので、振動レベルrは、オリジナル信号Oの最大振幅の値かこれに近似した値となる。つまり、オリジナル信号Oの周波数が変化しても、オリジナル信号Oの最大振幅の値に近似した値を振動レベルrとして得ることができる。

0043

なお、図6に示したところでは、レベル算出信号L1〜L5間での位相差が等間隔になっているが、オリジナル信号Oとレベル算出信号L1の位相差が他のレベル算出信号L1〜L5間での位相差と異なる。図4に示すように、オリジナル信号Oの位相は0度で一定であるものの、レベル算出信号L1の位相は、周波数が低くなると上限の0度で制限されるため、レベル算出信号L1の位相が0度の近くなってオリジナル信号Oとの位相差が小さくなるようになっている。さらに、周波数が低い領域では、レベル算出信号L1と隣のレベル算出信号L2との位相差も小さくなる。しかしながら、周波数が低くなっても、位相差が等間隔になるレベル算出信号L2〜L5によって、オリジナル信号Oの最大振幅の値に近似した値を信号レベルrとして得ることができる。このように信号レベル検知装置1にあっては、オリジナル信号Oの周波数が変化してもリアルタイム且つタイムリーに、オリジナル信号Oの最大振幅の値かこれに近似した値を信号レベルrとして求めることができ、幅広周波数帯の信号に対して精度良く信号レベルrを求めることができる。

0044

上より、信号レベル検知部2では、オリジナル信号Oの周波数が変化してもリアルタイム且つタイムリーに信号レベルを求めることができるので、周波数帯域が広い制御に向く信号レベル検知を行うことができる。よって、この信号レベル検知装置1を車両に適用して、信号レベルを車両におけるばね上部材の振動レベルとしてこれを検知する場合、ばね上部材Bには、1〜2Hzのばね上共振周波数の振動、10〜20Hzのばね下共振周波数の振動の他にも、操舵時に0.1Hz前後の振動が入力されることがあるが、0.1Hz〜20Hzまでの広範な周波数帯の振動がばね上部材Bに入力されても、周波数によらずばね上部材Bの振動レベルrを精度良く検知することができるのである。なお、ばね上部材Bの振動情報としては、ばね上速度の他、ばね上部材Bの変位、加速度といった情報が挙げられ、変位の大きさ、加速度の大きさを振動レベルとして求めることも可能である。

0045

また、この実施の形態で求めた振動レベルrは、オリジナル信号Oがばね上部材Bの振動情報であるばね上速度であるため、このように振動レベルrを検知することで、ばね上部材Bの振動の大きさ(振動レベル)をタイムリーかつリアルタイムに検知することができ、このように求めた振動レベルは、時間的に遅れの無いオリジナル信号Oを直接信号レベル演算部22に入力して振動レベルrを求めているので、振動レベルrの急峻な変化や立ち上がりに対して遅れることなく、振動レベルrを求めることができる。

0046

したがって、振動情報を信号として、その場合の信号レベルである振動レベルを求める場合、車両のばね上部材の振動の他、ばね下部材Wの変位、速度、加速度といった振動情報からばね下部材Wの振動レベルを検知することもできる。また、搭乗者操作状況によって回転方向における振動周波数が都度大きく異なるハンドルの振動レベルの検知にも向いており、その場合には、ハンドルの回転角、角速度、角加速度のいずれかをハンドルの振動情報を信号として検出し、回転角、角速度、角加速度のいずれかを尺度してハンドルの回転における振動レベルを求めることも可能である。よって、当該信号レベル検知装置1は、それ一つで、広範な周波数帯域の振動が作用する車両において振動する機器の振動レベルを求めることができ、車両に最適であることが分かる。また、信号として複数の振動情報を選択して、一つの信号レベル検知装置1で処理して各情報の振動レベルを求めることも可能である。

0047

さらに、位相変更フィルタf1〜f5は、オリジナル信号Oを並列して処理してレベル算出信号L1〜L5を得るようになっているが、図7に示すように、位相変更フィルタf1〜f5を直列配置することも可能である。たとえば、オリジナル信号Oを位相変更フィルタf1で処理してレベル算出信号L1を得て、レベル算出信号L1を位相変更フィルタf2で処理してレベル算出信号L2を得てというように、続く、位相変更フィルタf2〜f5で、直前の位相変更フィルタで処理されたレベル算出信号を直後の位相変更フィルタで処理してレベル算出信号を得ることも可能である。

0048

ここで、上記したように、レベル算出信号の周波数位相特性は、図4に示すように、上限の0度から下限の−180度の範囲で変化し、周波数が低くなると0度に近づき、周波数が高くなると−180度に近づくようになっていて、高い周波数αに対しては位相変更フィルタf1〜f5で処理したオリジナル信号Oとレベル算出信号L1〜L4の間の位相が等間隔となり、オリジナル信号Oの最大振幅或いはこれに近似した値の信号レベルrを得ることができ、低い周波数βに対しては位相変更フィルタf1〜f5で処理したレベル算出信号L1〜L5の位相が等間隔となり、オリジナル信号Oの最大振幅或いはこれに近似した値の振動レベルrを得ることができる。

0049

つまり、本実施の形態の信号レベル検知装置1では、高周波数の周波数αから低周波数の周波数βまでのオリジナル信号Oに対して、精度良く信号レベルrを検知することができる。上記したところから、周波数αのオリジナル信号Oに対して振動レベルrの検知に寄与するのは、オリジナル信号Oと位相変更フィルタf1〜f4で生成したレベル算出信号L1〜L4となり、周波数βのオリジナル信号Oに対して振動レベルrの検知に寄与するのは、位相変更フィルタf1〜f5となり、オリジナル信号Oの周波数によって振動レベルrの検知に寄与する位相変更フィルタが変化することが理解できる。

0050

したがって、振動レベルrを精度よく検知することができる周波数帯域を広げたい場合、周波数帯域の下限から上限の範囲内では、オリジナル信号Oをレベル算出信号とともに用いる場合にはオリジナル信号Oと少なくとも二つ以上のレベル算出信号が180度の範囲内で等間隔の位相差で分散されるようにするとよく、レベル算出用信号のみを用いて信号レベルを求める場合には、少なくとも三つ以上のレベル算出信号が180度の範囲内で等間隔の位相差で分散されるようにするとよい。したがって、レベル算出信号を生成するフィルタの設置数は、レベル算出信号の生成数に応じて決定すればよい。

0051

たとえば、0.1Hzから20Hzの帯域のオリジナル信号Oの入力に対して振動レベルrを得たい場合、図8に示すように、0.1Hzから20Hz帯域内のすべてで三つ以上のレベル算出信号或いはオリジナル信号と二つ以上のレベル算出信号が180度の範囲内で等間隔の位相差で分散されるようにすれば、0.1Hzから20Hz帯域のオリジナル信号の入力に対して精度良く、信号レベルrを検知することができる。

0052

よって、オリジナル信号Oの入力に対して信号生成部21がオリジナル信号Oと振動レベルrの検知に寄与するレベル算出信号L1〜L5とが180度の範囲内で60度以下の等間隔の位相差で分散されるようにこれらレベル算出信号L1〜L5を生成すれば、幅広い周波数帯の信号に対して振動レベルrを検知でき、精度も向上する。これは、信号を正弦波表現すると、60度位相がずれた三つのレベル算出信号を生成して振動レベルrを求めると、振動レベルrは、少なくとも物体のオリジナル信号Oの波高の0.85倍を下回ることがないので、良好な振動レベルrを求めることができる。なお、オリジナル信号Oがレベル算出信号の生成のみに使用される場合には、信号生成部21が振動レベルrの検知に寄与するレベル算出信号L1〜L5を180度の範囲内で60度以下の等間隔の位相差で分散されるように生成すれば、幅広い周波数帯の信号に対して振動レベルrを検知でき、精度も向上する。

0053

さらに、ある周波数のオリジナル信号Oの入力に対して、位相180度の範囲内で位相差が等間隔となるレベル算出信号の生成数が多く、レベル算出信号同士の位相差が小さい場合、レベル算出信号の絶対値のうち最大値を振動レベルrとする以外に、2番目や3番目に大きな値を振動レベルrとしたり、最大値と2番目に大きな値の平均値を振動レベルrとしても実用上問題はない。たとえば、信号を正弦波とする場合、12個のレベル算出信号を15度ずつの位相差で生成すると、レベル算出信号の絶対値のうち三番目に大きな値を振動レベルrとしても、振動レベルrは、少なくとも物体のオリジナル信号Oの波高の0.9倍を下回ることがないので、良好な振動レベルrを求めることができる。無論、レベル算出信号の絶対値のうち最大値が実際の振動レベルrに一番近い値を採るため、最大値を振動レベルrとして求めることが好ましい。

0054

上記したところでは、振動レベル検知部2は、信号生成部21を備えてオリジナル信号Oからレベル算出信号L1〜L5を生成して、信号レベル演算部22がこれらオリジナル信号Oとレベル算出信号L1〜L5とから振動レベルrを求めているが、信号生成部21を廃止して、信号レベル演算部22がオリジナル信号Oと、このオリジナル信号Oの積分値或いは微分値の一方または両方とから、振動レベルrを求めるようにしてもよい。

0055

ばね上部材Bの任意の周波数の振動は正弦波で表すことができる。また、ばね上部材Bのばね上速度であるオリジナル信号Oの任意の周波数成分は正弦波で表すことができる。たとえば、オリジナル信号Oの任意の周波数成分をsinωt(ωは角周波数、tは時間)で表す場合、これを積分すると−(1/ω)cosωtとなり、オリジナル信号Oの振幅とこの積分値の振幅とを比較すると、積分値の振幅はオリジナル信号Oのω分の1倍となる。

0056

図9に示した信号レベル検知部2の一変形例のように、オリジナル信号Oから任意の周波数の成分を抽出するフィルタ6を設け、この周波数に一致する角周波数ωを用いて、積分器201でオリジナル信号Oを積分して、オリジナル信号Oの積分値を補正部202でω倍する補正を行えば、オリジナル信号Oと積分値の振幅を等しくすることができる。また、オリジナル信号Oの微分値は、1/ω倍して補正すれば、オリジナル信号Oと微分値の振幅を等しくすることができる。

0057

つづいて、信号レベル演算部22は、オリジナル信号Oと前述のように処理された積分値或いは微分値を図10に示すように直交座標にとった際のオリジナル信号Oと積分値(微分値)の合成ベクトルの長さを演算し、これを振動レベルrとして求めることができる。なお、合成ベクトルの長さは、オリジナル信号Oの二乗値と積分値(微分値)の二乗値を加算した値の平方根を求めれば演算することができるが、ルート演算を省いて、オリジナル信号Oの二乗値と積分値(微分値)の二乗値を加算した値、つまり、合成ベクトルの長さの二乗の値を演算することで合成ベクトルの長さを判断可能な値を求めてこれを振動レベルrとしてもよい。そうすることで、負荷の高いルート演算を回避することができ、演算時間を短縮することができる。また、直接に合成ベクトルの長さとは一致しないものの、合成ベクトルの長さをn乗(nは任意の値)した値や当該長さに任意の係数を乗じた値は、合成ベクトルの長さを認識可能な値であって、このような値を振動レベルとしてもよいことは勿論である。すなわち、合成ベクトルの長さを認識可能な値を振動レベルrとすればよい。この信号レベル演算部22では、簡単に演算によって振動レベルrを求めることができるので処理に負担がかからずに済む。

0058

なお、この実施の形態の場合、ばね上部材Bの振動レベルrを求めるので、ばね上部材Bの振動成分のうち一番大きな成分となるばね上共振周波数成分の振動レベルrを求めるため、フィルタ6は、抽出する信号の周波数をばね上共振周波数として、ばね上共振周波数帯の信号を抽出可能なバンドパスフィルタとすればよい。ばね下部材Wの振動レベルrを求める場合には、フィルタ6をばね下共振周波数帯の信号を抽出可能なバンドパスフィルタとすればよい。

0059

そして、オリジナル信号Oと積分値(微分値)とは、角周波数ωを用いて補正すれば、両者の振幅が等しくなり、オリジナル信号Oと積分値(微分値)の位相は90度ずれているから、ばね上部材Bの振動が減衰せず同じ振動を繰り返す場合、オリジナル信号Oと積分値(微分値)の理想的な軌跡は、図10に示すように、円を描くことになり、振動レベルrがこの円の半径に等しいことが理解できよう。なお、実際には、フィルタ6の抽出精度やばね上部材Bに作用する外乱、オリジナル信号Oと積分値(微分値)に含まれるノイズによって、両者の振幅を完全一致させることができない場合もあるが、振動レベルrの値は、ほぼ上記した円の半径に等しくなる。

0060

このように、振動レベルrは、オリジナル信号Oであるばね上速度が0でも、変位である積分値或いは加速度である微分値の絶対値は最大値をとることになり、反対に、変位である積分値或いは加速度である微分値が0でもオリジナル信号Oであるばね上速度の絶対値は最大値をとり、ばね上部材Bの振動状況が変化しない場合には理想的には一定値をとる。つまり、振動レベルrは、ばね上部材Bがどの程度の振幅で振動しているかを示す指標となる値であり、振動の大きさを表している。そして、振動レベルrの算出に当たり、ばね上部材Bの一周期分の変位、速度、加速度のいずれかをサンプリングして波高を求める必要もなく、以上の手順から理解できるように、ばね上部材Bの少なくとも、変位と速度、速度と加速度を得れば求めることができるから、タイムリーに求めることができる。すなわち、このように、信号レベル演算部22を構成しても、ばね上部材Bやばね下部材Wの振動、その他の信号の大きさをタイムリーかつリアルタイムに検知することが可能である。

0061

また、オリジナル信号Oと積分値とで第一の振動レベルr1を求めるとともに、オリジナル信号Oと微分値とで第二の振動レベルr2を求め、第一および第二の振動レベルr1,r2の平均値を振動レベルrとして採用することも可能である。

0062

この場合、図11に示すように、オリジナル信号Oを横軸にとり、積分値と微分値を縦軸にとる直交座標を考えると、ばね上部材Bの振動周波数と、フィルタ6で抽出する周波数にずれが生じている場合、第一振動レベルr1がオリジナル信号Oの最大値以上の値をとる場合、オリジナル信号Oと積分値の軌跡Jは図11中破線で示すオリジナル信号Oの最大値を半径とした円Hより大きな楕円形となり、第二振動レベルr2はオリジナル信号Oの最大値以下の値をとって、オリジナル信号Oと微分値の軌跡Kは円Hよりも小さな楕円となる。つまり、ばね上部材Bの振動周波数と検知したい振動周波数が一致しない場合、積分値および微分値の振幅をオリジナル信号Oの振幅に合わせる補正を行う際に使用する角周波数ωと実際の角周波数ω’がずれているから、オリジナル信号Oの積分値を補正した際に積分値の最大値は、オリジナル信号Oの最大値のω/ω’倍となり、オリジナル信号Oの微分値の最大値は補正によってオリジナル信号Oの最大値のω’/ω倍となる。このように、第一振動レベルr1がオリジナル信号Oより大きな値をとる場合、その分、第二振動レベルr2はオリジナル信号Oよりも小さな値をとるから、これらを平均して振動レベルrを求めると、振動レベルrの変動が緩和されるため、ばね下部材Bの振動周波数と検知したい振動周波数とが一致しなくとも、安定した振動レベルrを求めることができ、振動レベルrの検知結果が良好なものとなる。

0063

つづいて、可変ローパスフィルタ3は、周波数変更部4からの指令でカットオフ周波数ωcを変更することが可能なローパスフィルタとされており、信号レベル検知部2で検知した振動レベルrを濾波して出力するようになっている。

0064

周波数変更部4は、信号レベル検知部2で求めた信号レベルrに基づいて可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数ωcを求め、可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数を求めたカットオフ周波数ωcに変更する。具体的には、周波数変更部4は、図12に示すように、振動レベルrとカットオフ周波数ωcとの関係を示すマップを保有しており、振動レベルrの入力を受けるとマップを用いたマップ演算を行ってカットオフ周波数ωcと求めるようになっている。このマップは、振動レベルrが下方値rlowから上方値rhighまでに至るまでは、振動レベルrの値が大きくなればなるほど、カットオフ周波数ωcも大きくなるようになっている。また、振動レベルrの値が下方値rlow以下では、カットオフ周波数ωcの値が下限値ωminとなり、振動レベルrの値が上方値rhigh以上では、カットオフ周波数ωcの値が上限値ωmaxとなるようになっている。この信号レベル検知装置1では、車両のばね上部材Bの振動レベルrを検知するようになっており、ばね上部材Bの振動成分は、ばね上共振周波数帯(1〜2Hz)の振動成分のほかにばね下共振周波数の成分が重畳されることから、この場合、ばね下共振周波数の成分とノイズの除去を可能するとともにばね上共振周波数帯の成分の抽出が可能となるように、カットオフ周波数ωcの下限値ωminを0.5Hz程度とし、カットオフ周波数ωcの上限値ωmaxを5Hz程度としてある。なお、カットオフ周波数ωcの下限値ωminと上限値ωmaxの値は、求める信号の周波数帯域によって適するように設定すればよい。また、振動レベルrとカットオフ周波数ωcのマップに下方値rlowと上方値rhighを設け、カットオフ周波数ωcのが下限値ωminをとる境界と上限値ωmaxをとる境界を設定しているが、このようにすることで、カットオフ周波数ωcの取り得る範囲を画定することができ、振動レベルrの値が大きい場合のリップルの除去と値が小さい時のノイズの除去を両立させることができる。なお、前記したところでは、振動レベルrに基づいてカットオフ周波数ωcを求めるようになっているが、振動レベルrの大きさを推定可能な情報に基づいてカットオフ周波数ωcを求めることができる。振動レベルrの大きさを推定可能な情報としては、この場合、信号レベル検知装置1が車両のばね上部材Bの上下方向の振動の振動レベルrを検知するので、たとえば、車両のばね上部材Bの上下方向のばね上変位、ばね上速度、ばね上加速度や車両のばね上部材Bとばね下部材Wとの間の相対変位相対速度、相対加速度といった情報を採用することができる。ばね上部材Bの振動レベルrが大きいと、ばね上部材Bの上下方向のばね上変位、ばね上速度やばね上加速度、車両のばね上部材Bとばね下部材Wとの間の相対変位、相対速度、相対加速度も大きくなる傾向にあり、これらの情報と振動レベルrとは相関関係にあるため、これらの情報とカットオフ周波数ωcとの関係をマップ化しておき、これらの情報からカットオフ周波数ωcを求めることができる。なお、ばね上部材Bとばね下部材Wとの間の相対変位、相対速度、相対加速度の情報は、ばね上部材Bとばね下部材Wとの間に介装されるダンパDのストロークを検出することで入手することができる。また、信号レベル検知装置1が車両のばね下部材Wの上下方向の振動の振動レベルrを検知する場合には、振動レベルrの大きさを推定可能な情報としては、たとえば、車両の進行方向速度である車速、車輪の回転速度である車輪速、ばね下部材Wの上下方向のばね下変位、ばね下速度、ばね下加速度といった情報を採用することができる。車速や車輪速が大きい場合、ばね下部材Wの振動レベルrも大きくなる傾向となり、ばね下部材Wの上下方向のばね下変位、ばね下速度、ばね下加速度が大きいと振動レベルrも大きくなる傾向にあって、これら情報と振動レベルrとが相関関係にあるので、これらの情報とカットオフ周波数ωcとの関係をマップ化しておき、これらの情報からカットオフ周波数ωcを求めることができる。

0065

以上のように、信号レベル検知装置1は構成されており、動作は以下のようになる。この図1に示した信号レベル検知装置1における処理手順を図13に示したフローチャートに即して説明すると、まず、信号レベル検知装置1は、ばね上部材Bのばね上速度をセンサ部5で検出する(ステップF1)。信号レベル検知装置1は、ばね上速度をオリジナル信号Oとして、振動レベルrを検知する(ステップF2)。具体的には、オリジナル信号Oが信号レベル検知部2に入力されと、信号生成部21が五つのレベル算出信号L1〜L5を生成し、信号レベル演算部22がオリジナル信号Oとレベル算出信号L1〜L5を絶対値化して最大値を求めて、これを振動レベルrとする。つづいて、信号レベル検知装置1は、求めた振動レベルrから可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数ωcを求める(ステップF3)。具体的には、振動レベルrが周波数変更部4に入力され、周波数変更部4は、振動レベルrに基づいて、カットオフ周波数ωcを求める。そして、可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数を、前述ようにして求められたカットオフ周波数ωcに変更する(ステップF4)。具体的には、周波数変更部4は、可変ローパスフィルタ3に自身のカットオフ周波数を求めたカットオフ周波数ωcへ変更するよう変更指令を出力し、可変ローパスフィルタ3が周波数変更部4で求めたカットオフ周波数ωcに自身のカットオフ周波数を変更することになる。つづいて、信号レベル検知装置1は、可変ローパスフィルタ3で振動レベルrを処理する(ステップF5)。最後に、振動レベル検知装置1は、可変ローパスフィルタ3で濾波処理した振動レベルrを出力する(ステップF6)。以上、一連の処理手順を連続して実行することで、信号レベル検知装置1は、繰り返し、振動レベルrを求めて出力し続ける。

0066

可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数は、振動レベルrが大きいと、高い周波数に変更されるため、振動レベルrが大きく立ち上がるような状況では、信号レベル検知装置1は、振動レベルrの変化を時間的に遅らせにくくなるため、信号レベル検知部2で求めた振動レベルrに対して遅れの少ない振動レベルrを出力することができる。

0067

これに対して、可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数は、振動レベルrが小さいと、低い周波数に変更されるため、振動レベルrが小さい状況では、信号レベル検知装置1は、振動レベルrに重畳されるノイズ成分を除去することができ、信頼性の高い振動レベルrを出力することができる。

0068

このことから、信号レベル検知装置1は、図14に示すように、ばね上部材Bのばね上速度が線A1のように急峻に立ち上がる破線で囲った部分では、線A1で示すばね上速度の変化に対して、時間的に遅れが少ない線A2で示す振動レベルrを出力することができる。なお、図14では、振動レベルrとばね上速度とを比較するために、図14中ではばね上速度を絶対値化して描いている。ばね上速度が増加する状況では、実際の振動レベルもこのばね上速度とほぼ等しくなるが、本発明の信号レベル検知装置1が求める振動レベルrは、このばね上速度の立ち上がりに追従することができる。

0069

よって、本発明の信号レベル検知装置1によれば、実際の信号レベルに対して求めた信号レベルの立ち上がりの時間的遅れを緩和することができるので、高応答性が求められる制御にも使用可能となるとともに、このような制御装置に使用されても良好な制御結果をもたらすことができる。加えて、信号レベルが非常に小さい場合、求められる信号レベルに重畳されるノイズを十分に取り除くことができるので、信号レベルのS/N比は大きくなって、出力する信号レベルの信頼性が向上し、制御装置に使用されても制御性能が悪化することがない。以上より、本発明の信号レベル検知装置1によれば、信号レベルの大小によらず制御性能を向上させることが可能となる。

0070

また、周波数変更部4は、振動レベルrが大きいほど可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数ωcを高くするので、振動レベルrの立ち上がり状況に応じてカットオフ周波数ωcが最適となるように大きくなり、得られる振動レベルrからリップル成分を除去しつつ振動レベルrの立ち上がりの時間的遅れも緩和できる。また、周波数変更部4は、振動レベルrそのものの代わりに、振動レベルrの大きさを推定可能な情報を用いて、カットオフ周波数ωcを求めることができる。その場合には、周波数変更部4は、当該情報が振動レベルrが大きいことを示せば示すほど、カットオフ周波数ωcを高くするように変更すればよい。
<第二の実施の形態>
つづいて、図15に示した第二の実施の形態の信号レベル検知装置11について説明する。第二の実施の形態の信号レベル検知装置11は、前述した第一の実施の形態の信号レベル検知装置1の構成に加え、信号レベル検知部2にオリジナル信号Oと前記の信号レベル演算部22が求めた前記振動レベルrのうち、大きな値を持つ信号を選択して振動レベルrlとして採用して出力する最大値抽出部23を設けた構成となっている。

0071

より具体的には、第二の実施の形態の信号レベル検知装置11は、別途、絶対値処理部24を備えており、オリジナル信号Oを絶対値処理部24によって絶対値化して最大値抽出部23に入力する。

0072

信号レベル演算部22は、第一の実施の形態で説明したように、絶対値処理して必ず正の値の振動レベルrを出力するので、最大値抽出部23でオリジナル信号Oと振動レベルrの比較処理では、オリジナル信号Oの絶対値処理が必要である。

0073

最大値抽出部23は、オリジナル信号Oと信号レベル演算部22が出力する振動レベルrとを比較して、いずれが大きな値であるか判断し、大きな値をとる信号を出力すべき振動レベルrlとして抽出して出力する。

0074

周波数変更部4は、この場合、最大値抽出部23が出力する振動レベルrlの入力を受けて可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数ωcを求め、可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数を求めたカットオフ周波数ωcに変更する。可変ローパスフィルタ3は、周波数変更部4によって求められたカットオフ周波数ωcに自身のカットオフ周波数を変更した後、最大値抽出部23が出力した振動レベルrlを濾波する処理を実行し、最終的な振動レベルrlを出力する。

0075

信号レベルをばね上部材Bの振動レベルrlとして、ばね上速度から振動レベルrlを求める場合、信号レベル検知装置11における具体的処理は、たとえば、図16に示すようになる。まず、信号レベル検知装置11は、ばね上部材Bのばね上速度をセンサ部5で検出する(ステップF11)。信号レベル検知装置11は、ばね上速度をオリジナル信号Oとして、振動レベルrを検知する(ステップF12)。具体的には、オリジナル信号Oが信号レベル検知部2に入力され、信号生成部21が五つのレベル算出信号L1〜L5を生成し、信号レベル演算部22がオリジナル信号Oとレベル算出信号L1〜L5を絶対値化して最大値を求めて、これを振動レベルrとする。さらに、信号レベル検知装置11は、オリジナル信号Oを絶対値処理する(ステップF13)。さらに、信号レベル検知装置11は、絶対値処理済みのオリジナル信号Oと振動レベルrとを比較し大きな値を持つ信号を振動レベルrlとして出力する(ステップF14)。つづいて、信号レベル検知装置11は、ステップF14で求めた振動レベルrlから可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数ωcを求める(ステップF15)。そして、可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数を、前述ようにして求められたカットオフ周波数ωcに変更する(ステップF16)。つづいて、信号レベル検知装置11は、可変ローパスフィルタ3で振動レベルrlを処理する(ステップF17)。最後に、振動レベル検知装置11は、可変ローパスフィルタ3で濾波処理した振動レベルrlを出力する(ステップF18)。以上、一連の処理手順を連続して実行することで、信号レベル検知装置11は、繰り返し、振動レベルrlを求めて出力し続ける。

0076

この第二の実施の形態の信号レベル検知装置11では、信号レベル演算部22が求めた振動レベルrと実際の振動に対して遅れの無いオリジナル信号Oとを比較して最大値を振動レベルrlとして出力するので、ばね上部材B等の振動レベル検知対象の振動が大きくなり始める際に、求めた振動レベルrlを実際の振動レベルに遅れずに追従させることができる。このことから、第二の実施の形態における信号レベル検知装置11は、図17に示すように、ばね上部材Bのばね上速度が線A11のように急峻に立ち上がる破線で囲った部分では、線A11で示すばね上速度の変化に対して、時間的に遅れが少ない線A21で示す振動レベルrを出力することができる。本発明の信号レベル検知装置1が求める振動レベルrは、このばね上速度の立ち上がりに追従することができる。ばね上速度が増加する状況では、実際の振動レベルもこのばね上速度とほぼ等しくなるが、本発明の信号レベル検知装置1が求める振動レベルrは、このばね上速度の立ち上がりに追従することができる。また、ばね上速度が増加してから低下する場合、信号レベル演算部22で求めた振動レベルrが実際の振動レベルより若干大きくなるものの、この実際の振動レベルに追従するようになる。このような状況では、最大値抽出部23がオリジナル信号Oから振動レベルrへ選択する信号を切換えるから、信号レベル検知装置11は、高精度に振動レベルrを検知することができる。

0077

よって、第二の実施の形態の信号レベル検知装置11によれば、実際の信号レベルが大きくなり始める際に、実際の信号レベルに対して求めた信号レベルの立ち上がりの時間的遅れを無くすることができることに加えて高精度に信号レベルを検知することができるので、高応答性が求められる制御にも好適となるとともに、より効果的に良好な制御結果を得ることができる。この実施の形態にあっても、可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数ωcは、信号レベル或いは信号レベルを推定可能な情報に基づいて、信号レベルが低くなると小さくなるように変更されるから、信号レベルが非常に小さい場合、求められる信号レベルに重畳されるノイズを十分に取り除くことができる。よって、信号レベルが非常に小さい場合であっても、出力する信号レベルの信頼性が向上し、制御装置に使用されても制御性能を悪化させない。以上より、本発明の信号レベル検知装置11によれば、信号レベルの大小によらず制御性能をより効果的に向上させうる。

0078

信号レベル検知部2は、図15に示すように、この実施の形態では、オリジナル信号Oから位相が異なる二つ以上のレベル算出信号L1〜L5を生成する信号生成部21を備えているが、図18に示したこの第二の実施の形態の一変形例における信号レベル検知装置112のように、信号生成部21を廃止してフィルタ6、積分器201(或いは、微分器)、補正部202を設けて信号レベル演算部22がオリジナル信号Oとその微分値或いは積分値の一方または両方とに基づいて振動レベルrを求める構成を採用してもよい。

0079

<第三の実施の形態>
また、図19に示した第三の実施の形態の信号レベル検知装置12ように、第二の実施の形態の信号レベル検知装置11の構成に、信号レベル検知部2に信号レベル演算部22が出力する振動レベルrを濾波処理して最大値抽出部23へ濾波後の振動レベルrを出力するローパスフィルタ25を加えるようにしてもよい。このローパスフィルタ25のカットオフ周波数は、可変ローパスフィルタ3の変化するカットオフ周波数ωcの下限と上限との間の周波数に設定されており、信号レベル演算部22が求める振動レベルrのリップルを除去するようになっている。

0080

信号レベルをばね上部材Bの振動レベルrlとして、ばね上速度から振動レベルrlを求める場合、信号レベル検知装置12における具体的処理は、たとえば、図20に示すようになる。まず、信号レベル検知装置12は、ばね上部材Bのばね上速度をセンサ部5で検出する(ステップF21)。信号レベル検知装置12は、ばね上速度をオリジナル信号Oとして、振動レベルrを検知する(ステップF22)。つづいて、信号レベル検知装置12は、求めた振動レベルrをローパスフィルタ25によって濾波する処理を行う(ステップF23)。さらに、信号レベル検知装置12は、オリジナル信号Oを絶対値処理する(ステップF24)。信号レベル検知装置12は、絶対値処理済みのオリジナル信号Oとローパスフィルタ25で処理された振動レベルrとを比較し大きな値を持つ信号を振動レベルrlとして出力する(ステップF25)。つづいて、信号レベル検知装置12は、ステップF25で求めた振動レベルrlから可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数ωcを求める(ステップF26)。そして、可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数を、前述ようにして求められたカットオフ周波数ωcに変更する(ステップF27)。つづいて、信号レベル検知装置12は、可変ローパスフィルタ3で振動レベルrlを処理する(ステップF28)。最後に、振動レベル検知装置12は、可変ローパスフィルタ3で濾波処理した振動レベルrlを出力する(ステップF29)。以上、一連の処理手順を連続して実行することで、信号レベル検知装置12は、繰り返し、振動レベルrlを求めて出力し続ける。

0081

よって、第三の実施の形態の信号レベル検知装置12では、実際の信号レベルに対して求めた信号レベルの立ち上がりの時間的遅れを緩和でき、信号レベルが非常に小さい場合でも出力する信号レベルの信頼性が向上し、良好な制御結果を得ることができることに加え、以下の効果を享受できる。

0082

ローパスフィルタ25を設けることで信号レベル演算部22で求めた振動レベルrに含まれる高周波のリップル成分が除去されるので、振動レベルrlが振動的に推移することがなくなる。振動レベルrlが大きくなることによって、可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数ωcが高くなっても、ローパスフィルタ25は、可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数ωcの上限と下限との間にカットオフ周波数を持つので、信号レベル検知装置13が出力する振動レベルrlから高周波のリップルを確実に除去することができる。

0083

つぎに、図21に示した第四の実施の形態の信号レベル検知装置13について説明する。この第四の実施の形態の信号レベル検知装置13は、第三の実施の形態の信号レベル検知装置12の構成に加えて、絶対値処理部24の後段に最大値抽出部23に入力されるオリジナル信号Oに第一比例ゲインを乗じる第一ゲイン乗算部26を備えている。
<第四の実施の形態>
第四の実施の形態のレベル検知装置13では、第一ゲイン乗算部26は、絶対値処理したオリジナル信号Oに1未満の第一比例ゲインを乗じて出力するようになっている。

0084

信号レベルをばね上部材Bの振動レベルrlとして、ばね上速度から振動レベルrlを求める場合、信号レベル検知装置13における具体的処理は、たとえば、図22に示すようになる。まず、信号レベル検知装置13は、ばね上部材Bのばね上速度をセンサ部5で検出する(ステップF31)。信号レベル検知装置13は、ばね上速度をオリジナル信号Oとして、振動レベルrを検知する(ステップF32)。つづいて、信号レベル検知装置13は、求めた振動レベルrをローパスフィルタ25によって濾波する処理を行う(ステップF33)。さらに、信号レベル検知装置13は、オリジナル信号Oを絶対値処理する(ステップF34)。信号レベル検知装置13は、絶対値処理したオリジナル信号Oに第一比例ゲインを乗じる(ステップF35)。信号レベル検知装置13は、第一比例ゲインを乗じた後のオリジナル信号Oとローパスフィルタ25で処理された振動レベルrとを比較し大きな値を持つ信号を振動レベルrlとして出力する(ステップF36)。つづいて、信号レベル検知装置13は、ステップF36で求めた振動レベルrlから可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数ωcを求める(ステップF37)。そして、可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数を、前述ようにして求められたカットオフ周波数ωcに変更する(ステップF38)。つづいて、信号レベル検知装置13は、可変ローパスフィルタ3で振動レベルrlを処理する(ステップF39)。最後に、振動レベル検知装置13は、可変ローパスフィルタ3で濾波処理した振動レベルrlを出力する(ステップF40)。以上、一連の処理手順を連続して実行することで、信号レベル検知装置13は、繰り返し、振動レベルrlを求めて出力し続ける。

0085

このように、オリジナル信号Oに1未満の第一比例ゲインを乗じる構成を採用する第四の実施の形態における信号レベル検知装置13は、実際の振動レベルが急峻に立ち上がる初期において、第一比例ゲインを乗じたオリジナル信号Oを振動レベルrlとして採用して出力することになる。

0086

このことから、第四の実施の形態の信号レベル検知装置13では、実際の信号レベルに対して求めた信号レベルの立ち上がりの時間的遅れを緩和できるとともに高精度に信号レベルと検知でき、信号レベルが非常に小さい場合でも出力する信号レベルの信頼性が向上し、良好な制御結果を得ることができることに加え、以下の効果を享受できる。

0087

第四の実施の形態における信号レベル検知装置13は、図23に示すように、
ばね上部材Bのばね上速度が線A12のように急峻に立ち上がる破線で囲った部分では、線A12で示すばね上速度の変化に対して、僅かに時間遅れを生じるものの追従性よく立ち上がる線A22で示す振動レベルrlを出力することができる。また、最大値抽出部23が第一比例ゲインを乗じたオリジナル信号Oから信号レベル演算部22で求めた振動レベルrへ切換えて出力する際に、信号のつなぎ目において段差を小さくすることができ、振動レベルrlの変化率の急変を緩和することができる。

0088

信号レベル演算部22が求めた振動レベルrをローパスフィルタ25で処理する場合に、実際の振動レベルに対して時間的に遅れることになるが、オリジナル信号Oには1未満の第一比例ゲインが乗じられているため、第一比例ゲインで加工されたオリジナル信号Oの振幅が小さくなっていることから、このオリジナル信号Oから時間的に遅れる信号レベル演算部22が求めた振動レベルrへの切換え時において、振動レベルrの変化率の急変を緩和できるのである。よって、第四の実施の形態の信号レベル検知装置13で処理した信号レベルを制御装置に使用すれば、制御装置の出力する制御指令の急変も緩和されるので、より一層効果的に制御性能を向上させることができる。
<第五の実施の形態>
つぎに、図24に示した第五の実施の形態の信号レベル検知装置14について説明する。この第五の実施の形態の信号レベル検知装置14は、第四の実施の形態の信号レベル検知装置13の構成における最大値抽出部23における処理を変更したものである。第五の実施の形態のレベル検知装置14における最大値抽出部27は、オリジナル信号Oと振動レベルrのうち最大値をとる信号を出力するが、オリジナル信号Oから振動レベルrへ、或いは、振動レベルrからオリジナル信号Oへ、選択を切換える際に、振動レベルrlとして出力する信号の変化率の急変を緩和する平滑化信号を出力するようになっている。

0089

最大値抽出部27は、この実施の形態では、図25に示すように、ハイセレクト処理を行うため、二つの信号O,rのうちハイセレクト処理によって出力されるべき信号を最大値信号Maとして抽出して出力する通常処理部271と、オリジナル信号Oと振動レベルrおよびこれらの偏差εから平滑化信号Pを生成する平滑化処理部272と、オリジナル信号Oと振動レベルrの偏差εが規定範囲内である場合に平滑化処理部272が生成する平滑化信号Pを振動レベルrlに選んで出力し、偏差εが規定範囲外である場合には通常処理部271が出力する最大値信号Maを選んで振動レベルrlとして出力する出力信号調整部273を備えている。

0090

この平滑化処理部272は、値の大きな信号を選択するハイセレクト処理を行うが、具体的には、オリジナル信号Oと振動レベルrの二つの信号O,rが交わる二点間で二つの信号O,rの値よりも大きな値を持つ平滑化信号Pを二つの信号O,rの偏差εに基づいて生成する。たとえば、図26に示すように、オリジナル信号Oが時間の経過とともに値が減少し、振動レベルrが時間の経過とともに値が増大して、ある時間で両信号O,rが交わる場合、両信号O,rの交わる時間t0より前ではオリジナル信号Oが選択され、時間t0以降では振動レベルrが選択されることになる。平滑化信号Pは、偏差εが大きいと両信号O,rの値との差が小さく、偏差εが小さくなると信号O,rとの差を大きくするようにして生成され、二つの信号O,rが切換わる際に両信号O,rを繋げて信号切換わり時の信号の変化率の急変を緩和するようになっている。より詳細には、平滑化処理部272は、二つの信号O,rのうち、大きな値の信号に偏差εに基づいて求めた加算値avを加算することで平滑化信号Pを生成するか、或いは、二つの信号O,rの値と偏差εとに基づいて平滑化信号Pを生成するようになっている。このようにして偏差εに応じて生成される平滑化信号Pは、図26に示すように、両信号O,rに交わる二点間では、これら両信号O,rよりも必ず大きな値を持ち、両信号O,rを繋げるようになっている。このように、平滑化信号Pは、両信号O,rに交わる二点間で両信号O,rよりも必ず大きな値を持つ信号である。そのため、両信号O,rの切換わり時においてオリジナル信号Oから振動レベルrに直接に選択される信号を切換えることに比較して、生成される平滑化信号Pとオリジナル信号Oとの交点から振動レベルrの交点までの二点間で平滑化信号Pを採用することで、信号O,rの切換わり時の信号の変化率の急変を緩和することができる。また、平滑化信号Pを信号O,rに接する曲線を描くような信号とすることで、より一層、信号の変化率の急変を緩和することができる。

0091

また、平滑化処理部272は、図26に示すように、両信号O,rに交わる二点間で両信号O,rよりも必ず大きな値となることの条件に加えて、信号の大きさと時間の平面において、信号O,rの偏差εが閾値δ以下となる時刻t1においてハイセレクトで選択されるオリジナル信号Oの値の座標と、時刻t0を過ぎて信号O,rの偏差εが閾値δを超える時刻t2においてハイセレクトで選択される振動レベルrの値の座標とを結ぶ直線Q1よりも値が小さくなるように平滑化信号Pを生成することもできる。そうすると、平滑化信号Pは、図26中で、前記直線Q1と、時刻t1から時刻t0までの範囲のオリジナル信号Oと、時刻t0から時刻t2までの範囲の振動レベルrとで囲まれる範囲内に収まるように生成される。

0092

このように最大値抽出部27で平滑化信号Pを生成する場合には、より一層、確実に信号の変化率の急変を緩和することができる。偏差εの絶対値が閾値δ以下であるときに、平滑化信号Pを信号O,rの代わりに出力すれば、オリジナル信号Oから振動レベルrへの切換わり、或いは、振動レベルrからオリジナル信号Oへの切換わりにおいて、信号の変化率の急変を緩和することができる。このように、本実施の形態では、閾値δは、平滑化信号Pを信号O,rの代わりに有効として出力させる規定範囲を設定する値となっている。つまり、偏差εが規定範囲内にある際に、平滑化信号Pを出力させるため、信号O,rの双方の値が近づいて信号切換わりが予想される際に、平滑化信号Pを採用することができるとともに、全く両信号O,rの値が離れていて平滑化処理が不要な場合には、平滑化信号Pを採用しないようにすることができる。

0093

以上までの平滑化処理部272における処理を行うには、図27に示したように、まず、信号レベル検知装置14は、オリジナル信号Oおよび振動レベルrを読み込む(ステップF41)。つづいて、信号レベル検知装置14は、オリジナル信号O、振動レベルrおよびこれら信号O,rの偏差εから平滑化信号Pを生成する(ステップF42)。つづいて、信号レベル検知装置14は、平滑化信号Pを出力する(ステップF43)。以上、一連の処理を繰り返し行うことで、信号レベル検知装置14は、平滑化信号Pを繰り返し生成し出力することになる。

0094

通常処理部271は、入力された二つの信号O,rであるオリジナル信号Oおよび振動レベルrを比較して大きな値を持つ信号を最大値信号Maとして採用する。通常処理部271は、ハイセレクト処理を行うために設けられており、オリジナル信号Oと振動レベルrの値を比較して、値の大きな信号を最大値信号Maとして採用して出力信号調整部273へ出力する。

0095

出力信号調整部273は、平滑化処理部272で生成した平滑化信号Pと通常処理部271が出力する最大値信号Maのうち一方を選択して振動レベルrlとし、この振動レベルrlを出力する。具体的には、この実施の形態の場合、平滑化処理部272からの平滑判定信号Zの入力を受け、この平滑判定信号Zによって、平滑化信号Pと最大値信号Maのいずれを振動レベルrlとするかを決定するようになっている。平滑化処理部272は、たとえば、信号O,rの偏差εの絶対値が閾値δ以下であって規定範囲内にある場合、平滑化信号Pを採用できるか否か判断可能な値を持つ平滑化判定信号Zを出力し、信号O,rの偏差εの絶対値が閾値δを超えており規定範囲外にある場合、最大値信号Maを採用すべきであることを示す値を持つ平滑化判定信号Zを出力する。出力信号調整部273が平滑化信号Pを採用するかしないかの二通りの判断しかしない場合、平滑化判定信号Zの出力ありと出力なし、つまり、任意の値と0を出力するものであってもよい。また、出力信号調整部273が平滑化信号Pを最大値信号Maにフェードインさせて加算したり、平滑化信号Pをフェードアウトさせたりする場合には、平滑化判定信号Zを平滑化信号Pに乗じるゲインとして出力し、出力信号調整部5でこのゲインと平滑化信号Pとを乗じた値と最大値信号Maとを加算して出力信号Oを求めるようにしてもよい。また、平滑化判定信号Zの生成は、平滑化処理部272で行うのではなく、出力信号調整部273で行うようにしてもよい。

0096

以上までの処理を行うには、図28に示したように、まず、信号レベル検知装置14は、オリジナル信号Oおよび信号レベル演算部22が求めた振動レベルrを読み込む(ステップF51)。つづいて、信号レベル検知装置14は、オリジナル信号Oと振動レベルrのうち最も大きな値を最大値信号Maとして選択する (ステップF52)。つづいて、信号レベル検知装置14は、信号O,rおよびこれら信号O,rの偏差εから平滑化信号Pを生成する(ステップF53)。信号レベル検知装置14は、信号O,rの偏差εと閾値δとを比較して平滑化判定信号Zを生成する(ステップF54)。さらに、信号レベル検知装置14は、平滑化判定信号Zから、平滑化判定信号Zに基づいて平滑化信号Pと最大値信号Maの一方を振動レベルrlとして選択する処理を行い(ステップF55)、最後に、振動レベルrlを出力する(ステップF56)。以上、一連の処理を繰り返し行うことで、信号レベル検知装置14は、振動レベルrlを繰り返し生成し出力する。

0097

つづいて、平滑化処理部272における具体的構成と処理について説明する。平滑化処理部272の第一の構成例では、図29に示すように、オリジナル信号Oと振動レベルrとの偏差εを求める演算を行って、偏差εに基づいて平滑化信号Pを生成する信号生成部311と、平滑化信号Pの生成に当たり平滑化する規定範囲を画定する閾値δの値を変更する規定範囲変更部312と、規定範囲の急変を緩和する急変緩和処理部313と、平滑化判定信号生成部314とを備えて構成されている。

0098

信号生成部311は、具体的には、オリジナル信号Oと振動レベルrの偏差εからオリジナル信号Oの値に乗じるべき第一ゲインG1と振動レベルrの値へ乗じるべき第二ゲインG2とを求め、オリジナル信号Oの値と第一ゲインG1とに基づいて得た第一加算信号H1と、振動レベルrの値と第二ゲインG2とに基づいて得た第二加算信号H2とを合成して平滑化信号Pを求めて、当該平滑化信号Pを出力する。

0099

具体的には、オリジナル信号Oをf1(t)として、振動レベルrをf2(t)とし、偏差εをε=f1(t)−f2(t)、前述の閾値をδとすると、第一ゲインG1をG1=−(−ε/2δ+0.5)2+1とし、第二ゲインG2をG2=−(ε/2δ+0.5)2+1とすればよい。或る時間Tにおけるオリジナル信号Oの値f1(T)=a、時間Tにおける振動レベルrの値f2(T)=bである場合、平滑化信号Pを求めるには、以下の式(4)を演算すればよい。

0100

つまり、平滑化処理部272における信号生成部311は、オリジナル信号Oと振動レベルrとの偏差εに基づいて、第一ゲインG1と第二ゲインG2とを得て、これら第一ゲインG1と第二ゲインG2を利用して平滑化信号Pを生成するようになっている。

0101

このようにして平滑化信号Pを求めれば、図30に示すように、平滑化信号Pは、オリジナル信号Oと振動レベルrの偏差εの絶対値が閾値δ以下の範囲で両者を滑らかに接続することができる。

0102

平滑化信号Pは、常に生成してもよいし、偏差εの絶対値が閾値δ以下となる場合にのみ生成するようにすることもできる。

0103

なお、平滑化信号Pの有効無効或いは平滑化信号Pの生成の可否を判断する場合にあっては、偏差εの演算に際して大きな値の信号から小さな値の信号を差し引くようにすれば、偏差εの絶対値が閾値δ以下であるかを判断するのではなく、偏差εそのものが閾値δ以下である否かを判断すればよい。この判断において、偏差εを、たとえば、常に、信号O,rのうち一方から信号O,rのうち他方を差し引く、つまり、引き算順番が決められている場合には、閾値δは、±N(Nは、数値)というように、数値部分は同じであるが符号の異なる二つの数字で規定して、前述と同様の規定範囲で平滑化信号Pを有効とすればよい。また、偏差εが規定範囲内に入るときの条件を決定する閾値と、偏差εが規定範囲外に出るときの条件を決定する閾値を異なる数値に設定することも可能である。

0104

このように、オリジナル信号Oと振動レベルrのうち大きな値を採る信号を選択し、第一ゲインをG1=−(−ε/2δ+0.5)2+1を演算して求め、第二ゲインをG2=−(ε/2δ+0.5)2+1を演算して求めるようにすれば、信号レベル検知装置14で大きな値をもつ信号を選択するハイセレクト処理を行う際に、偏差εを求めるだけで第一ゲインG1と第二ゲインをG2とを求めることができ、複雑な演算を行うことなく、オリジナル信号Oと振動レベルrを合成して平滑化信号Pを得ることができる。

0105

なお、前記したところでは、第一ゲインG1と第二ゲインG2を二次関数を用いて導出しているが、三角関数を用いて導出してもよい。この場合、オリジナル信号Oをf1(t)として振動レベルrをf2(t)とすると、偏差εをε=f1(t)−f2(t)で求め、第一ゲインG1はG1=[cos{(δ+ε)π/2δ}+1]2/4、第二ゲインG2はG2=[cos{(δ−ε)π/2δ}+1]2/4とし、第一加算信号H1をH1=1−a2×G1で求め、第二加算信号H2をH2=1−b2×G2で求め、平滑化信号PをP=δ×(H1+H2)+γを演算する。このようにしても、オリジナル信号Oから振動レベルrへ、或いは、振動レベルrからオリジナル信号Oへ切換る際に切換前の信号と切換後の信号の双方を滑らかな曲線で繋ぐ平滑化信号Pを生成することができ、信号O,rの切換わり時の信号の変化率の急変を緩和することができる。前記したところでは、第一ゲインG1および第二ゲインG2にcos関数を用いているが、sin関数を用いて定義してもよい。

0106

前記説明では、平滑化信号Pを生成する区間において、オリジナル信号Oが振動レベルrに交わった後にオリジナル信号Oが振動レベルrよりも低くなり、オリジナル信号Oに対しては第一ゲインG1を乗じて、振動レベルrに対しては第二ゲインG2を乗じて平滑化信号Pを得るとしているが、第一ゲインG1と第二ゲインG2の各式の違いは、偏差εの前の符号が異なるだけである。すると、演算上、二つのオリジナル信号Oと振動レベルrのうち大きな値をもつ信号に第一ゲインG1を乗じて第一加算信号H1を求め、二つの信号O,rのうち小さな値を持つ信号に第二ゲインG2を乗じて第二加算信号H2を求めても、平滑化信号Pの演算結果は同じ値となる。したがって、平滑化信号Pの演算に当たり、常に大きな信号に第一ゲインG1を乗じ、小さな信号に第二ゲインG2を乗じるようにしてもよい。

0107

ここで、前述したように、出力信号調整部273では、オリジナル信号Oと振動レベルrの偏差εが閾値δ以下となると、平滑化信号Pを振動レベルrlとして出力することで、選択される信号が切換る際の振動レベルrlの変化率の急変を緩和することができる。平滑化信号Pは、前記したように、P=δ×(a2×G1+b2×G2)+γを演算することで求めることができる。したがって、オリジナル信号Oと振動レベルrとが同じ値であって偏差εが0である場合には、平滑化信号Pの値は、P=a+0.25δ=b+0.25δ(aはオリジナル信号Oの値、bは振動レベルrの値)となる。偏差εの絶対値が0近傍の値で閾値δ以下であると出力信号調整部273は、平滑化信号Pを振動レベルrlとして出力するが、偏差εの絶対値が0である場合、振動レベルrlは、オリジナル信号O或いは振動レベルrに閾値δの0.25倍の値を加算した値となる。つまり、信号O,rのいずれをハイセレクトしても平滑化信号Pの値は、信号O,rと乖離した値となる。すると、オリジナル信号Oの値と振動レベルrの値の両方が0となる場合であっても、最大値抽出部27が出力する振動レベルrlの値は0.25δとなって、0になることがない。そのため、平滑化処理部272では、閾値δの値を変更する規定範囲変更部312を設けている。

0108

規定範囲変更部312では、閾値δの基準値δiniとオリジナル信号Oと振動レベルrの両者の値の平均値とを比較して、前記平均値が基準値δiniより小さい場合、閾値δの値を前記平均値に変更し、信号生成部311と平滑化判定信号生成部314へ変更後の閾値δを入力するようになっている。より具体的には、規定範囲変更部312は、オリジナル信号Oと振動レベルrの平均値が演算されると基準値δiniと比較し、比較の結果、前記平均値のほうが基準値δiniよりも小さいと閾値δの値を前記平均値に更新し、信号生成部311による平滑化信号Pの演算と平滑化判定信号生成部314における偏差εの絶対値と閾値δとの比較に際して更新された閾値δが用いられる。また、閾値δには、0より大きく基準値δiniよりも小さな値の下限値δminが設定されており、前記した平均値が下限値δminより小さい場合には、閾値δの値は下限値δminにクランプされるようになっている。

0109

以上のような規定範囲変更部312を設けることで、オリジナル信号Oと振動レベルrとが0或いは0に近い値をとる際に、信号レベル検知装置14が最終的に出力する振動レベルrlがオリジナル信号Oおよび振動レベルrに比較して大きな値を持つ信号として出力されてしまうことがなくなる。

0110

たとえば、図外の制御装置が車両のばね上部材Bの振動レベルrを取り込んで、車両のばね上部材Bとばね下部材Wとの間に介装したダンパDの減衰力を調整する場合を考える。車両が停車してばね上部材Bも静止していて、オリジナル信号Oも振動レベル演算部22で求めた振動レベルrも0となっているのに、信号レベル検知装置14から出力される振動レベルrlが0から乖離する一定値を持つ値として出力されてしまうと、前記制御装置は、停車中にもかかわらずダンパの減衰力調整部へ制御指令を出力し続けなければならなくなる。これに対して、規定範囲変更部312を備えた信号レベル検知装置14の場合、オリジナル信号Oと振動レベルrとが0近傍の値をとるようになると、閾値δの値が0に近づいて小さくなるため、平滑化信号Pの値も小さくなるので、平滑化信号Pが選択されて振動レベルrlとして出力されても、出力される振動レベルrlの値も0近傍の小さな値となる。よって、信号レベル検知装置14をサスペンションシステムの信号レベル検知装置として使用すれば、車両が停車中であるようなばね上部材B或いはばね下部材W、さらには、ダンパDの振動レベルを検知する場合、オリジナル信号Oと振動レベルrとがともに0となるような状況では、ダンパDの減衰力調整部への制御指令が大きくなってしまう問題も解消される。

0111

なお、閾値δに最小値δminを設定しているのは、平滑化信号Pの演算に、閾値δを分母とする割り算が含まれているからである。最小値δminは、たとえば、0.001等といった0に近い値に設定されれば、オリジナル信号Oと振動レベルrとがともに0となる場合に、出力される振動レベルrlの値を0近傍の非常に小さな値にすることができる。前記した平均値と基準値δiniとを比較することで、オリジナル信号Oと振動レベルrの両方ともに閾値δ未満の小さな値となる状況であることを確実に判断することができる利点がある。

0112

なお、偏差εの絶対値が閾値δ以下となっても、オリジナル信号Oと振動レベルrの平均値が最小値δmin以下となる場合、出力信号調整部273において平滑化信号Pではなくオリジナル信号O或いは振動レベルrのうち大きな値を振動レベルrlとして採用して出力させることで、オリジナル信号Oおよび振動レベルrが共に0となるときは最終的な振動レベルrlの値を0とするようにしてもよい。

0113

また、本実施の形態の平滑化処理部272では、規定範囲変更部312を設けて閾値δを変更するが、閾値δを急変緩和処理部313で処理してから、信号生成部311と平滑化判定信号生成部314へ入力するようになっている。この実施の形態の場合、急変緩和処理部313は、ローパスフィルタで構成されており、ローパスフィルタで閾値δを濾波処理することで、閾値δの急峻な変化を遅らすことができ、閾値δの急変が緩和される。つまり、規定範囲の急変が急変緩和処理部313の処理によって緩和される。このようにすることで、オリジナル信号Oと振動レベルrとがともに高周波で振動的に変化している最中に、偶々両信号O,rが0或いは0近傍の値になるような場合には、閾値δが両信号O,rの平均値に変更されるものの、急変緩和処理部313の処理によって閾値δが小さくなりすぎることがない。そのため、オリジナル信号Oおよび振動レベルrが0付近で交差しても、平滑化信号Pによって出力信号Oが十分平滑化されるため、このような場合においても、出力信号Oの急変が緩和される。規定範囲の急変が緩和されるために、オリジナル信号Oと振動レベルrとがともに高周波で振動的に変化している最中に、規定範囲が小さくなりすぎることがなくなり、オリジナル信号Oおよび振動レベルrが0付近で交差しても、平滑化信号Pが振動レベルrlとして採用されることになり、振動レベルrlの急変が緩和される。対して、オリジナル信号Oおよび振動レベルrとがともに徐々に0或いは0近傍の値に変化するような場合には、閾値δの変化周波数も低いことから、急変緩和処理部313で処理しても閾値δは徐々に低下することになり、閾値δの低下により平滑化信号Pの値も小さくなるため、信号レベル検知装置14が最終的に出力する振動レベルrlは、オリジナル信号Oおよび振動レベルrのうち選択される信号の変化に合わせて、0或いは0近傍の値に徐々に近づくことになる。つまり、オリジナル信号Oおよび振動レベルrとがともに徐々に0或いは0近傍の値に変化するような場合には、規定範囲の変化周波数も低いことから、急変緩和処理部313で処理しても規定範囲は徐々に小さくなることになり、規定範囲が小さくなると偏差εが小さくなるために平滑化信号Pの値も小さくなって、振動レベルrlは、オリジナル信号Oおよび振動レベルrのうち選択される信号の変化に合わせて、0或いは0近傍の値に徐々に近づくことになる。よって、信号レベル検知装置14を前述したダンパDを制御する制御装置に適用する場合であって、車両が走行中であって平滑化を行いたい場面では、オリジナル信号Oおよび振動レベルrが振動的でたまたま両者が0或いは0近傍の値をとるような状況であっても最終的に出力される振動レベルrlの平滑化が行われることになり、車両を停車させたとき等、平滑化を行いたくない場面では、平滑化が行われずに済む。したがって、信号レベル検知装置14は、ダンパDの制御装置に最適となる。

0114

平滑化判定信号生成部314は、オリジナル信号Oおよび振動レベルrの偏差εを求め、急変緩和処理部313で処理された閾値δとを比較して、平滑化判定信号Zを生成する。具体的には、平滑化判定信号生成部314は、偏差εの絶対値が閾値δ以下である場合には、出力信号調整部273で平滑化信号Pを採用すると判断される値の平滑化判定信号Zを出力する。対して、平滑化判定信号生成部314は、偏差εの絶対値が閾値δを超えている場合には、出力信号調整部273で最大値信号Ma或いは最小値信号Miを採用すると判断される値の平滑化判定信号Zを出力する。前述したが、この平滑化判定信号生成部314は、出力信号調整部273に統合することも可能であるし、通常処理部271に統合するようにしてもよい。

0115

なお、この平滑化処理部272では、常に、平滑化信号Pを生成し、平滑化判定信号生成部314で平滑化判定信号Zを生成して、最終的に、平滑化信号Pの有効無効を出力信号調整部273で判断するようにしているが、前述したように、偏差εの絶対値が閾値δ以下の規定範囲内でのみ、平滑化信号Pを生成するようにすることもできる。

0116

以上では、平滑化処理部272は、平滑化信号Pを偏差εに基づいて、オリジナル信号Oおよび振動レベルrを合成することで平滑化信号Pを生成するようにしているが、平滑化処理部272の他のバリエーションとして、オリジナル信号Oおよび振動レベルrのうち最大値として選択される信号に加算値を加算することで平滑化信号Pを求めることもできる。

0117

この平滑化処理部272では、図31に示した第二の構成例のように、最大値算出部321と、加算値算出部322と、加算部323と、平滑化判定信号生成部324とを備えて構成されている。最大値算出部321は、ハイセレクト処理を行うべく、二つの信号O,rの入力を受けると、両信号O,rを比較して、一番大きな値を持つ信号を選択してこれを出力する。

0118

加算値算出部322は、入力されるオリジナル信号Oと振動レベルrの偏差εを求め、偏差εに基づいて信号O,rのうち選択される信号に加算する加算値avを求める。加算部323は、最大値算出部321によって選択される信号に加算値avを加算して平滑化信号Pを求める。

0119

加算値算出部322は、求めた偏差εに基づいて選択される信号に加算する加算値avを求める加算値演算部3221と、加算値avに加算値ゲインを乗じる加算値変更部としての加算値ゲイン乗算部3222とを備えて構成されている。

0120

加算値演算部3221は、偏差εから加算値avを求める。具体的には、オリジナル信号Oと振動レベルrとを平滑化信号Pで滑らかにつなぐには、平滑化信号Pが、偏差εがの絶対値が閾値δに等しい時にオリジナル信号O或いは振動レベルrに接し、偏差εが0の時に平滑化信号Pとオリジナル信号Oおよび振動レベルrとの差が最大となるような曲線を選べばよい。つまり、加算値avを、偏差εが0となった時点で一番大きくなり、偏差εの絶対値が閾値δに等しい時に0となるとともに加算値avの微分値が0となることを条件とする曲線を描く関数で表現すればよい。

0121

すると、加算値avは、av=(δ−|ε|)2/4δ(ただし、0≦|ε|≦δ)で表すことができる。加算値avは、このように簡単な演算によって求めることができるが、図32に示すように、偏差εと加算値avの関係をマップ化しておきマップ演算によって求めることもできる。特に、平滑化信号Pを簡単な関数で表現することが難しい場合、偏差εと加算値avの関係をマップ化してマップ演算によって加算値avを求めるとよい。なお、偏差εの絶対値が閾値δを超える場合、加算値avは0となるが、前記式を演算して加算値avを求めると、加算値avが0とはならない。よって、偏差εの絶対値が閾値δを超える場合には、前記式の演算結果に関わらず加算値avを0とする。加算値avを0とするには、偏差εの絶対値と閾値δとを比較して偏差εの絶対値が閾値δを超える場合に、前記式の演算を実行せずに加算値avを0とするようにしてもよいし、前記式の演算の結果に0の加算値ゲインを乗じて加算値avを0とするようにしてもよい。

0122

なお、加算値avの微分値av’=(|ε|−δ)/2δ(ただし、0≦|ε|≦δ)が|ε|=δの時、0となり、図32中の点(0,δ/4)と点(δ,0)を滑らかに結ぶことを条件として、加算値avを求める関数或いはマップを作って加算値avを求めるようにすれば、オリジナル信号Oと振動レベルrとを滑らかにつなぐ平滑化信号Pを得ることができるので、前記加算値avを求める関数は前述の関数に限定されない。

0123

つづいて、加算値変更部としての加算値ゲイン乗算部3222は、オリジナル信号Oと振動レベルrの信号値に応じて変化する加算値ゲインKavを乗じて、その結果を出力する。加算値ゲイン乗算部3222は、たとえば、縦軸に加算値ゲインを、横軸に信号O,rの値をとった図33に示すマップを用いて、オリジナル信号Oと振動レベルrのうち選択される信号の値に基づいて加算値ゲインKavを求める。前記マップに示すように、加算値ゲインKavは、信号O,rのうち選択される信号の値が信号下限閾値Smin未満である場合と信号上限閾値Smaxを超える場合に1未満の値をとり、それ以外では1となるようになっている。具体的には、加算値ゲインKavは、信号O,rのうち選択される信号の値が0から信号下限閾値Sminまで変化するに伴って0から比例的に1まで増加し、信号O,rのうち選択される信号の値が信号上限閾値Smaxを超えて限界値Seまで増加するに伴って1から0へ比例的に減少する。信号下限閾値Sminは、信号の値が0近傍の小さな正の値に設定され、信号上限閾値Smaxは、信号処理装置14が出力することが可能な出力上限近傍の値に設定される。限界値Seは、任意に設定することができ、この限界値Seを超えると加算値avに乗じる加算値ゲインが0になる。

0124

加算部323は、加算値avに加算値ゲインKavを乗じることで加算値ゲイン乗算部3222が求めた値に、信号O,rのうち値が大きな信号の値を加算して平滑化信号Pを出力する。また、偏差εの絶対値が閾値δを超えている場合、加算値avが0とされるので、加算値ゲインKavがいかなる値であっても加算値ゲインKavを乗算した後の加算値avは0となって、加算部323の演算の結果はオリジナル信号O或いは振動レベルrのうち大きな値を持つ信号そのものとなる。

0125

よって、偏差εの絶対値が閾値δを超えている場合、信号レベル検知装置14は、常に、オリジナル信号Oと振動レベルrのうち大きな値を持つ信号そのものを平滑化信号Pとして生成する。これに対して、偏差εの絶対値が閾値δ以下である場合、加算値avが0ではない値を持ち、さらに、オリジナル信号Oが0である場合や限界値Seを超えない場合には加算値ゲインKavが0ではなく、加算値ゲインKavを乗算した後の加算値avが0でない値となるので、この値がオリジナル信号Oと振動レベルrのうち大きな値を持つ信号に加算されて平滑化信号Pが生成される。

0126

平滑化判定信号生成部324は、前述した平滑化判定信号生成部314と同様に、オリジナル信号Oと振動レベルrの偏差εを求め、閾値δとを比較して、平滑化判定信号Zを生成する。具体的には、平滑化判定信号生成部324は、偏差εの絶対値が閾値δ以下である場合には、出力信号調整部273で平滑化信号Pを採用すると判断される値の平滑化判定信号Zを出力する。対して、平滑化判定信号生成部324は、偏差εの絶対値が閾値δを超えている場合には、出力信号調整部273で最大値信号Maを採用できるか否か判断可能な値を持つ平滑化判定信号Zを出力する。この平滑化判定信号生成部324は、出力信号調整部273に統合することも可能であるし、通常処理部271に統合するようにしてもよい。

0127

このように、平滑化処理部272で常に平滑化信号Pを生成するようにし、偏差εの絶対値が閾値δ以下の場合に、平滑化信号Pを出力信号調整部273で振動レベルrlとして採用すれば、信号O,rの切換わりの際に信号の変化率の急変を緩和することができる。この平滑化処理部272にあっては、加算値avをハイセレクトによって選択された信号に加算して平滑化信号Pを求め、偏差εが規定範囲内にない場合には加算値avを0とするため、常に信号O,rのうち選択される信号に加算値avを加算して求めた平滑化信号Pを振動レベルrlとして出力するようにすれば、信号O,rの切換わりの際に信号の変化率の急変を緩和することができる。よって、加算値avを求めて平滑化信号Pを出力する場合、平滑化信号生成部324、通常処理部271および出力信号調整部273を廃止して、平滑化信号Pをそのまま振動レベルrlとする態様も可能である。また、平滑化処理部272が最大値算出部321および平滑化信号生成部324を廃止して加算値avのみを求めて、この加算値avを平滑化信号Pとして出力するようにし、通常処理部271の出力する信号と加算値avを出力信号調整部273で加算して振動レベルrlとして出力させてもよい。

0128

また、平滑化処理部272は、加算値変更部としての加算値ゲイン乗算部3222を備えており、信号O,rのうち選択されている信号が信号下限閾値Smin未満である場合と信号上限閾値Smaxを超える場合には、加算値avに1未満の値の加算値ゲインKavを乗じて加算値avを小さくするようになっている。

0129

加算値ゲイン乗算部3222は、信号O,rのうち選択されている信号が信号下限閾値Smin未満であるときには、加算値avの値を加算値演算部3221が演算する加算値avより小さくするような加算値ゲインを加算値avに乗じるので、信号O,rのうち選択されている信号が0近傍の値をとる際に加算値avが重畳されても、信号O,rのうち選択されている信号から乖離の少ない平滑化信号Pを出力することができる。よって、平滑化処理部272の構成を図31に示す第二構成例としても、信号レベル検知装置14をダンパDの減衰力を制御する制御装置に使用すれば、車両が停車中であるような場合に、ダンパDの減衰力調整部への制御指令が大きくなってしまう問題も解消される。

0130

また、加算値ゲイン乗算部3222は、信号O,rのうち選択されている信号が信号上限閾値Smaxを超えるときには、加算値avの値を加算値演算部3221が演算する加算値avより小さくするような加算値ゲインを加算値avに乗じる。よって、平滑化処理部272は、信号O,rのうち選択されている信号が信号レベル検知装置14の出力可能な信号の上限値に近い値となると加算値ゲイン乗算部322によって加算値avを小さくするので、信号レベル検知装置14が平滑化信号Pを出力する場合でも平滑化信号Pを信号処理装置1の出力上限値にクランプするリミッタ機能が発揮される。なお、加算値ゲイン乗算部322の設置は任意であり、廃止することも可能である。

0131

なお、平滑化処理部272にあっては、図34に示した第三の構成例のように、加算値ゲイン乗算部3222で求めた加算値ゲインKavの急変を緩和するゲイン急変緩和部3223を設けてもよい。ゲイン急変緩和部3223は、この例では、ローパスフィルタとされており、加算値ゲインKavをローパスフィルタ処理することで、加算値ゲインKavの急変を緩和することができる。このようにすることで、信号O,rのうち選択される信号が高周波で振動的に変化している最中に、偶々、選択される信号が0或いは0近傍の値になるような場合には、加算値ゲインKavの値が変更されるものの、ローパスフィルタの処理によって値が急変しないため、平滑化処理が実行されてオリジナル信号Oと振動レベルrの切換わり時に振動レベルrlの急変が緩和される。対して、オリジナル信号Oと振動レベルrとがともに徐々に0或いは0近傍の値に変化するような場合には加算値ゲインKavの変化率も低いことから、ゲイン急変緩和部3223で処理しても加算値ゲインKavは、徐々に低下することになり、加算値ゲインKavの低下により平滑化信号Pの値も小さくなるため、平滑化信号Pもハイセレクトによって選択される信号の変化に合わせて、0或いは0近傍の値に徐々に近づくことになる。よって、信号レベル検知装置14を前述したサスペンションシステムに適用する場合であって、車両が走行中であって平滑化処理を行いたい場面では、オリジナル信号Oと振動レベルrとが高周波で振動して、偶々両者が0或いは0近傍の値をとるような状況であっても平滑化処理が行われることになり、車両を停車させたとき等、平滑化処理を行いたくない場面では、平滑化処理が行われずに済む。したがって、信号レベル検知装置14は、車両のサスペンションシステムにおける信号処理装置に最適となる。

0132

第五の実施の形態の信号レベル検知装置14では、最大値抽出部27がオリジナル信号Oと振動レベルrのうち最大値を抽出する際に、抽出される信号がオリジナル信号Oから振動レベルrへ切換わり時、或いは、抽出される信号が振動レベルrからオリジナル信号Oへ切換わり時に、両者を滑らかに接続するような平滑化信号Pを出力して振動レベルrlとする。周波数変更部4は、前述のようにして求められた振動レベルrlに基づいてカットオフ周波数ωcを変更する。振動レベルrlは、他の実施の形態と同様に、可変ローパスフィルタ3によって処理される。

0133

そのため、第五の実施の形態の信号レベル検知装置12では、実際の信号レベルに対して求めた信号レベルの立ち上がりの時間的遅れを緩和できるとともに高精度に信号レベルを検知でき、信号レベルが非常に小さい場合でも出力する信号レベルの信頼性が向上し、良好な制御結果を得ることができることに加え、以下の効果を享受できる。

0134

第五の実施の形態の信号レベル検知装置14は、図35に示すように、ばね上速度が急峻に立ち上がる破線で囲った部分では、線A13で示すばね上速度の変化に対して、僅かに時間遅れを生じるものの追従性よく立ち上がる線A23で示す振動レベルrlを出力することができるとともに、最大値抽出部27が第一比例ゲインを乗じたオリジナル信号Oから信号レベル演算部22で求めた振動レベルrへ切換えて出力する際に、信号のつなぎ目において振動レベルrlの変化率の急変を緩和することができる。また、振動レベルrからオリジナル信号Oへ選択される信号が切換わる際にも振動レベルrlの変化率が緩和されるので、振動レベルrlのリップルも低減される。

0135

なお、第二の実施の形態の信号レベル検知装置11、第三の実施の形態の信号レベル検知装置12および第四の実施の形態の信号レベル検知装置13において、最大値抽出部23に代えて、第五の実施の形態における信号レベル検知装置14の最大値抽出部27を適用することもできる。このようにすることで、最大値抽出部27がオリジナル信号Oから信号レベル演算部22で求めた振動レベルrへ切換えて出力する際に、信号のつなぎ目において振動レベルrlの変化率の急変を緩和することができる。また、振動レベルrからオリジナル信号Oへ選択される信号が切換わる際にも振動レベルrlの変化率が緩和されるので、振動レベルrlのリップルも低減される。

0136

第五の実施の形態の信号レベル検知装置14では、オリジナル信号Oに第一ゲイン乗算部26を設けて1未満のゲインを乗じるようになっているが、第一ゲイン乗算部26を廃止することも可能である。第一ゲイン乗算部26を廃止することで、実際の振動レベルが大きくなる初期において、振動レベルrlが追従しやすくなり、信号レベル検知装置14が高応答が求められる制御装置への利用により好適となる。
<第六の実施の形態>
最後に、図36に示した第六の実施の形態の信号レベル検知装置15について説明する。この第六の実施の形態の信号レベル検知装置15は、第四の実施の形態の信号レベル検知装置13の構成に加えて、ローパスフィルタ25の後段に最大値抽出部27に入力される振動レベルrに第二比例ゲインを乗じる第二ゲイン乗算部28と、最大値抽出部27の後段にこの最大値抽出部27が出力する振動レベルrlに第三比例ゲインを乗じる第三ゲイン乗算部29とを備えている。

0137

つまり、第六の実施の形態の信号レベル検知装置15は、オリジナル信号Oには第一比例ゲインを乗じ、信号レベル演算部22が求めた振動レベルrに第二比例ゲインを乗じ、最大値抽出部27が出力する振動レベルrlに第三比例ゲインを乗じるようになっている。

0138

第一比例ゲイン、第二比例ゲインおよび第三比例ゲインについての設定は任意に行うことができる。第一比例ゲインは、オリジナル信号Oに対して乗じるゲインである。オリジナル信号Oは、実際の振動レベルが急峻に立ち上がる際に時間的に遅れることなく追従するため、この第一比例ゲインを1に設定しておくと、オリジナル信号Oが最大値抽出部27で選択されて振動レベルrlとして出力されると実際の振動レベルに遅れることのない振動レベルrlを出力することができる。第一比例ゲインを第四の実施の形態の信号レベル検知装置13における第一ゲイン乗算部26のように1未満の値に設定する場合には、オリジナル信号Oが最大値抽出部27で選択されて振動レベルrlとして出力されると実際の振動レベルより時間的に遅れが生じるが、最大値抽出部27で選択される信号がオリジナル信号Oから振動レベルrへ切換わる際に、その切換わりにおいて信号レベルrlの値の急変が緩和される。

0139

第二比例ゲインは、振動レベルrに乗じるゲインである。振動レベルrは、ローパスフィルタ25によって処理されて高周波リップルは取り除かれるものの、実際の振動レベルに対して時間的に遅れが生じることになる。そこで、第二比例ゲインを1を超える値に設定すると、最大値抽出部27で振動レベルrが選択されて振動レベルrlとして出力される場合、振動レベルrlの実際の振動レベルに対する時間遅れが緩和される効果を発揮する。

0140

第三比例ゲインは、最大値抽出部27が出力する振動レベルrlに乗じるゲインである。第一比例ゲインの第二比例ゲイン一方または両方が1を超える値に設定される場合、最大値抽出部27が出力する振動レベルrlの実際の振動レベルの急峻な変動への追従性は向上するものの、増幅率が1を超えるために、振動レベルrlの値が実際の振動レベルをオーバーシュートしてしまう。そこで、第一比例ゲインの第二比例ゲイン一方または両方が1を超える値に設定される場合に、第三比例ゲインを1未満の値に設定することでこのオーバーシュートを回避することができる。

0141

たとえば、第一比例ゲインを1とし、第二比例ゲインを1.1とし、第三比例ゲインを0.91に設定すると、実際の振動レベルが図37の線A14に示すように変化するのに対して、信号レベル検知装置15が出力する振動レベルrlは線A24のように推移する。実際の振動レベルが急峻に立ち上がる際には、オリジナル信号Oが最大値抽出部27によって選択されて出力され、第三ゲイン乗算部29によってオリジナル信号Oの0.91倍の値の振動レベルrlが出力される。その後の時間経過により、第二ゲイン乗算部によって1.1倍された振動レベルrがオリジナル信号Oの値を追い抜くため、最大値抽出部27は、振動レベルrの1.1倍された値の振動レベルrlを出力することになるが、振動レベルrlは、第三ゲイン乗算部29によって0,91倍されるので、結果、振動レベルrとほぼ等しい振動レベルrlが出力されることになる。

0142

このように、第二比例ゲインを1を超える値とし、第二比例ゲインと第三比例ゲインを互いに乗じるとほぼ1になるような値に設定すると、オリジナル信号Oから振動レベルrへの信号切換えが時間的に早まるので、高精度よく振動レベルを検出することができるとともに、検出した振動レベルrlが実際の振動レベルをオーバーシュートしてしまうことを抑制することができる。

0143

信号レベルをばね上部材Bの振動レベルrとして、ばね上速度から振動レベルrを求める場合、信号レベル検知装置15における具体的処理は、たとえば、図38に示すようになる。まず、信号レベル検知装置15は、ばね上部材Bのばね上速度をセンサ部5で検出する(ステップF61)。信号レベル検知装置15は、ばね上速度をオリジナル信号Oとして、振動レベルrと検知する(ステップF62)。つづいて、信号レベル検知装置15は、求めた振動レベルrをローパスフィルタ25によって濾波する処理を行う(ステップF63)。さらに、信号レベル検知装置15は、振動レベルrに第二比例ゲインを乗じる(ステップF64)。つづいて、信号レベル検知装置15は、オリジナル信号Oを絶対値処理する(ステップF65)。信号レベル検知装置15は、絶対値処理したオリジナル信号Oに第一比例ゲインを乗じる(ステップF66)。信号レベル検知装置15は、第一比例ゲインを乗じた後のオリジナル信号Oと第二比例ゲインを乗じた後の振動レベルrとを比較し大きな値を持つ信号を振動レベルrlとして出力する(ステップF67)。さらに、信号レベル検知装置15は、ステップF67で求めた振動レベルrlに第三比例ゲインを乗じる(ステップF68)。つづいて、信号レベル検知装置15は、第三比例ゲインを乗じた振動レベルrlから可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数ωcを求める(ステップF69)。そして、可変ローパスフィルタ3のカットオフ周波数を、ステップF69で求められたカットオフ周波数ωcに変更する(ステップF70)。つづいて、信号レベル検知装置15は、可変ローパスフィルタ3で振動レベルrlを処理する(ステップF71)。最後に、振動レベル検知装置15は、可変ローパスフィルタ3で濾波処理した振動レベルrlを出力する(ステップF72)。以上、一連の処理手順を連続して実行することで、信号レベル検知装置15は、繰り返し、振動レベルrlを求めて出力し続ける。

0144

このように、第六の実施の形態の信号レベル検知装置15では、実際の信号レベルに対して求めた信号レベルの立ち上がりの時間的遅れを緩和できるとともに高精度に信号レベルを検知でき、信号レベルが非常に小さい場合でも出力する信号レベルの信頼性が向上し、良好な制御結果を得ることができることに加え、以下の効果を享受できる。

0145

オリジナル信号Oに第一比例ゲインを乗じ、振動レベルrに第二比例ゲインを乗じて、最大値抽出部27で振動レベルrlを抽出し、さらに、最大値抽出部27で抽出した振動レベルrlに第三比例ゲインを乗じるようになっている。したがって、信号レベル検知装置15は、実際の信号レベルが急峻に立ち上がる際には、追従性のよい信号レベルを求めることができ、オリジナル信号Oから信号レベル演算部22で求めた高精度の信号レベルへの切換えタイミングを調節することができ、信号レベルが実際の信号レベルに対してオーバーシュートすることも回避できる。

0146

また、第二比例ゲインを1を超える値とし、第二比例ゲインと第三比例ゲインを互いに乗じるとほぼ1になるような値に設定すると、オリジナル信号Oから信号レベルへの信号切換えが時間的に早まるので、高精度よく信号レベルを検出することができるとともに、検出した信号レベルが実際の信号レベルをオーバーシュートしてしまうことを確実に抑制することができる。

0147

なお、前述した信号レベル検知装置1,11,12,13,14,15は、この実施の形態の場合、ハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、センサ部5が出力する信号を取り込むためのA/D変換器と、信号レベルrの検知に必要な処理に使用されるプログラムが格納されるROM(Read Only Memory)等の記憶装置と、上記プログラムに基づいた処理を実行するCPU(Central Processing Unit)などの演算装置と、上記CPUに記憶領域を提供するRAM(Random Access Memory)等の記憶装置とを備えて構成されればよく、CPUが上記プログラムを実行することで、前述した各部の動作を実現すればよい。

0148

また、上記したところでは、オリジナル信号Oとして車両におけるばね上部材Bのばね上速度を信号レベル検知装置1,11,12,13,14,15に入力することで信号レベルを求めるようになっており、求めた信号レベルは、ばね上部材Bの速度を尺度とした振動レベルr,rlとなるが、信号レベル検知装置1,11,12,13,14,15は信号を処理することで振動レベルを求める装置であるから、振動レベルr,rl以外にも振動の大きさを検知する用途に利用可能である。したがって、信号レベル検知装置及び信号レベル検知方法は、自動車以外の車両、たとえば、鉄道車両にも適し、さらには、建築物の振動レベルの検知に適用することも可能であるし、センサ等から出力される各種信号を処理して信号レベルを得ることも可能である。

0149

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

0150

本発明の信号レベル検知装置および信号レベル検知方法は、たとえば、車両、建築物の信号レベルの検知に利用することができる。

0151

1,11,12,13,14,15・・・信号レベル検知装置、2・・・信号レベル検知部、21・・・信号生成部、22・・・信号レベル演算部、23,27・・・最大値抽出部、25・・・ローパスフィルタ、26・・・第一ゲイン乗算部、28・・・第二ゲイン乗算部、29・・・第三ゲイン乗算部、3・・・可変ローパスフィルタ、4・・・周波数変更部、L1,L2,L3,L4,L5・・・レベル算出信号、O・・・オリジナル信号、P・・・平滑化信号、r・・・振動レベル(信号レベル)、ωc・・・カットオフ周波数

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