KR102727548B1 - Noise control apparatus, and method of controlling thereof - Google Patents
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Abstract
소음 제어장치, 및 그 제어방법이 개시된다. 일 측에 따른 소음 제어장치는, 가진원이 포함된 케이스 상에 마련된 레퍼런스 센서로부터 문제 주파수 또는 레퍼런스 신호를 수신하는 통신부; 및 상기 문제 주파수 및 상기 레퍼런스 신호 중 어느 하나와 에러 센서로부터 수신한 소음 신호를 기초로 적응 제어로직을 통해 적응 필터 값을 계산하고, 상기 계산한 적응 필터 값을 기초로 구동 신호를 생성하여 가진기를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.A noise control device and a control method thereof are disclosed. The noise control device according to one aspect may include: a communication unit that receives a problem frequency or a reference signal from a reference sensor provided on a case including a vibrator; and a control unit that calculates an adaptive filter value through adaptive control logic based on one of the problem frequency and the reference signal and a noise signal received from an error sensor, and generates a driving signal based on the calculated adaptive filter value to control the vibrator.
Description
소음을 저감시키는 소음 제어장치, 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a noise control device for reducing noise, and a control method thereof.
공장 내에는 다양한 작업을 수행하기 위한 기계 장비가 마련될 수 있으며, 이러한 기계 장비로 인해 소음이 발생될 수 있다. 이때, 공장 내 발생되는 소음은 기계 장비의 구조 자체로 인해 증폭되는 경우가 많다. 예를 들어, 왕복 절삭 또는 회전 절삭을 수행하는 공작 기계의 경우, 내부에 마련된 가진원, 일 예로 모터가 주변 기계 부품 및 케이스를 가진시킴에 따라 소음은 증폭되어 방사된다.In a factory, mechanical equipment may be installed to perform various tasks, and noise may be generated due to such mechanical equipment. In this case, the noise generated in the factory is often amplified due to the structure of the mechanical equipment itself. For example, in the case of a machine tool that performs reciprocating cutting or rotary cutting, the noise is amplified and radiated as the internal excitation source, such as a motor, excites the surrounding machine parts and cases.
일반적으로, 가진원의 진동으로 인해 방사되는 공장 내 소음을 저감시키기 위해, 방진 고무, 진동절연 구조 마운트, 진동 흡수장치(예를 들어, 매스 댐퍼, 또는 동흡진기 등) 등을 기계 장비의 외부 또는 내부에 부착하여, 수동적으로 소음을 저감시키는 방식이 이용되고 있다. 다만, 장치의 부착에 따른 기계 장비의 중량 증가 및 기계 장비의 설계 제약 등의 단점이 있다.In general, in order to reduce noise radiated from the vibration of a source inside a factory, a method of passively reducing noise is used by attaching vibration-proof rubber, vibration-isolating structural mounts, vibration absorbing devices (e.g., mass dampers, or dynamic absorbers) to the outside or inside of the machine equipment. However, there are disadvantages such as increased weight of the machine equipment due to attachment of the devices and restrictions on the design of the machine equipment.
또한, 가진원의 진동으로 인해 방사되는 공장 내 소음 신호는 대부분 구조 전달 중에 발생되어 주로 저주파수 대역의 신호에 해당하나, 전술한 방진 고무, 진동 절연 구조 마운트 등의 부착에 따른 소음 신호의 저감 효과는 고주파수 대역에서 크다는 단점이 있다. 이에 따라, 공장 내 기계 장비의 진동에 기인한 소음을 저감시키기 위한 연구가 진행 중이다.In addition, most of the noise signals inside the factory radiated due to vibration of the base are generated during structural transmission and are mainly low-frequency band signals, but there is a disadvantage that the noise signal reduction effect due to attachment of the aforementioned vibration-proof rubber, vibration-isolating structure mount, etc. is large in the high-frequency band. Accordingly, research is being conducted to reduce noise caused by vibration of machinery equipment inside the factory.
개시된 발명의 일 측면은, 구조전달에 의한 소음을 저감시키는 소음 제어장치 및 그 제어방법을 제공한다.One aspect of the disclosed invention provides a noise control device and a control method thereof for reducing noise caused by structural transmission.
일 측에 따른 소음 제어장치는, 기 측정한 가진원의 진동에 따른 소음 신호의 주파수, 기 측정한 공장 내 소음 신호의 주파수, 및 가진원의 고유 주파수에 관한 정보가 저장된 메모리; 상기 가진원의 진동에 따른 소음 신호의 주파수, 상기 공장 내 소음 신호의 주파수, 및 상기 가진원의 고유 주파수를 비교하여 복수 개의 문제 주파수 중에서 적어도 하나의 목표 주파수를 결정하고, 상기 결정한 적어도 하나의 목표 주파수를 기초로 레퍼런스 신호를 생성하는 레퍼런스 신호 생성부; 및 상기 생성한 레퍼런스 신호를 적응 제어로직 상의 인수로 입력하여 적응 필터 값을 계산하고, 상기 계산한 필터 값을 기초로 구동 신호를 생성하여 가진기를 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 레퍼런스 신호 생성부는, 미리 설정된 주파수 범위 내로 근접한 주파수가 존재하면, 상기 미리 설정된 주파수 범위 내로 근접한 주파수를 1순위 문제 주파수로 결정하고, 상기 미리 설정된 주파수 범위를 벗어난 주파수 중에서, 상기 공장 내 소음 신호의 주파수를 2순위 문제 주파수로 결정하고, 상기 가진원의 고유 주파수를 3순위 문제 주파수로 결정하고, 상기 복수 개의 문제 주파수 중에서 우선순위에 따라 기 설정된 개수의 문제 주파수를 목표 주파수로 결정할 수 있다.A noise control device according to one side comprises: a memory storing information on a frequency of a noise signal according to a vibration of a previously measured excitation source, a frequency of a previously measured noise signal in a factory, and a natural frequency of the excitation source; a reference signal generating unit comparing the frequency of the noise signal according to the vibration of the excitation source, the frequency of the noise signal in the factory, and the natural frequency of the excitation source to determine at least one target frequency from among a plurality of problem frequencies, and generating a reference signal based on the determined at least one target frequency; and a control unit inputting the generated reference signal as an argument of an adaptive control logic to calculate an adaptive filter value, and generating a driving signal based on the calculated filter value to control the excitation source. and the reference signal generating unit determines, if there is a frequency close to a preset frequency range, the frequency close to the preset frequency range as a first-priority problem frequency, determines the frequency of the noise signal in the factory as a second-priority problem frequency among the frequencies outside the preset frequency range, determines the natural frequency of the excitation source as a third-priority problem frequency, and determines a preset number of problem frequencies as target frequencies according to priority among the plurality of problem frequencies.
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또한, 상기 제어부는, 상기 구동 신호를 작동 앰프에 전달하고, 상기 작동 앰프는, 상기 구동 신호를 기초로 상기 가진기에 구동 전압을 인가할 수 있다.In addition, the control unit can transmit the driving signal to the operating amplifier, and the operating amplifier can apply a driving voltage to the exciter based on the driving signal.
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또한, 상기 가진원이 포함된 케이스의 일 면에는, 복수 개의 후보부착 위치가 마련되고, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 후보 부착 위치 각각에 부착된 가진기 상에서의 소음 전달함수를 생성하고, 상기 소음전달 함수를 기초로 상기 복수 개의 부착 위치 후보군 중에서 적어도 하나의 위치를 부착 위치로 결정할 수 있다.In addition, on one side of the case including the above-described source, a plurality of candidate attachment locations are provided, and the control unit can generate a noise transfer function on the source attached to each of the plurality of candidate attachment locations, and determine at least one location among the plurality of attachment location candidates as the attachment location based on the noise transfer function.
또한, 상기 복수 개의 문제 주파수는, 기 설정된 문제 주파수 대역 내에서 결정될 수 있다.Additionally, the plurality of problem frequencies can be determined within a preset problem frequency band.
일 측에 따른 소음 제어장치의 제어방법은, 기 측정한 가진원의 진동에 따른 소음 신호의 주파수, 기 측정한 공장 내 소음 신호의 주파수, 및 가진원의 고유 주파수를 비교하여 복수 개의 문제 주파수를 중에서 적어도 하나의 목표 주파수를 결정하는 단계; 상기 결정한 적어도 하나의 목표 주파수를 기초로 레퍼런스 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성한 레퍼런스 신호를 적응 제어로직 상의 인수로 입력하여 적응 필터 값을 계산하고, 상기 계산한 필터 값을 기초로 구동 신호를 생성하여 가진기를 제어하는 단계; 를 포함하고, 상기 결정하는 단계는, 미리 설정된 주파수 범위 내로 근접한 주파수가 존재하면, 상기 미리 설정된 주파수 범위 내로 근접한 주파수를 1순위 문제 주파수로 결정하고, 상기 미리 설정된 주파수 범위를 벗어난 주파수 중에서, 상기 공장 내 소음 신호의 주파수를 2순위 문제 주파수로 결정하고, 상기 가진원의 고유 주파수를 3순위 문제 주파수로 결정하고, 상기 복수 개의 문제 주파수 중에서 우선순위에 따라 기 설정된 개수의 문제 주파수를 목표 주파수로 결정하는 것을 포함할 수 있다.A method for controlling a noise control device according to one aspect includes: a step of comparing a frequency of a noise signal according to a vibration of a pre-measured excitation source, a frequency of a pre-measured noise signal in a factory, and a natural frequency of the excitation source to determine at least one target frequency from among a plurality of problem frequencies; a step of generating a reference signal based on the at least one target frequency determined; and a step of calculating an adaptive filter value by inputting the generated reference signal as an argument in an adaptive control logic, and generating a driving signal based on the calculated filter value to control the exciter; wherein the determining step may include determining a frequency that is close to a preset frequency range, if there is a frequency that is close to the preset frequency range, as a first-priority problem frequency; determining the frequency of the noise signal in the factory as a second-priority problem frequency among frequencies outside the preset frequency range; determining the natural frequency of the excitation source as a third-priority problem frequency; and determining a preset number of problem frequencies as target frequencies according to priorities from among the plurality of problem frequencies.
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또한, 상기 제어하는 단계는, 상기 구동 신호를 통해 작동 앰프가 상기 가진기에 구동 전압을 인가되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the controlling step may further include a step of controlling the operating amplifier to apply a driving voltage to the exciter through the driving signal.
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또한, 상기 가진원이 포함된 케이스의 일 면에는, 복수 개의 후보부착 위치가 마련되고, 상기 제어하는 단계는, 상기 복수 개의 후보 부착 위치 각각에 부착된 가진기 상에서의 소음 전달함수를 생성하고, 상기 소음전달 함수를 기초로 상기 복수 개의 부착 위치 후보군 중에서 적어도 하나의 위치를 부착 위치로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, on one side of the case including the above-described source, a plurality of candidate attachment locations are provided, and the controlling step may further include a step of generating a noise transfer function on a source attached to each of the plurality of candidate attachment locations, and determining at least one location among the plurality of attachment location candidates as the attachment location based on the noise transfer function.
또한, 상기 복수 개의 문제 주파수는, 기 설정된 문제 주파수 대역 내에서 결정될 수 있다.Additionally, the plurality of problem frequencies can be determined within a preset problem frequency band.
실시예에 따른 소음 제어장치 및 그 제어방법은, 전술한 방진 고무 등과 같은 별도의 장치를 기계 장비에 부착하지 않고도, 효과적으로 기계 장비의 소음을 저감시킬 수 있다.The noise control device and its control method according to the embodiment can effectively reduce noise of mechanical equipment without attaching a separate device, such as the aforementioned vibration-proof rubber, to the mechanical equipment.
또한, 실시예에 따른 소음 제어장치 및 그 제어방법은, 가상의 레퍼런스 신호를 생성하고, 생성한 레퍼런스 신호를 기초로 기계 장비의 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있다.In addition, the noise control device and its control method according to the embodiment can generate a virtual reference signal and effectively reduce noise of mechanical equipment based on the generated reference signal.
도 1은 일 실시예에 따른 공장 내부 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 소음 제어장치 및 가진원이 포함된 케이스의 제어 블록도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 공장 내부 환경에 배치된 케이스 및 에러 센서를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 케이스에 가진기의 부착 위치를 설정하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 적응 제어로직의 블록 구성도를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 소음 전달함수를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 2와 다른 실시예에 따른 가상의 레퍼런스 신호를 발생시켜 소음을 제어하는 소음 제어장치 및 가진원이 포함된 케이스의 제어 블록도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 소음 제어 시스템의 동작 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8과 다른 실시예에 따른 소음 제어 시스템의 동작 흐름을 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically illustrating an internal factory environment according to one embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a control block diagram of a case including a noise control device and a driving source according to one embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a case and an error sensor placed in an internal factory environment according to one embodiment.
FIG. 4 is a drawing for explaining a case in which an attachment position of a vibration generator is set in a case according to one embodiment.
FIG. 5 is a block diagram illustrating an adaptive control logic according to one embodiment.
Figure 6 is a diagram schematically illustrating a noise transfer function according to one embodiment.
FIG. 7 is a schematic diagram of a control block diagram of a case including a noise control device and a source for controlling noise by generating a virtual reference signal according to an embodiment other than FIG. 2.
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation flow of a noise control system according to one embodiment.
FIG. 9 is a drawing for explaining the operation flow of a noise control system according to a different embodiment from FIG. 8.
도 1은 일 실시예에 따른 공장 내부 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically illustrating an internal factory environment according to one embodiment.
공장 내부에는 다양한 소음원이 마련될 수 있다. 여기서, 소음원들은 소음을 발생시키는 각종 기계 장비 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공장 내부에는 도 1에 도시된 바와 같이 각종 작업을 수행할 수 있는 소음원(N1, N2, N3)들이 마련될 수 있다.Various noise sources may be provided inside a factory. Here, the noise sources may include various types of mechanical equipment that generate noise. For example, noise sources (N1, N2, N3) that can perform various tasks as shown in Fig. 1 may be provided inside a factory.
다만, 공장에 마련된 소음원(N1, N2, N3)들에 의해 발생되는 소음 신호는 소음원 자체의 구조로 인해 발생되는 구조 전달 소음 신호가 대부분이다. 이러한 구조 전달 소음 신호는 소음원(N1, N2, N3) 자체의 구조에 따른 진동에 의해 증폭되는 경우가 많다. 다시 말해서, 소음 신호는 진동에 의해 유발 또는 증폭될 수 있다. 예를 들어, 소음원(N1, N2, N3) 내부에 마련된 가진원이 진동함에 따라, 가진원을 둘러싸고 있는 기계 부품, 케이스 등이 함께 진동하여, 소음 신호는 증폭된다.However, most of the noise signals generated by the noise sources (N1, N2, N3) installed in the factory are structure-borne noise signals generated due to the structure of the noise sources themselves. These structure-borne noise signals are often amplified by vibrations according to the structure of the noise sources (N1, N2, N3) themselves. In other words, noise signals can be induced or amplified by vibrations. For example, when the excitation source installed inside the noise sources (N1, N2, N3) vibrates, the machine parts, cases, etc. surrounding the excitation source vibrate together, and the noise signal is amplified.
일반적으로 소음 신호를 줄이기 위해, 소음원(N1, N2, N3) 상에 소음 신호를 유발하는 진동을 절연하는 방진재 등을 추가하거나 또는 흡차음재를 추가하였으나, 이러한 경우 구조 전달음에 대해서는 효과가 적다는 단점이 있다. 특히, 저주파 대역의 소음 신호의 경우, 기존의 흡차음재를 이용한 차단 효과가 낮다는 단점이 있다.In general, in order to reduce noise signals, vibration-insulating materials that induce noise signals are added to the noise source (N1, N2, N3), or sound-absorbing materials are added. However, in these cases, there is a disadvantage in that the effect on structure-borne sound is low. In particular, in the case of noise signals in the low-frequency band, there is a disadvantage in that the blocking effect using existing sound-absorbing materials is low.
실시예에 따른 소음 제어장치는 진동에 의해 전달되는 소음 신호의 전달경로 상에, 예를 들어 가진원 또는 가진원이 부착된 케이스 상에 가진기를 부착한 다음, 능동 제어로직을 적용할 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 소음 제어장치는 능동 제어로직을 통해 에러 센서의 소음 신호가 최소화되도록 필터 값을 지속적으로 업데이트하여 가진기를 작동시킴으로써, 구조 전달 소음을 저감시킬 수 있다. 이하에서는 소음 제어장치에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.A noise control device according to an embodiment can attach a vibrator to a transmission path of a noise signal transmitted by vibration, for example, to a source of vibration or a case to which the source of vibration is attached, and then apply active control logic. Accordingly, the noise control device according to the embodiment can reduce structure-borne noise by operating the vibrator by continuously updating a filter value so that a noise signal of an error sensor is minimized through the active control logic. Hereinafter, the noise control device will be described in more detail.
도 2는 일 실시예에 따른 소음 제어장치 및 가진원이 포함된 케이스를 포함하는 소음 제어 시스템의 제어 블록도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 일 실시예에 따른 공장 내부 환경에 배치된 케이스 및 에러 센서를 도시한 도면이다. 또한, 도 4는 일 실시예에 따른 케이스에 가진기의 부착 위치를 설정하는 경우를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 일 실시예에 따른 적응 제어로직의 블록 구성도를 도시한 도면이고, 도 6은 일 실시예에 따른 소음 전달함수를 개략적으로 도시한 도면이다. 이하에서는 설명의 중복을 방지하기 위해 함께 설명하도록 한다.FIG. 2 is a schematic diagram of a control block diagram of a noise control system including a case including a noise control device and a vibration source according to one embodiment, and FIG. 3 is a diagram illustrating a case and an error sensor placed in an internal factory environment according to one embodiment. In addition, FIG. 4 is a diagram for explaining a case of setting an attachment position of a vibration source to a case according to one embodiment, FIG. 5 is a diagram illustrating a block diagram of an adaptive control logic according to one embodiment, and FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a noise transfer function according to one embodiment. Hereinafter, they will be described together to prevent duplication of explanation.
도 2를 참조하면, 소음 제어 시스템은 에러 센서(E), 소음 제어장치(100), 작동 앰프(A), 및 가진기(200)가 부착된 케이스(C)를 포함할 수 있다. 에러 센서(E), 소음 제어장치(100), 작동 앰프(A), 및 케이스(C) 간에는 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 전기적 연결이라 함은 유선 라인을 통해 연결된 즉, 유선 통신망을 통해 연결된 경우뿐만 아니라, 무선 통신망을 통해 연결된 경우 전부를 포함할 수 있으며 제한은 없다.Referring to FIG. 2, the noise control system may include an error sensor (E), a noise control device (100), an operating amplifier (A), and a case (C) to which an exciter (200) is attached. The error sensor (E), the noise control device (100), the operating amplifier (A), and the case (C) may be electrically connected. Here, the electrical connection may include not only a case where it is connected via a wired line, that is, a case where it is connected via a wired communication network, but also all cases where it is connected via a wireless communication network, and there is no limitation.
도 2를 참조하면, 소음 제어장치(100a)는 통신부(110), 및 제어부(120)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 에러 센서(E), 및 작동 앰프(A) 중 적어도 하나가 포함되도록 구현될 수도 있는 등 제한은 없다. 이하에서는 소음 제어 시스템을 구성하는 구성요소 각각에 대해 설명하도록 한다.Referring to FIG. 2, the noise control device (100a) is illustrated as including a communication unit (110) and a control unit (120), but is not limited thereto, and may be implemented to include at least one of an error sensor (E) and an operating amplifier (A), and so on. Hereinafter, each component constituting the noise control system will be described.
에러 센서(E)는 공장 내에서 발생되는 각종 소음 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 에러 센서(E)는 마이크로폰(microphone)을 포함할 수 있다. 에러 센서(E)는 마이크로폰을 통해 다양한 소음 신호를 수신하고, 이를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 에러 신호(E)는 변환한 전기적 신호를 소음 제어장치(100a)에 전달할 수 있다.The error sensor (E) can receive various noise signals generated within the factory. For example, the error sensor (E) can include a microphone. The error sensor (E) can receive various noise signals through the microphone and convert them into electrical signals. The error signal (E) can transmit the converted electrical signals to the noise control device (100a).
일 실시예에 따르면, 에러 센서(E)는 에러 신호를 입력 받을 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 사운드 제어장치(100a)는 에러 센서(E)를 통해 입력 받은 에러 신호를 적응 제어로직에 인수로 입력하여 적응 필터 값을 업데이트함으로써, 공장 내부 소음을 지속적으로 추종하여 소음을 최소화할 수 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.According to one embodiment, the error sensor (E) can receive an error signal. Accordingly, the sound control device (100a) according to the embodiment can continuously track the noise inside the factory and minimize the noise by inputting the error signal received through the error sensor (E) as an argument to the adaptive control logic and updating the adaptive filter value. A detailed description thereof will be given later.
에러 센서(E)는 공장 내부 어디에도 위치할 수 있다. 예를 들어, 에러 센서(E)는 도 3에 도시된 바와 같이 공장 내부에 마련된 복수 개의 소음원(N1, N2, N3) 중 하나로부터 발생되는 소음을 입력 받을 수 있는 곳이면 어디에도 마련될 수 있다. 한편, 이하에서 설명되는 케이스(C)는 기계 장비를 둘러싸고 있는 외층부 또는 기계 장비 자체를 의미한다.The error sensor (E) can be located anywhere inside the factory. For example, the error sensor (E) can be located anywhere where it can receive noise generated from one of the multiple noise sources (N1, N2, N3) provided inside the factory as shown in Fig. 3. Meanwhile, the case (C) described below means the outer layer surrounding the machine equipment or the machine equipment itself.
케이스(C)에는 기계를 구동하기 위해 진동이 발생되는 가진원(1), 케이스(C) 내부에 마련되는 기계 부품(2), 및 레퍼런스 센서(3)를 포함할 수 있다. 여기서, 기계 부품(2)은 보다 쉽게 도식화하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 블록 처리하여 도시하였으나, 실제 케이스(C)의 내부가 도 2에 도시된 바와 같은 형태로 존재하는 것은 아닐 수 있다.The case (C) may include a source (1) for generating vibrations to drive the machine, a machine part (2) provided inside the case (C), and a reference sensor (3). Here, the machine part (2) is depicted as a block as shown in Fig. 2 for easier diagramming, but the inside of the actual case (C) may not exist in the form shown in Fig. 2.
가진원(1)은 공장 소음을 유발시키는 소음원으로써, 예를 들어, 모터 등과 같이 구동력을 생성함에 따라 진동을 발생시키는 장치를 의미할 수 있다. 이외에도, 가진원(1)은 공장 내에서 각종 작업을 수행하기 위한 구동력을 생성하는 모든 장치를 포함할 수 있으며, 제한은 없다.The driving source (1) is a noise source that causes factory noise, and may refer to a device that generates vibration by generating driving force, such as a motor, for example. In addition, the driving source (1) may include all devices that generate driving force for performing various tasks within the factory, and there is no limitation.
가진원(1)과 기계 부품(2)은 기계적으로 연결되어, 이로 인해 기계 부품(2)은 가진원(1)으로부터 발생된 진동을 케이스(C)로 직접 전달하게 되며, 케이스(C)는 진동을 소음 신호를 증폭시켜 방사한다.The excitation source (1) and the machine part (2) are mechanically connected, so that the machine part (2) directly transmits the vibration generated from the excitation source (1) to the case (C), and the case (C) amplifies the vibration and radiates it as a noise signal.
케이스(C)는 가진원(1), 및 기계 부품(2)을 포함하여, 각종 작업을 수행하는데 이용될 수 있다. 이때, 실시예에 따른 케이스(C)에는 레퍼런스 센서(3)가 더 마련되어, 케이스(C)에서 방사되는 소음을 입력 받아, 전기적 신호로 변환한 레퍼런스 신호(reference signal), 즉 참조 신호로 생성할 수 있다.The case (C) can be used to perform various tasks, including the actuator (1) and the machine part (2). At this time, the case (C) according to the embodiment is further provided with a reference sensor (3), which receives noise radiated from the case (C) and converts it into an electrical signal to generate a reference signal, i.e., a reference signal.
레퍼런스 센서(3)와 가진원(1) 간에는 기계적으로 연결될 수도 있고, 전기적으로 연결될 수도 있는 등 제한은 없다.There is no limitation on whether the reference sensor (3) and the excitation source (1) can be mechanically or electrically connected.
예를 들어, 레퍼런스 센서(3)는 마이크로폰을 포함할 수 있다. 레퍼런스 센서(3)는 마이크로폰을 통해 케이스(C1)에서 방사되는 소음 신호를 수신하고, 이를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 레퍼런스 센서(3)는 변환한 전기적 신호를 소음 제어장치(100)에 전달할 수 있다. 이때, 레퍼런스 센서(3)는 케이스(C1)의 일 면에 장착될 수 있는 등, 장착 위치에는 제한이 없다. 후술할 바와 같이, 소음 제어장치(100a)는 레퍼런스 신호를 기준으로 필터 값을 지속적으로 업데이트 함으로써, 소음을 적절하게 차폐할 수 있도록 적절하게 가진기(200)를 구동시킬 수 있다.For example, the reference sensor (3) may include a microphone. The reference sensor (3) may receive a noise signal radiated from the case (C1) through the microphone and convert it into an electrical signal. The reference sensor (3) may transmit the converted electrical signal to the noise control device (100). At this time, there is no limitation on the mounting location of the reference sensor (3), such as being mounted on one side of the case (C1). As described below, the noise control device (100a) may appropriately drive the exciter (200) to appropriately shield noise by continuously updating the filter value based on the reference signal.
레퍼런스 센서(3)는 마이크로폰을 통해 수신한 소음 신호로부터 적어도 하나의 문제 주파수를 도출할 수 있다. 예를 들어, 레퍼런스 센서(3)는 소음 신호의 주파수를 분석하여 적어도 하나의 문제 주파수를 도출할 수 있다. 여기서, 문제 주파수는 소음 신호를 구성하는 주파수 중에서 소음을 일으키는 주요 주파수로써, 특히 구조 공진에 의해 발생된 신호의 주파수일 수 있다.The reference sensor (3) can derive at least one problem frequency from a noise signal received through a microphone. For example, the reference sensor (3) can derive at least one problem frequency by analyzing the frequency of the noise signal. Here, the problem frequency is a main frequency that causes noise among the frequencies constituting the noise signal, and in particular, can be a frequency of a signal generated by structural resonance.
문제 주파수를 결정하는 문제 주파수 대역은 미리 설정될 수 있으며, 레퍼런스 센서(3)는 미리 설정된 문제 주파수 대역에 관한 정보를 이용하여 문제 주파수를 도출할 수 있다. 예를 들어, 문제 주파수 대역은 주로 진동에 의해 발생된 소음 신호의 주파수 대역으로써, 저주파 대역에 대응될 수 있다. 일 실시예로, 문제 주파수 대역은 50Hz에서 100Hz 사이의 대역으로 기 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The problem frequency band for determining the problem frequency can be preset, and the reference sensor (3) can derive the problem frequency using information about the preset problem frequency band. For example, the problem frequency band is a frequency band of a noise signal mainly generated by vibration, and can correspond to a low frequency band. In one embodiment, the problem frequency band can be preset as a band between 50 Hz and 100 Hz, but is not limited thereto.
또 다른 예로, 레퍼런스 센서(3)는 엔코더를 포함할 수 있다. 이때, 엔코더는 가진원(1)에 부착될 수 있고, 레퍼런스 센서(3)는 엔코더로부터 전달 받은 가진원(1)의 구동 펄스를 측정하고, 이를 기초로 적어도 하나의 문제 주파수를 도출할 수 있다.As another example, the reference sensor (3) may include an encoder. In this case, the encoder may be attached to the excitation source (1), and the reference sensor (3) may measure the driving pulse of the excitation source (1) received from the encoder and derive at least one problem frequency based thereon.
한편, 문제 주파수를 도출하는 동작 주체가 레퍼런스 센서(3)로 한정되는 것은 아니고, 후술할 바와 같이 소음 제어장치(100a)의 제어부(120)가 레퍼런스 센서(3)로부터 수신한 소음 신호로부터 적어도 하나의 문제 주파수를 도출할 수도 있는 등 제한은 없다.Meanwhile, the subject of the operation for deriving the problem frequency is not limited to the reference sensor (3), and as will be described later, there is no limitation as the control unit (120) of the noise control device (100a) may derive at least one problem frequency from the noise signal received from the reference sensor (3).
한편, 실시예에 따른 케이스(C1)에는 가진기(200)가 부착될 수 있다. 이때, 가진기(200)는 케이스(C1) 외부에 부착되거나 또는 케이스(C1) 내부에 부착될 수 있는 등 제한은 없다.Meanwhile, a vibrator (200) may be attached to a case (C1) according to an embodiment. At this time, there is no limitation that the vibrator (200) may be attached to the outside of the case (C1) or to the inside of the case (C1).
가진기(200)는 소음을 발생시키는 진동을 억제시키기 위한 장치로써, 동작 방식에 따라 기계식 가진기, 전기식 가진기, 유압식 가진기로 분류될 수 있다. 이하에서 설명되는 가진기(200)는 전술한 동작 방식 중 적어도 하나를 통해 구현될 수 있으며, 제한은 없다.The exciter (200) is a device for suppressing vibrations that generate noise, and can be classified into a mechanical exciter, an electric exciter, and a hydraulic exciter depending on the operating method. The exciter (200) described below can be implemented through at least one of the operating methods described above, and there is no limitation.
가진기(200)는 후술할 바와 같이 작동 앰프(A)로부터 구동 신호를 전달 받고, 전달 받은 구동 신호에 기초하여 진동을 발생시켜, 케이스(C1)의 진동 및 케이스(C1) 내부의 가진원(1)의 진동 중 적어도 하나를 상쇄시킬 수 있다. 이에 따라, 케이스(C1) 또는 케이스(C1) 내부 가진원(1)의 진동이 억제됨에 따라 소음은 저감될 수 있다.As described later, the exciter (200) receives a driving signal from the operating amplifier (A) and generates vibration based on the received driving signal, thereby canceling out at least one of the vibration of the case (C1) and the vibration of the exciter (1) inside the case (C1). Accordingly, noise can be reduced as the vibration of the case (C1) or the vibration of the exciter (1) inside the case (C1) is suppressed.
한편, 소음을 보다 효과적으로 상쇄시키기 위해, 실시예에 따른 가진기(200)의 부착 위치는 기 설정될 수 있다. 후술할 바와 같이, 케이스(C1) 상에는 부착 위치 후보군을 설정한 다음, 설정한 복수의 부착 위치 후보군에 대응되는 위치에 가진기가 부착될 수 있다. 이에 따라, 실시예에 따른 소음 제어장치(100a)는 사전 측정을 통해 부착 위치 후보군 각각에서의 소음 전달함수를 생성할 수 있다.Meanwhile, in order to more effectively cancel out noise, the attachment location of the exciter (200) according to the embodiment can be preset. As described below, a group of attachment location candidates is set on the case (C1), and then the exciter can be attached to a position corresponding to a plurality of the set attachment location candidates. Accordingly, the noise control device (100a) according to the embodiment can generate a noise transfer function at each of the attachment location candidates through prior measurement.
소음 제어장치(100a)는 생성한 소음 전달함수를 기초로 문제 소음대역에서 감도가 가장 높은 부착 위치를 가진기(200)의 부착 위치로 설정할 수 있다. 그러면, 사용자, 예를 들어 공장 책임자 또는 근무자가 선택된 부착 위치에 가진기(200)를 부착시킴으로써, 소음을 효과적으로 차폐할 수 있다. 다시 말해서, 실시예에 따른 소음 제어장치(100a)는 최적의 부착 위치를 선택함으로써, 소음 저감 효과를 최대화시킬 수 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.The noise control device (100a) can set the attachment location with the highest sensitivity in the problem noise band as the attachment location of the exciter (200) based on the generated noise transfer function. Then, a user, for example, a factory manager or an employee, can effectively block noise by attaching the exciter (200) to the selected attachment location. In other words, the noise control device (100a) according to the embodiment can maximize the noise reduction effect by selecting the optimal attachment location. A detailed description of this will be provided later.
도 2를 참조하면, 소음 제어장치(100a)는 통신부(110) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다. 이때, 통신부(110) 및 제어부(120)는 MCU(Micro Control Unit, MCU) 등과 같은 각종 연산 처리가 가능한 프로세서(processor)를 통해 동작될 수 있다.Referring to FIG. 2, the noise control device (100a) may include a communication unit (110) and a control unit (120). At this time, the communication unit (110) and the control unit (120) may be operated through a processor capable of various calculation processing, such as an MCU (Micro Control Unit, MCU).
통신부(110) 및 제어부(120)는 각각 별개로 구현되어, 소음 제어장치(100a)에 포함될 수 있다. 또는, 통신부(110) 및 제어부(120)는 하나의 구성요소로 통합되어 소음 제어장치에 포함될 수 있다. 예를 들어, 통신부(110) 및 제어부(120)는 시스템 온 칩(System On Chip, SOC)에 통합 집적되어, 소음 제어장치(100a)에 포함될 수 있는 등 제한은 없다.The communication unit (110) and the control unit (120) may be implemented separately and included in the noise control device (100a). Alternatively, the communication unit (110) and the control unit (120) may be integrated into a single component and included in the noise control device. For example, the communication unit (110) and the control unit (120) may be integrated into a system on chip (SOC) and included in the noise control device (100a), and so on, without limitation.
통신부(110)는 유선 통신방식 및 무선 통신방식 중 적어도 하나의 통신방식을 통해 외부 기기와 다양한 신호를 주고 받을 수 있다. 예를 들어, 통신부(110)는 유선통신 모듈, 및 무선통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 유선통신 모듈은 유선통신을 지원하는 모듈을 의미한다. 유선통신 방식에는, HDMI(high definition multimedia interface), PCI(Peripheral Component Interconnect), PCI-express, USB(Universe Serial Bus) 등과 같이 유선 케이블을 통해 유선 신호를 송수신하는 방식이 포함될 수 있으며, 이외에도 당업자에게 기 공지된 다양한 유선통신 방식이 포함될 수 있다.The communication unit (110) can exchange various signals with an external device through at least one of a wired communication method and a wireless communication method. For example, the communication unit (110) can include at least one of a wired communication module and a wireless communication module. Here, the wired communication module means a module that supports wired communication. The wired communication method can include a method of transmitting and receiving wired signals through a wired cable, such as HDMI (high definition multimedia interface), PCI (Peripheral Component Interconnect), PCI-express, and USB (Universe Serial Bus), and in addition, various wired communication methods known to those skilled in the art can be included.
한편, 무선통신 모듈은 무선통신을 지원하는 모듈을 의미한다. 무선통신 방식에는, LTE(long-term evolution), LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA) 등과 같이 기지국을 거쳐 무선 신호를 송수신하는 무선통신 방식과, 이외에도 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지웨이브(Z-wave), 지그비(Zigbee), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication) 등과 같이 소정 거리 이내의 외부 기기와 무선 신호를 송수신하는 방식이 포함될 수 있다. 여기서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.Meanwhile, the wireless communication module refers to a module that supports wireless communication. Wireless communication methods may include wireless communication methods that transmit and receive wireless signals via a base station, such as LTE (long-term evolution), LTE-A (LTE Advance), CDMA (code division multiple access), and WCDMA (wideband CDMA), as well as methods that transmit and receive wireless signals with an external device within a certain distance, such as Wireless LAN, Wi-Fi, Bluetooth, Z-wave, Zigbee, BLE (Bluetooth Low Energy), and NFC (Near Field Communication). Here, the wireless signal may include various forms of data according to voice call signals, video call call signals, or text/multimedia message transmission and reception.
유선통신 모듈은 하나 이상의 유선통신 방식을 지원하는 통신모듈이 집적된 integrated chip(IC) 또는 IC 패키지에 대응될 수 있으며, 무선통신 모듈은 하나 이상의 무선통신방식을 지원하는 통신모듈이 집적된 integrated chip(IC) 또는 IC 패키지에 대응될 수 있다.The wired communication module may correspond to an integrated chip (IC) or IC package in which communication modules supporting one or more wired communication methods are integrated, and the wireless communication module may correspond to an integrated chip (IC) or IC package in which communication modules supporting one or more wireless communication methods are integrated.
예를 들어, 통신부(110)는 유/무선 통신망을 통해 레퍼런스 센서(3)로부터 레퍼런스 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예로, 통신부(110)는 미리 설정된 주기에 따라 레퍼런스 센서(3)로부터 레퍼런스 신호를 주기적으로 수신할 수 있다. 이에 따라, 제어부(120)는 통신부(110)가 수신한 레퍼런스 신호를 적응 제어로직 상에 입력하여, 적응 필터 값을 지속적으로 업데이트 함으로써, 소음을 적응적으로 줄일 수 있다. 다른 일 실시예로, 통신부(110)는 사용자의 요청이 있을 때 레퍼런스 센서로부터 레퍼런스 신호를 수신할 수 있는 등 제한은 없다.For example, the communication unit (110) can receive a reference signal from the reference sensor (3) via a wired/wireless communication network. In one embodiment, the communication unit (110) can periodically receive a reference signal from the reference sensor (3) according to a preset cycle. Accordingly, the control unit (120) inputs the reference signal received by the communication unit (110) into the adaptive control logic, thereby continuously updating the adaptive filter value, thereby adaptively reducing noise. In another embodiment, the communication unit (110) can receive a reference signal from the reference sensor when a user requests, and so on, without limitation.
한편, 소음 제어장치(100a)에는 제어부(120)가 마련될 수 있다. 제어부(120)는 소음 제어장치(100a) 내 구성요소의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.Meanwhile, a control unit (120) may be provided in the noise control device (100a). The control unit (120) may control the overall operation of components within the noise control device (100a).
제어부(120)는 소음 제어를 위한 제어 데이터가 기 저장된 메모리(121), 및 메모리(121)에 기 저장된 제어 데이터를 기초로 일련의 연산을 수행하여 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 통해 소음 제어장치 내 구성요소뿐만 아니라, 외부 구성요소의 동작 또한 제어 가능한 프로세서(125)를 포함할 수 있다.The control unit (120) may include a memory (121) in which control data for noise control is previously stored, and a processor (125) that performs a series of operations based on the control data previously stored in the memory (121) to generate a control signal, and controls the operation of not only components within the noise control device but also external components through the generated control signal.
메모리(121)는 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory: RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 통해 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 형태로 구현될 수 있다.The memory (121) may be implemented through at least one type of storage medium among a memory type (flash memory type), a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, an SD or XD memory, etc.), a Random Access Memory (RAM), a Static Random Access Memory (SRAM), a ROM (Read-Only Memory), an Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), a Programmable Read-Only Memory (PROM), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk. However, the present invention is not limited thereto, and may be implemented in any other form known in the art.
메모리(121)에는 소음 제어장치(100a)의 구성요소 또는 외부 구성요소를 제어하기 위한 제어 프로그램, 제어 데이터 등이 기 저장될 수 있다. 또한, 메모리(121)에는 소음을 제어하기 위한 각종 데이터가 기 저장될 수 있다. 예를 들어, 메모리(121)에는 레퍼런스 신호를 기준으로 필터 값을 지속적으로 업데이트하여, 소음을 점진적으로 줄여가는 적응 제어로직에 관한 알고리즘, 프로그램 형태의 데이터가 저장될 수 있다. 이에 따라, 프로세서(125)는 메모리에 기 저장된 데이터를 기초로 필터 값을 결정하고, 작동 앰프에 구동 전압을 인가함으로써, 가진원의 구동을 제어할 수 있다. 이외에도, 메모리(121)에는 소음을 점진적으로 줄여가기 위한 전반적인 동작을 제어하는 다양한 데이터가 저장될 수 있으며, 제한은 없다. 이하에서는 프로세서(125)에 대해 설명하도록 한다.The memory (121) may store control programs, control data, etc. for controlling components or external components of the noise control device (100a). In addition, various data for controlling noise may be stored in the memory (121). For example, the memory (121) may store data in the form of an algorithm or program regarding an adaptive control logic that continuously updates a filter value based on a reference signal to gradually reduce noise. Accordingly, the processor (125) may determine a filter value based on the data stored in the memory, and control the driving of the excitation source by applying a driving voltage to the operating amplifier. In addition, the memory (121) may store various data for controlling the overall operation for gradually reducing noise, and there is no limitation. Hereinafter, the processor (125) will be described.
프로세서(125)는 소음 제어장치(100a)의 내부 구성요소 및/또는 소음 제어장치(100)의 외부 구성요소의 전반적인 동작을 제어하기 위한 일련의 처리를 수행할 수 있다.The processor (125) can perform a series of processing to control the overall operation of the internal components of the noise control device (100a) and/or the external components of the noise control device (100).
예를 들어, 프로세서(125)는 제어신호를 생성하고, 생성한 제어신호를 통해 통신부(110)의 동작을 제어하여, 외부 기기와 다양한 데이터가 포함된 신호를 주고 받을 수 있다.For example, the processor (125) can generate a control signal and control the operation of the communication unit (110) through the generated control signal, thereby transmitting and receiving signals containing various data with an external device.
프로세서(125)는 통신부(110)를 제어하여, 레퍼런스 센서(3)로부터 레퍼런스 신호를 수신할 수 있다. 그러면, 프로세서(125)는 수신한 레퍼런스 신호를 기초로 적어도 하나의 문제 주파수를 도출할 수 있다. 또는, 프로세서(125)는 통신부(110)를 제어하여, 레퍼런스 센서(3)로부터 레퍼런스 센서(3)가 도출한 적어도 하나의 문제 주파수에 관한 데이터를 전달 받을 수도 있다.The processor (125) can control the communication unit (110) to receive a reference signal from the reference sensor (3). Then, the processor (125) can derive at least one problem frequency based on the received reference signal. Alternatively, the processor (125) can control the communication unit (110) to receive data about at least one problem frequency derived by the reference sensor (3) from the reference sensor (3).
프로세서(125)는 레퍼런스 신호 또는 레퍼런스 신호로부터 도출한 문제 주파수를 피드백하는 오픈 루프 형태의 적응 제어로직을 통해 소음을 최소화할 수 있다. 이하에서는 적응 제어로직에 대해 간단하게 설명하도록 한다.The processor (125) can minimize noise through an open-loop type adaptive control logic that feeds back a reference signal or a problem frequency derived from the reference signal. Hereinafter, the adaptive control logic will be briefly described.
도 5를 참조하면, 적응 제어로직에는 신호 x(n)이 입력될 수 있다. 이때, 신호 x(n)은 레퍼런스 신호 자체일 수도 있고, 레퍼런스 신호로부터 도출된 적어도 하나의 문제 주파수에 관한 신호일 수도 있다.Referring to Fig. 5, a signal x(n) can be input to the adaptive control logic. At this time, the signal x(n) may be the reference signal itself, or may be a signal related to at least one problem frequency derived from the reference signal.
한편, 신호 x(n)은 도 3에 도시된 바와 같이, 공장 내부 환경을 거쳐 에러 센서(E)로 전달될 수 있다. 이때, 신호 x(n)은 내부 환경, 외부 기기에서 발생된 진동, 또는 소음으로 인해 변형될 수 있다. 따라서, 에러 센서(E)로 입력되는 신호 d(n)은 x(n)과 같거나 또는 다를 수 있다. 여기서, d(n)은 프라이머리 신호라 하기도 한다.Meanwhile, the signal x(n) may be transmitted to the error sensor (E) through the internal environment of the factory, as illustrated in Fig. 3. At this time, the signal x(n) may be deformed due to the internal environment, vibration generated from an external device, or noise. Therefore, the signal d(n) input to the error sensor (E) may be the same as or different from x(n). Here, d(n) is also called a primary signal.
따라서, x(n)을 변형시키는 요인을 전달함수 P(z)로 나타내면, 도 4에 도시된 바와 같이, x(n)은 1차경로 전달함수 P(z)를 거쳐 d(n)으로 변형되는 것으로 표현될 수 있다. 일 실시예로, 1차경로는 가진원(1)이 마련된 영역 또는 가진원(1)을 포함하는 케이스(C)가 위치한 영역부터 에러 센서(E)가 마련된 영역 사이의 경로에 대응될 수 있으며, d(n)은 x(n)*P(n)으로 나타낼 수 있다. 여기서, P(z)는 1차경로 전달함수라 하기도 하나, 프라이머리 경로(primary path) 전달함수라 하기도 한다. n은 시간에 대응되며, z는 주파수에 대응된다.Therefore, if the factor that transforms x(n) is expressed as a transfer function P(z), then, as illustrated in FIG. 4, x(n) can be expressed as being transformed into d(n) via the primary path transfer function P(z). In one embodiment, the primary path may correspond to a path between an area where an exciter (1) is provided or an area where a case (C) including an exciter (1) is located and an area where an error sensor (E) is provided, and d(n) can be expressed as x(n)*P(n). Here, P(z) is also called a primary path transfer function, but is also called a primary path transfer function. n corresponds to time, and z corresponds to frequency.
한편, 가진기(200)가 마련된 영역과 에러 센서(E)가 마련된 영역 사이의 경로를 2차경로라 하면, 가진기(200)의 진동에 의한 신호는 2차경로 전달함수 S(z)를 거쳐 에러 센서(E)에 입력될 수 있다.Meanwhile, if the path between the area where the exciter (200) is provided and the area where the error sensor (E) is provided is called a secondary path, the signal caused by the vibration of the exciter (200) can be input to the error sensor (E) through the secondary path transfer function S(z).
일반적으로, 1차경로를 거친 신호 d(n)와 2차경로를 거친 신호 y'(n)간의 차이, 즉 에러 신호 e(n)이 0에 가까워질수록 소음은 최소화된다. In general, noise is minimized as the difference between the signal d(n) through the primary path and the signal y'(n) through the secondary path, that is, the error signal e(n), approaches 0.
다시 말해서, 에러 신호 e(n)은 1차 경로를 거친 신호와 2차 경로를 거친 신호 간의 차이로써, 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.In other words, the error signal e(n) is the difference between the signal through the first path and the signal through the second path, and can be expressed as in the following
이때, 실시예에 따른 제어 블록은 적응 필터를 설계함에 있어, x(n)에 2차경로에 대한 추정 전달함수를 적용하여, 인수로 이용할 수 있다. 여기서, 2차경로에 대한 추정 전달함수는 2차경로 보상 필터라 하기도 한다.At this time, the control block according to the embodiment can apply the estimated transfer function for the secondary path to x(n) and use it as an argument when designing an adaptive filter. Here, the estimated transfer function for the secondary path is also called a secondary path compensation filter.
도 4를 참조하면, 는 2차경로에 대한 추정 전달함수를 의미한다. 다시 말해서, 는 미리 예측된 2차 경로에 대한 전달함수를 의미한다.Referring to Figure 4, stands for the estimated transfer function for the second path. In other words, stands for the transfer function for the second-order path predicted in advance.
예를 들어, 2차 경로에 대한 추정 전달함수에 관한 데이터는 모델링을 통해 미리 결정되어, 소음 제어장치(100a)의 메모리(121)에 저장될 수 있다. 또는, 2차 경로에 대한 추정 전달함수에 관한 데이터는 외부 서버 등에 저장될 수 있으며, 통신부(110)는 유/무선 통신망을 통해 외부 서버로부터 전술한 데이터를 전달 받을 수 있는 등 제한은 없다.For example, data on the estimated transfer function for the secondary path may be determined in advance through modeling and stored in the memory (121) of the noise control device (100a). Alternatively, data on the estimated transfer function for the secondary path may be stored in an external server, etc., and the communication unit (110) may receive the aforementioned data from an external server through a wired/wireless communication network, etc., without limitation.
공장 내 환경에 따라 변화된 소음 신호를 상쇄시키기 위해서는, 2차경로에 의한 영향이 미리 고려되어야 한다. 예를 들어, 실시예에 따른 소음 제어장치(100a)는 적응 제어 알고리즘의 일 예 중 하나로써, filtered-X LMS(FxLMS) 알고리즘을 기초로, 2차경로에 따른 영향을 미리 계산하고, 계산 결과를 기초로 가진기(200)의 구동을 제어할 수 있다.In order to offset noise signals that change according to the environment within the factory, the influence of the secondary path must be considered in advance. For example, the noise control device (100a) according to the embodiment can calculate the influence of the secondary path in advance based on the filtered-X LMS (FxLMS) algorithm, which is one example of an adaptive control algorithm, and control the operation of the exciter (200) based on the calculation result.
입력, 즉 레퍼런스 신호를 바로 적응 필터의 인수로 이용하는 LMS 알고리즘과 달리 FxLMS 알고리즘에서는 레퍼런스 신호를 모델링된 2차경로 함수 에 통과시키고, 이를 FxLMS 적응 필터 알고리즘의 입력 값, 즉 적응 필터의 인수로 이용할 수 있다.Unlike the LMS algorithm, which uses the input, i.e. the reference signal, directly as an argument of the adaptive filter, the FxLMS algorithm uses the reference signal as a modeled second-order path function. , and can be used as an input value of the FxLMS adaptive filter algorithm, i.e., as an argument of the adaptive filter.
프로세서(125)는 모델링된 2차경로 추정 전달함수를 이용하여 2차경로를 미리 반영함으로써, 실제적으로 2차경로에 따른 영향이 제거되는 효과를 획득할 수 있다. 이때, 적응 필터값은 하기 수학식 2과 같이 나타낼 수 있다.The processor (125) can obtain the effect of actually eliminating the influence of the secondary path by reflecting the secondary path in advance using the modeled secondary path estimation transfer function. At this time, the adaptive filter value can be expressed as in the following
여기서, n은 시간을 의미하며, w(n)은 시간 n에서의 필터 계수, w(n+1)은 시간 n+1에서의 업데이트된 필터 계수를 의미한다. 또한, x'(n)은 2차경로 보상필터를 통과한 참조 신호를 의미한다. 또한, μ는 업데이트 때의 스케일 팩터(Scale Factor)인 스텝 사이즈(step-size)를 나타낸다.Here, n represents time, w(n) represents the filter coefficient at time n, and w(n+1) represents the updated filter coefficient at
수학식 2를 참조하면, 실시예에 따른 프로세서(125)는 신호 y'(n), 및 e(n) 및 이전 필터값 w(n)을 기초로 적응 필터값을 업데이트 함으로써, 공장 내 환경 변화를 지속적으로 반영할 수 있다. 제어 블록은 미리 설정된 샘플링 레이트에 따라 적응 필터 값을 업데이트함으로써, 환경변화에 따른 영향을 지속적으로 줄여갈 수 있다. 여기서, 미리 설정된 샘플링 레이트는 레퍼런스 신호 수신 주기와 대응되도록 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to
한편, 적응 필터를 거친 사운드 신호 y(n)은 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.Meanwhile, the sound signal y(n) that has passed through the adaptive filter can be expressed as in the following
이때, 프로세서(125)는 에러 신호 e(n)이 0에 가까워지도록 적응 필터 값을 결정할 수 있다. 소음원(N)의 특성, 소음이 전달되는 환경 등은 시간에 따라 변하는 특성을 갖으며, 이로 인해 소음의 크기, 위상 및 주파수 성분 역시 변화된다. 따라서, 실시예에 따른 소음 제어장치(100)는 적응 필터 값을 지속적으로 업데이트하는 적응 제어 알고리즘을 적용함으로써, 환경변화를 반영할 수 있다.At this time, the processor (125) can determine the adaptive filter value so that the error signal e(n) approaches 0. The characteristics of the noise source (N), the environment in which the noise is transmitted, etc. have characteristics that change over time, and thus the size, phase, and frequency components of the noise also change. Therefore, the noise control device (100) according to the embodiment can reflect environmental changes by applying an adaptive control algorithm that continuously updates the adaptive filter value.
프로세서(125)는 업데이트된 필터 값으로 계산된 구동 신호를 작동 앰프(A)에 전달할 수 있다. 그러면, 작동 앰프(A)는 구동 신호에 기초하여 증폭시킨 구동 전압을 가진기(200)에 인가함으로써, 가진기(200)는 가진원(1)의 진동에 의한 소음을 저감시킬 수 있다.The processor (125) can transmit the driving signal calculated with the updated filter value to the operating amplifier (A). Then, the operating amplifier (A) applies the driving voltage amplified based on the driving signal to the exciter (200), so that the exciter (200) can reduce noise caused by vibration of the exciter (1).
한편, 가진기(200)의 부착 위치에 따라 소음 저감효과는 다를 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 프로세서(125)는 복수 개의 부착 위치 후보군에서의 소음 저감 효과를 확인한 다음, 확인 결과를 기초로 최적의 부착위치를 설정할 수 있다.Meanwhile, the noise reduction effect may vary depending on the attachment location of the actuator (200). Therefore, the processor (125) according to the embodiment can check the noise reduction effect in a plurality of attachment location candidates and then set the optimal attachment location based on the check result.
케이스(C1)의 내부에는 가진원(1)의 일 예로써, 모터(1a)가 마련될 수 있다. 이때, 케이스(C1)에는 복수의 후보 부착 위치에 복수 개의 가진기가 각각 부착될 수 있다. 도 5를 참조하면, 케이스(C1) 상에는 6개의 후보 부착 위치(H1, H2, H3, H4, H5, H6)를 포함하는 부착 위치 후보군이 마련될 수 있으며, 후보 부착 위치(H1, H2, H3, H4, H5, H6) 각각에는 가진기가 부착될 수 있다.Inside the case (C1), a motor (1a) may be provided as an example of a driving force (1). At this time, a plurality of driving forces may be respectively attached to a plurality of candidate attachment positions in the case (C1). Referring to Fig. 5, a group of attachment position candidates including six candidate attachment positions (H1, H2, H3, H4, H5, H6) may be provided on the case (C1), and a driving force may be attached to each of the candidate attachment positions (H1, H2, H3, H4, H5, H6).
프로세서(125)는 사전 측정을 위해, 작동 앰프(A)를 통해 복수 개의 가진기에 샘플 신호가 인가되도록 제어할 수 있다. 여기서, 샘플 신호는 문제 소음대역에서의 신호 감도를 파악하기 위한 것으로써, 스윕 사인(sweep sine) 신호, 랜덤(random) 신호 등에 대응될 수 있다.The processor (125) can control a sample signal to be applied to a plurality of exciters through the operating amplifier (A) for pre-measurement. Here, the sample signal is for determining signal sensitivity in a problem noise band, and can correspond to a swept sine signal, a random signal, etc.
그러면, 프로세서(125)는 에러 신호를 통해 2차 경로가 반영된 샘플 신호를 수신하고, 이를 기초로 소음전달 함수를 도출할 수 있다. 예를 들어, 6개의 후보 부착 위치(H1, H2, H3, H4, H5, H6) 각각에 가진기를 부착시킨 경우, 프로세서(125)는 도 6에 도시된 바와 같이 6개의 소음전달 함수를 도출할 수 있다.Then, the processor (125) can receive a sample signal reflecting the secondary path through the error signal and derive a noise transfer function based on this. For example, if a vibrator is attached to each of the six candidate attachment locations (H1, H2, H3, H4, H5, H6), the processor (125) can derive six noise transfer functions as shown in Fig. 6.
이때, 프로세서(125)는 기 설정된 문제 소음대역(B)에서 감도가 가장 높은 순으로, 즉 소음 레벨이 높은 순으로 우선 순위를 설정한 다음, 우선 순위가 높은 순으로 부착 위치를 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(125)는 1순위를 제1 후보 부착 위치(H1), 2순위를 제3 부착 위치(H3)로 설정할 수 있다. 프로세서(125)는 기 결정된 부착 개수에 따라, 사용자에게 가진기(200)를 부착할 개수를 제공할 수 있다. 일 실시 예로, 프로세서(125)는 제1 후보 부착 위치(H1)에만 가전기(200)가 부착되는 것으로 결정할 수 있으며, 또는 제1 후보 부착 위치(H1)와 제3 후보 부착 위치(H3) 각각에 가진기(200)가 부착되는 것으로 결정할 수도 있다. 사용자는 소음 제어장치(100a)를 통해 사전 측정 결과를 전달 받고, 사전 측정 결과에 대응되도록 가진기(200)를 케이스(C) 상에 부착시킬 수 있다.At this time, the processor (125) may set priorities in the order of highest sensitivity, that is, highest noise level, in the preset problem noise band (B), and then set attachment locations in the order of highest priority. For example, the processor (125) may set the first priority to the first candidate attachment location (H1) and the second priority to the third attachment location (H3). The processor (125) may provide the user with the number of attachment points of the vibrator (200). In one embodiment, the processor (125) may determine that the home appliance (200) is attached only to the first candidate attachment location (H1), or may determine that the vibrator (200) is attached to each of the first candidate attachment location (H1) and the third candidate attachment location (H3). The user may receive the pre-measurement result through the noise control device (100a) and attach the vibrator (200) to the case (C) in response to the pre-measurement result.
한편, 레퍼런스 신호를 기초로 필터 값을 지속적으로 업데이트하여 소음을 지속적으로 제거하는 적응 제어로직을 이용하고자 하는 경우, 레퍼런스 신호의 지속적인 수신이 요구되는 바, 레퍼런스 센서(3)가 가진원(1) 근처, 예를 들어 케이스(C)의 일 면에 설치되어야 한다. 이 경우, 소음을 제거하는데 소비되는 비용이 증가된다는 단점이 있다.Meanwhile, if an adaptive control logic is to be used to continuously remove noise by continuously updating the filter value based on the reference signal, continuous reception of the reference signal is required, so the reference sensor (3) must be installed near the excitation source (1), for example, on one side of the case (C). In this case, there is a disadvantage in that the cost consumed for removing noise increases.
실시예에 따른 소음 제어장치(100a)는 레퍼런스 센서(3)가 가진원(1) 근처에 설치되지 않더라도, 가상의 레퍼런스 센서를 생성하고, 가상의 레퍼런스 센서로부터 생성된 가상의 레퍼런스 신호를 적응 제어로직의 인수로 활용함으로써, 비용을 감소시킬 뿐만 아니라, 사용자가 보다 간단하게 소음 제어장치를 이용하게끔 할 수 있다. 이하에서는 가상의 레퍼런스 센서를 생성하고, 가상의 레퍼런스 센서로부터 생성된 가상의 레퍼런스 신호를 적응 제어로직의 인수로 활용하는 소음 제어장치에 대해 설명하도록 한다.A noise control device (100a) according to an embodiment can reduce costs and enable a user to use the noise control device more simply by generating a virtual reference sensor and utilizing a virtual reference signal generated from the virtual reference sensor as an argument of an adaptive control logic even when the reference sensor (3) is not installed near a source of vibration (1). Hereinafter, a noise control device that generates a virtual reference sensor and utilizes a virtual reference signal generated from the virtual reference sensor as an argument of an adaptive control logic will be described.
도 7은 도 2와 다른 실시예에 따른 가상의 레퍼런스 신호를 발생시켜 소음을 제어하는 소음 제어장치 및 가진원이 포함된 케이스의 제어 블록도를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 7 is a schematic diagram of a control block diagram of a case including a noise control device and a source for controlling noise by generating a virtual reference signal according to an embodiment other than FIG. 2.
도 7을 참조하면, 소음 제어장치(100b)는 가상의 레퍼런스 신호를 생성하는 레퍼런스 신호 생성부(130)를 더 포함할 수 있으며, 이로 인해 도 7의 케이스(C2)에는 레퍼런스 센서(3, 도 2)가 생략될 수 있다.Referring to FIG. 7, the noise control device (100b) may further include a reference signal generation unit (130) that generates a virtual reference signal, and thus, the reference sensor (3, FIG. 2) may be omitted in the case (C2) of FIG. 7.
레퍼런스 신호 생성부(130)는 실시간 제어를 수행하기 전에 앞서, 사전에 측정한 신호의 주파수를 분석하여 가상의 레퍼런스 신호를 생성할 수 있다.The reference signal generation unit (130) can generate a virtual reference signal by analyzing the frequency of a signal measured in advance before performing real-time control.
예를 들어, 레퍼런스 신호 생성부(130)는 실시간 제어를 수행하기 전에 앞서, 공장 내 소음 신호와 기계 장비, 일 예로 케이스(C2)의 진동 신호를 사전에 측정하여 각각의 주파수를 도출할 수 있다. 그러면, 레퍼런스 신호 생성부(130)는 각각의 주파수를 분석하여 문제 주파수를 도출할 수 있다.For example, before performing real-time control, the reference signal generation unit (130) can measure noise signals and vibration signals of machine equipment, such as case (C2), in advance to derive respective frequencies. Then, the reference signal generation unit (130) can analyze each frequency to derive a problem frequency.
또한, 레퍼런스 신호 생성부(130)는 케이스(C2)의 고유 진동수, 즉 고유 주파수를 도출할 수 있다. 예를 들어, 레퍼런스 신호 생성부(130)는 가진원(1) 또는 가진원(1)이 포함된 케이스(C2)에 대해 모달 테스트를 수행하여, 가진원(1) 또는 가진원(1)이 포함된 케이스의 고유 주파수를 파악함으로써, 문제 주파수를 도출할 수 있다.In addition, the reference signal generation unit (130) can derive the natural frequency, i.e., the natural frequency, of the case (C2). For example, the reference signal generation unit (130) can derive the problem frequency by performing a modal test on the exciter (1) or the case (C2) including the exciter (1) to identify the natural frequency of the exciter (1) or the case including the exciter (1).
레퍼런스 신호 생성부(130)는 도출한 복수의 문제 주파수를 포함하는 목표 주파수 후보군을 생성할 수 있다. 이때, 레퍼런스 신호 생성부(130)는 목표 주파수 후보군 내에 포함된 복수 개의 문제 주파수에 대해 우선순위를 설정하고, 우선순위에 따라 목표 주파수를 선택할 수 있다. 여기서, 목표 주파수는 소음 저감의 대상이 되는 주파수로써, 목표 주파수의 개수는 미리 설정될 수 있다.The reference signal generation unit (130) can generate a target frequency candidate group including a plurality of derived problem frequencies. At this time, the reference signal generation unit (130) can set priorities for a plurality of problem frequencies included in the target frequency candidate group and select a target frequency according to the priorities. Here, the target frequency is a frequency that is the target of noise reduction, and the number of target frequencies can be set in advance.
목표 주파수의 개수가 증가할수록 제어부(120)에 요구되는 연산량은 늘어날 수 있다. 또한, 목표 주파수의 개수가 불필요하게 증가할수록 중요한 목표 주파수에서의 소음 제어성능이 감소될 수도 있다. 따라서, 목표 주파수의 개수는 소음 제어장치, 예를 들어 제어부의 제어 성능, 즉 연산 처리 능력에 기초하여 기 설정될 수 있다. 일 실시예로, 목표 주파수는 5개에서 10개 이내로 기 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As the number of target frequencies increases, the amount of computation required by the control unit (120) may increase. In addition, as the number of target frequencies increases unnecessarily, the noise control performance at important target frequencies may decrease. Therefore, the number of target frequencies may be preset based on the control performance of the noise control device, for example, the control unit, that is, the computational processing capability. In one embodiment, the number of target frequencies may be preset to 5 to 10, but is not limited thereto.
레퍼런스 신호 생성부(130)는 미리 설정된 기준에 따라 문제 주파수에 대해 우선 순위를 설정하여, 목표 주파수를 결정할 수 있다.The reference signal generation unit (130) can determine the target frequency by setting priorities for problem frequencies according to preset criteria.
예를 들어, 대부분 공장 내 소음이 가장 문제가 되는 경우는 가진원(1)의 진동에 따른 소음 신호의 주파수와 공장 내 마련되는 적어도 하나의 소음원의 주파수가 미리 설정된 주파수 범위 내로 근접한 경우일 수 있다. 따라서, 소음 제어장치(100b)의 메모리(121)에는 사전 측정을 통해 가진원의 진동에 따른 소음 신호의 주파수와 공장 내 마련되는 적어도 하나의 소음원의 주파수에 관한 정보가 기 저장될 수 있다.For example, in most cases where noise in a factory is the most problematic, the frequency of the noise signal due to the vibration of the exciter (1) and the frequency of at least one noise source provided in the factory may be close to a preset frequency range. Accordingly, information regarding the frequency of the noise signal due to the vibration of the exciter and the frequency of at least one noise source provided in the factory may be stored in the memory (121) of the noise control device (100b) through prior measurement.
또한, 제어장치(100a)의 메모리(121)에는 모달 테스트를 통해 사전에 측정한 가진원의 고유 주파수에 관한 정보가 기 저장될 수 있다. 이에 따라, 레퍼런스 신호 생성부(130)는 메모리(121)에 저장된 정보를 기초로 주파수를 분석하여 복수의 문제 주파수를 도출한 다음, 복수의 문제 주파수에 대해 미리 설정된 기준에 따라 우선 순위를 설정할 수 있다.In addition, information on the natural frequency of the excitation source measured in advance through a modal test can be stored in the memory (121) of the control device (100a). Accordingly, the reference signal generation unit (130) can analyze the frequency based on the information stored in the memory (121) to derive a plurality of problem frequencies, and then set priorities for the plurality of problem frequencies according to preset criteria.
예를 들어, 기 측정한 공장 내 소음 신호를 구성하는 주파수, 및 기 측정한 가진원(1)의 진동에 따른 소음 신호를 구성하는 주파수, 및 가진원(1)의 고유 주파수 간에 비교하여 미리 설정된 주파수 범위 내로 근접한 주파수가 존재한다면, 레퍼런스 신호 생성부(130)는 미리 설정된 주파수 범위 내로 근접한 주파수를 1순위로 설정할 수 있다. 소음 신호가 가장 큰 문제가 되는 경우는 가진원(1)의 진동에 따른 소음 신호를 구성하는 주파수와 공장 내 소음 신호를 구성하는 주파수 간에 근접한 경우이다. 따라서, 레퍼런스 신호 생성부(130)는 가진원(1)의 진동에 따른 소음 신호를 구성하는 주파수, 및 가진원(1)의 고유 주파수, 및 공장 내 소음 신호를 구성하는 주파수 중에서, 미리 설정된 주파수 범위 내로 근접한 주파수를 1순위로 설정할 수 있다.For example, if there is a frequency that is close within a preset frequency range among the frequencies constituting the noise signal that has been measured in the factory, the frequencies constituting the noise signal due to the vibration of the exciter (1) that has been measured, and the natural frequency of the exciter (1), the reference signal generation unit (130) can set the frequency that is close within the preset frequency range as the first priority. The case where the noise signal becomes the biggest problem is when the frequencies constituting the noise signal due to the vibration of the exciter (1) and the frequencies constituting the noise signal within the factory are close. Therefore, the reference signal generation unit (130) can set the frequency that is close within the preset frequency range as the first priority among the frequencies constituting the noise signal due to the vibration of the exciter (1), the natural frequency of the exciter (1), and the frequencies constituting the noise signal within the factory.
또한, 레퍼런스 신호 생성부(130)는 비교 결과 미리 설정된 주파수 범위를 벗어난 주파수 중에서, 소음 레벨이 높은 공장 내 소음 신호의 주파수를 2순위 목표 주파수로 설정할 수 있다.In addition, the reference signal generation unit (130) can set the frequency of a noise signal in a factory with a high noise level among the frequencies outside the preset frequency range as a second-priority target frequency.
또한, 레퍼런스 신호 생성부(130)는 공장 내 소음에 의한 주파수를 분석한 결과, 소음에 기인하는 영향은 적으나, 많은 에너지가 분포하는 가진원(1)의 고유 주파수를 3순위 목표 주파수로 설정할 수 있다.In addition, the reference signal generation unit (130) can set the natural frequency of the excitation source (1) that has little influence from noise but has a large amount of energy distributed as the third-priority target frequency as a result of analyzing the frequency caused by noise in the factory.
레퍼런스 신호 생성부(130)는 설정된 목표 주파수를 기초로 조화함수 신호를 생성하고, 생성한 조화함수 신호를 레퍼런스 신호로써 적응 제어로직의 인수로 활용할 수 있다. 이때, 초기 조화함수 신호, 즉 초기에 인수로써 입력되는 신호 x(n)의 초기 위상과 초기 진폭은 적응 제어로직을 통해 도출되는 필터 값에 의해 업데이트될 수 있으므로, 임의 값으로 설정되어도 무방하다.The reference signal generation unit (130) generates a harmonic function signal based on the set target frequency, and can utilize the generated harmonic function signal as a reference signal and an argument of the adaptive control logic. At this time, the initial harmonic function signal, i.e., the initial phase and initial amplitude of the signal x(n) initially input as an argument, can be updated by the filter value derived through the adaptive control logic, and therefore may be set to an arbitrary value.
실시예에 따른 소음 제어장치(100b)는 별도의 흡차음재, 방진고무 등을 부착할 필요 없이, 가진원을 적응적으로 제어하여 소음을 저감시킴으로써, 기계 장비의 생산 비용을 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 실시예에 따른 소음 제어장치(100b)는 전술한 흡차음재, 방진고무 등으로 인해 저감시킬 수 없는 구조전달에 따른 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있다. The noise control device (100b) according to the embodiment can reduce the production cost of mechanical equipment by adaptively controlling the excitation source and reducing noise without the need to attach separate sound-absorbing and sound-proofing materials, vibration-proofing rubber, etc. In addition, the noise control device (100b) according to the embodiment can effectively reduce noise due to structural transmission that cannot be reduced by the aforementioned sound-absorbing and sound-proofing materials, vibration-proofing rubber, etc.
도 7의 소음 제어장치(100b)에는 가상의 레퍼런스 신호를 생성하는 레퍼런스 신호 생성부(130)를 더 포함되었으며, 나머지 구성요소들은 도 2의 소음 제어장치(100a)와 동일하므로, 이에 관한 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 이하에서는 소음 제어 시스템의 동작에 대해 간단하게 설명하도록 한다.The noise control device (100b) of Fig. 7 further includes a reference signal generation unit (130) that generates a virtual reference signal, and the remaining components are the same as those of the noise control device (100a) of Fig. 2, so a detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, the operation of the noise control system will be briefly described.
도 8은 일 실시예에 따른 소음 제어 시스템의 동작 흐름을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a diagram for explaining the operation flow of a noise control system according to one embodiment.
소음 제어장치와 레퍼런스 간에는 전기적으로 연결되어, 각종 데이터를 주고 받을 수 있다. 이에 따라, 도 8을 참조하면, 소음 제어 시스템의 소음 제어장치는 가진원이 포함된 케이스 상에 마련된 레퍼런스 센서로부터 문제 주파수 또는 레퍼런스 신호를 수신할 수 있다(800).The noise control device and the reference are electrically connected to each other so that various data can be exchanged. Accordingly, referring to Fig. 8, the noise control device of the noise control system can receive a problem frequency or reference signal from a reference sensor provided on a case including a source of excitation (800).
소음 제어장치는 레퍼런스 센서로부터 수신한 문제 주파수 및 레퍼런스 신호 중 어느 하나와 에러 센서로부터 수신한 소음 신호를 기초로 적응 제어로직을 통해 적응 필터 값을 계산할 수 있다(810).The noise control device can calculate an adaptive filter value through adaptive control logic based on one of the problem frequency and reference signal received from the reference sensor and the noise signal received from the error sensor (810).
예를 들어, 레퍼런스 센서로부터 레퍼런스 신호를 수신한 경우, 소음 제어장치는 레퍼런스 신호의 주파수를 분석하여, 적어도 하나의 문제 주파수를 도출할 수 있다. 여기서, 문제 주파수는 기 설정된 문제 주파수 대역 상에서 소음 레벨이 큰 주파수를 의미할 수 있다. 또 다른 예로, 레퍼런스 센서가 수신한 레퍼런스 신호의 주파수를 분석하여 문제 주파수를 도출하고, 도출한 문제 주파수에 관한 정보를 소음 제어장치에 전달한 경우, 소음 제어장치는 전술한 문제 주파수 도출 프로세스를 생략할 수도 있다.For example, when a reference signal is received from a reference sensor, the noise control device can analyze the frequency of the reference signal to derive at least one problem frequency. Here, the problem frequency may mean a frequency with a large noise level in a preset problem frequency band. As another example, when the reference sensor analyzes the frequency of the reference signal received to derive a problem frequency and transmits information about the derived problem frequency to the noise control device, the noise control device may omit the problem frequency derivation process described above.
소음 제어장치는 적응 제어로직 상에, 문제 주파수를 기초로 생성한 신호를 인수로 입력함으로써, 적응 필터 값을 계산할 수 있다. 이때, 적응 제어로직은 오픈 루트 형태로써, 시간에 따라 변화될 수 있는 레퍼런스 신호를 인수로 지속적으로 입력하여, 적응 필터 값이 업데이트 되는 로직을 의미할 수 있다.The noise control device can calculate an adaptive filter value by inputting a signal generated based on a problem frequency as an argument into the adaptive control logic. At this time, the adaptive control logic can mean a logic in which an adaptive filter value is updated by continuously inputting a reference signal that can change over time as an argument in the form of an open route.
소음 제어장치는 계산한 적응 필터 값을 기초로 구동 신호를 생성하여 가진기를 제어할 수 있다(820). 소음 제어장치와 작동 앰프 및 가진기 간에는 전기적으로 연결되어, 각종 신호를 주고 받을 수 있다.The noise control device can control the exciter by generating a driving signal based on the calculated adaptive filter value (820). The noise control device, the operating amplifier, and the exciter are electrically connected to each other, so that various signals can be sent and received.
소음 제어장치는 구동 신호를 소음 제어 시스템의 작동 앰프에 전달할 수 있다. 그러면, 작동 앰프는 구동 신호에 따라 증폭된 구동 전압을 소음 제어 시스템의 가진기에 입력할 수 있다. 이에 따라, 가진기는 구동 전압에 따라 진동될 수 있으며, 이로 인해 케이스 또는 케이스 내부의 가진원의 진동이 상쇄되어 소음이 저감될 수 있다. 이하에서는 가상의 레퍼런스 신호를 생성하고, 이를 기초로 적응 필터 값을 계산하는 소음 제어 시스템의 동작 흐름에 대해 간단하게 설명하도록 한다.The noise control device can transmit a driving signal to the operating amplifier of the noise control system. Then, the operating amplifier can input a driving voltage amplified according to the driving signal to the exciter of the noise control system. Accordingly, the exciter can vibrate according to the driving voltage, and thus the vibration of the case or the exciter inside the case can be offset, so that noise can be reduced. Hereinafter, the operation flow of the noise control system that generates a virtual reference signal and calculates an adaptive filter value based on the virtual reference signal will be briefly described.
도 9는 도 8과 다른 실시예에 따른 소음 제어 시스템의 동작 흐름을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 9 is a drawing for explaining the operation flow of a noise control system according to a different embodiment from FIG. 8.
소음 제어 시스템 상에는 도 2에 도시된 바와 달리, 레퍼런스 센서가 생략될 수 있다. 이때, 소음 제어 시스템은 사전 측정을 통해 복수 개의 문제 주파수를 도출하고, 우선순위에 따라 복수 개의 문제 주파수를 분류한 다음, 우선순위에 따라 적어도 하나의 문제 주파수를 결정할 수 있다.In the noise control system, unlike that shown in Fig. 2, the reference sensor may be omitted. In this case, the noise control system may derive a plurality of problem frequencies through pre-measurement, classify the plurality of problem frequencies according to priority, and then determine at least one problem frequency according to priority.
도 9를 참조하면, 소음 제어 시스템의 소음 제어장치는 기 측정한 가진원의 진동에 따른 소음 신호의 주파수, 기 측정한 공장 내 소음 신호의 주파수, 및 가진원의 고유 주파수를 비교하여 복수 개의 문제 주파수 중에서 적어도 하나의 목표주파수를 결정할 수 있다(900).Referring to FIG. 9, the noise control device of the noise control system can compare the frequency of a noise signal according to the vibration of a previously measured source, the frequency of a previously measured noise signal in a factory, and the natural frequency of the source to determine at least one target frequency among a plurality of problem frequencies (900).
예를 들어, 소음 제어장치는 에러센서를 통해 가진원의 진동에 따른 소음 신호, 및 공장 내 소음 신호를 미리 수신할 수 있다. 그러면, 소음 제어장치는 미리 측정한 가진원의 진동에 따른 소음 신호, 및 공장 내 소음 신호 각각의 주파수를 분석하여 문제 주파수를 도출할 수 있다.For example, a noise control device can receive noise signals according to vibration of a source and noise signals within a factory in advance through an error sensor. Then, the noise control device can analyze the frequencies of each of the noise signals according to vibration of a source measured in advance and noise signals within a factory to derive a problem frequency.
또 다른 예로, 소음 제어장치는 모달 테스트를 통해 케이스의 고유 진동수를 미리 분석할 수 있다. 소음 제어 장치는 케이스의 고유 진동에 기초하여 문제 주파수를 도출할 수 있다.As another example, the noise control device can pre-analyze the natural frequency of the case through modal testing. The noise control device can derive the problem frequency based on the natural frequency of the case.
그러면, 소음 제어장치는 도출한 문제 주파수를 종합하여, 우선순위를 설정할 수 있다. 여기서, 목표 주파수는 소음 저감의 대상이 되는 주파수로써, 목표 주파수의 개수는 미리 설정될 수 있다.Then, the noise control device can set priorities by synthesizing the derived problem frequencies. Here, the target frequency is the frequency to be subject to noise reduction, and the number of target frequencies can be set in advance.
예를 들어, 소음 제어장치는 도출한 복수 개의 문제 주파수를 포함하는 목표 주파수 후보군을 생성할 수 있다. 이때, 소음 제어장치는 목표 주파수 후보군 내에 포함된 복수 개의 문제 주파수에 대해 우선순위를 설정하고, 우선순위에 따라 목표 주파수를 선택할 수 있다.For example, the noise control device can generate a target frequency candidate group including a plurality of derived problem frequencies. At this time, the noise control device can set priorities for the plurality of problem frequencies included in the target frequency candidate group and select a target frequency according to the priorities.
소음 제어장치는 기 설정된 기준에 따라 복수 개의 문제 주파수에 대해 우선순위를 설정할 수 있다.The noise control device can prioritize multiple problem frequencies based on preset criteria.
소음 제어장치는 가진원의 진동에 따른 소음 신호의 주파수, 및 공장 내 소음 신호의 주파수, 및 가진원의 고유 주파수를 비교하여 미리 설정된 주파수 범위 내로 근접한 주파수가 있는지 여부를 판단할 수 있다. 미리 설정된 주파수 범위 내로 근접한 주파수가 있는 것으로 판단되면, 소음 제어장치는 전술한 주파수를 1순위 문제 주파수로 결정할 수 있다.The noise control device can compare the frequency of the noise signal according to the vibration of the excitation source, the frequency of the noise signal in the factory, and the natural frequency of the excitation source to determine whether there is a frequency that is close to a preset frequency range. If it is determined that there is a frequency that is close to a preset frequency range, the noise control device can determine the aforementioned frequency as a first-priority problem frequency.
다음으로, 소음 제어장치는 가진원의 진동에 따른 소음 신호의 주파수, 및 공장 내 소음 신호의 주파수, 및 가진원의 고유 주파수 중에서 공장 내 소음 신호의 주파수를 2순위 문제 주파수로 결정할 수 있다. 또한, 소음 제어장치는 가진원의 고유 주파수를 3순위 문제 주파수로 결정할 수 있다.Next, the noise control device can determine the frequency of the noise signal within the factory as the second-order problem frequency among the frequency of the noise signal according to the vibration of the excitation source, the frequency of the noise signal within the factory, and the natural frequency of the excitation source. In addition, the noise control device can determine the natural frequency of the excitation source as the third-order problem frequency.
소음 제어장치는 복수 개의 문제 주파수 중에서 기 설정된 개수에 따라 우선순위 별로 목표 주파수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 목표 주파수의 개수가 N(N≥1)개로 기 설정된 경우, 소음 제어장치는 우선순위에 따라 N개의 문제 주파수만을 목표 주파수로 설정할 수 있다.The noise control device can determine target frequencies by priority according to a preset number of problem frequencies among multiple problem frequencies. For example, if the number of target frequencies is preset to N (N≥1), the noise control device can set only N problem frequencies as target frequencies according to priority.
소음 제어장치는 결정한 적어도 하나의 목표 주파수를 기초로 레퍼런스 신호를 생성할 수 있다(910). 예를 들어, 소음 제어장치는 적어도 하나의 목표 주파수를 기초로 조화함수로 구성된 레퍼런스 신호를 생성할 수 있다.The noise control device can generate a reference signal based on at least one target frequency determined (910). For example, the noise control device can generate a reference signal composed of a harmonic function based on at least one target frequency.
소음 제어장치는 레퍼런스 신호를 적응 제어로직 상의 인수로 입력하여 적응 필터 값을 계산하고, 계산한 필터 값을 기초로 구동 신호를 생성하여 가진기를 제어할 수 있다(920). 소음 제어장치와 작동 앰프 및 가진기 간에는 전기적으로 연결되어, 각종 신호를 주고 받을 수 있다.The noise control device can input a reference signal as an argument in the adaptive control logic, calculate an adaptive filter value, and generate a driving signal based on the calculated filter value to control the exciter (920). The noise control device, the operating amplifier, and the exciter are electrically connected to each other, so that various signals can be sent and received.
소음 제어장치는 구동 신호를 소음 제어 시스템의 작동 앰프에 전달할 수 있다. 그러면, 작동 앰프는 구동 신호에 따라 증폭된 구동 전압을 소음 제어 시스템의 가진기에 입력할 수 있다. 이에 따라, 가진기는 구동 전압에 따라 진동될 수 있으며, 이로 인해 케이스 또는 케이스 내부의 가진원의 진동이 상쇄되어 소음이 저감될 수 있다.The noise control device can transmit a driving signal to the operating amplifier of the noise control system. Then, the operating amplifier can input the amplified driving voltage according to the driving signal to the exciter of the noise control system. Accordingly, the exciter can vibrate according to the driving voltage, and thus the vibration of the exciter inside the case or the case can be offset, so that the noise can be reduced.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.The embodiments described in this specification and the configurations illustrated in the drawings are merely preferred examples of the disclosed invention, and there may be various modified examples that can replace the embodiments and drawings of this specification at the time of filing of the present application.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.In addition, the terminology used herein is for the purpose of describing embodiments, and is not intended to limit and/or restrict the disclosed invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "has" and the like are intended to specify that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification is present, but do not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", 제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Additionally, terms including ordinal numbers such as “first”, “second”, etc., used herein may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term “and/or” includes any combination of a plurality of related described items or any item among a plurality of related described items.
또한, 본 명세서 전체에서 사용되는 "~부(unit)", "~기", "~블록(block)", "~부재(member)", "~모듈(module)" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어를 의미할 수 있다. 그러나, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등은 접근할 수 있는 저장 매체에 저장되고 하나 또는 그 이상의 프로세서에 의하여 수행되는 구성일 수 있다.In addition, the terms "unit", "device", "block", "member", "module", etc. used throughout this specification can mean a unit that processes at least one function or operation. For example, it can mean software, hardware such as an FPGA or an ASIC. However, the terms "unit", "device", "block", "member", "module", etc. are not limited to software or hardware, and the terms "unit", "device", "block", "member", "module", etc. can be a configuration stored in an accessible storage medium and executed by one or more processors.
200: 가진기200: Gajingi
Claims (20)
상기 가진원의 진동에 따른 소음 신호의 주파수, 상기 공장 내 소음 신호의 주파수, 및 상기 가진원의 고유 주파수를 비교하여 복수 개의 문제 주파수 중에서 적어도 하나의 목표 주파수를 결정하고, 상기 결정한 적어도 하나의 목표 주파수를 기초로 레퍼런스 신호를 생성하는 레퍼런스 신호 생성부; 및
상기 생성한 레퍼런스 신호를 적응 제어로직 상의 인수로 입력하여 적응 필터 값을 계산하고, 상기 계산한 필터 값을 기초로 구동 신호를 생성하여 가진기를 제어하는 제어부;
를 포함하고,
상기 레퍼런스 신호 생성부는,
미리 설정된 주파수 범위 내로 근접한 주파수가 존재하면, 상기 미리 설정된 주파수 범위 내로 근접한 주파수를 1순위 문제 주파수로 결정하고, 상기 미리 설정된 주파수 범위를 벗어난 주파수 중에서, 상기 공장 내 소음 신호의 주파수를 2순위 문제 주파수로 결정하고, 상기 가진원의 고유 주파수를 3순위 문제 주파수로 결정하고, 상기 복수 개의 문제 주파수 중에서 우선순위에 따라 기 설정된 개수의 문제 주파수를 목표 주파수로 결정하는 소음 제어장치.A memory storing information about the frequency of noise signals due to vibration of a previously measured excitation source, the frequency of noise signals measured inside a factory, and the natural frequency of the excitation source;
A reference signal generation unit that compares the frequency of the noise signal according to the vibration of the above-mentioned source, the frequency of the noise signal within the factory, and the natural frequency of the above-mentioned source to determine at least one target frequency among a plurality of problem frequencies, and generates a reference signal based on the determined at least one target frequency; and
A control unit that calculates an adaptive filter value by inputting the above-mentioned generated reference signal as an argument in the adaptive control logic, and generates a driving signal based on the calculated filter value to control the exciter;
Including,
The above reference signal generation unit,
A noise control device that determines, if there is a frequency within a preset frequency range that is close to the preset frequency range, the frequency within the preset frequency range that is close to the preset frequency range as a first-priority problem frequency, determines the frequency of the noise signal within the factory as a second-priority problem frequency among the frequencies outside the preset frequency range, determines the natural frequency of the excitation source as a third-priority problem frequency, and determines a preset number of problem frequencies as a target frequency according to priority among the plurality of problem frequencies.
상기 제어부는, 상기 구동 신호를 작동 앰프에 전달하고,
상기 작동 앰프는, 상기 구동 신호를 기초로 상기 가진기에 구동 전압을 인가하는 소음 제어장치.In Article 6,
The above control unit transmits the driving signal to the operating amplifier,
The above operating amplifier is a noise control device that applies a driving voltage to the exciter based on the driving signal.
상기 가진원이 포함된 케이스의 일 면에는, 복수 개의 후보부착 위치가 마련되고,
상기 제어부는,
상기 복수 개의 후보 부착 위치 각각에 부착된 가진기 상에서의 소음 전달함수를 생성하고, 상기 소음전달 함수를 기초로 상기 복수 개의 부착 위치 후보군 중에서 적어도 하나의 위치를 부착 위치로 결정하는 소음 제어장치.In Article 6,
On one side of the case including the above-mentioned member, a plurality of candidate attachment locations are provided,
The above control unit,
A noise control device that generates a noise transfer function on an exciter attached to each of the plurality of candidate attachment locations, and determines at least one location among the plurality of attachment location candidates as an attachment location based on the noise transfer function.
상기 복수 개의 문제 주파수는,
기 설정된 문제 주파수 대역 내에서 결정되는 소음 제어장치.In Article 6,
The above multiple problem frequencies are,
A noise control device that determines the level within a preset problem frequency band.
상기 결정한 적어도 하나의 목표 주파수를 기초로 레퍼런스 신호를 생성하는 단계; 및
상기 생성한 레퍼런스 신호를 적응 제어로직 상의 인수로 입력하여 적응 필터 값을 계산하고, 상기 계산한 필터 값을 기초로 구동 신호를 생성하여 가진기를 제어하는 단계;
를 포함하고,
상기 결정하는 단계는,
미리 설정된 주파수 범위 내로 근접한 주파수가 존재하면, 상기 미리 설정된 주파수 범위 내로 근접한 주파수를 1순위 문제 주파수로 결정하고,
상기 미리 설정된 주파수 범위를 벗어난 주파수 중에서, 상기 공장 내 소음 신호의 주파수를 2순위 문제 주파수로 결정하고,
상기 가진원의 고유 주파수를 3순위 문제 주파수로 결정하고,
상기 복수 개의 문제 주파수 중에서 우선순위에 따라 기 설정된 개수의 문제 주파수를 목표 주파수로 결정하는 것을 포함하는 소음 제어장치의 제어방법.A step of comparing the frequency of a noise signal according to the vibration of a previously measured excitation source, the frequency of a previously measured noise signal in a factory, and the natural frequency of the excitation source to determine at least one target frequency among a plurality of problem frequencies;
A step of generating a reference signal based on at least one target frequency determined above; and
A step of calculating an adaptive filter value by inputting the above-mentioned generated reference signal as an argument in the adaptive control logic, and generating a driving signal based on the calculated filter value to control the exciter;
Including,
The above decision-making steps are:
If there is a frequency within the preset frequency range, the frequency within the preset frequency range is determined as the first-priority problem frequency.
Among the frequencies outside the above preset frequency range, the frequency of the noise signal within the factory is determined as the second-priority problem frequency,
The natural frequency of the above-mentioned source is determined as the third-order problem frequency,
A control method for a noise control device, comprising determining a preset number of problem frequencies as target frequencies according to priority from among the above-mentioned plurality of problem frequencies.
상기 제어하는 단계는,
상기 구동 신호를 통해 작동 앰프가 상기 가진기에 구동 전압을 인가되도록 제어하는 단계;
를 더 포함하는 소음 제어장치의 제어방법.In Article 16,
The above controlling step is,
A step of controlling the operating amplifier to apply a driving voltage to the exciter through the driving signal;
A method for controlling a noise control device further comprising:
상기 가진원이 포함된 케이스의 일 면에는, 복수 개의 후보부착 위치가 마련되고,
상기 제어하는 단계는,
상기 복수 개의 후보 부착 위치 각각에 부착된 가진기 상에서의 소음 전달함수를 생성하고, 상기 소음전달 함수를 기초로 상기 복수 개의 부착 위치 후보군 중에서 적어도 하나의 위치를 부착 위치로 결정하는 단계;
를 더 포함하는 소음 제어장치의 제어방법.In Article 16,
On one side of the case including the above-mentioned member, a plurality of candidate attachment locations are provided,
The above controlling step is,
A step of generating a noise transfer function on an exciter attached to each of the plurality of candidate attachment locations, and determining at least one location among the plurality of attachment location candidates as an attachment location based on the noise transfer function;
A method for controlling a noise control device further comprising:
상기 복수 개의 문제 주파수는,
기 설정된 문제 주파수 대역 내에서 결정되는 소음 제어장치의 제어방법.In Article 16,
The above multiple problem frequencies are,
A control method of a noise control device determined within a preset problem frequency band.
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KR1020160177718A KR102727548B1 (en) | 2016-12-23 | Noise control apparatus, and method of controlling thereof |
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KR1020160177718A KR102727548B1 (en) | 2016-12-23 | Noise control apparatus, and method of controlling thereof |
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