FR2983335B1 - METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING AN ACTIVE NOISE REDUCTION SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Le procédé s'applique à un véhicule (12) dans lequel un système de réduction active de bruit (15) comporte un ou plusieurs haut-parleurs (13) pour produire un ou des signaux de sorties sonores qui s'opposent au bruit et un ou plusieurs microphones (11) pour capter un ou des signaux de retour qui quantifient la réduction de bruit obtenue. Pour mettre en oeuvre le procédé, le véhicule (12) comprend un dispositif (23) de contrôle qui comporte des moyens de vérification de retour agencés pour établir un diagnostic de retour en analysant au moins un signal de retour (u ) en combinaison avec des moyens d'activation (24) et de neutralisation du système de réduction active de bruit (15) pilotés pour activer, respectivement désactiver le système de réduction active de bruit à la suite d'un diagnostic de retour positif, respectivement à la suite d'un diagnostic de retour négatif.The method is applicable to a vehicle (12) in which an active noise reduction system (15) has one or more speakers (13) for producing one or more noise-canceling output signals and a or a plurality of microphones (11) for receiving one or more feedback signals which quantify the noise reduction obtained. To carry out the method, the vehicle (12) comprises a control device (23) which comprises return verification means arranged to establish a return diagnosis by analyzing at least one return signal (u) in combination with activation means (24) and neutralization of the active noise reduction system (15) controlled to activate respectively disable the active noise reduction system following a diagnosis of positive feedback, respectively following a negative return diagnosis.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE CONTROLE D’UN SYSTEME DE REDUCTION ACTIVE DE BRUIT L’invention concerne un procédé pour traiter l’apparition d’un dysfonctionnement dans un système de réduction active de bruit (ANC pour Active Noise Control ou Cancelling en anglais).The invention relates to a method for treating the occurrence of a malfunction in an Active Noise Control (ANC) system.
Plus précisément, l’invention concerne un procédé de contrôle d’un système de réduction de bruit actif comme par exemple dans un habitacle comportant un ou plusieurs haut-parleurs pour produire un ou des signaux de sorties sonores qui s’opposent au bruit et un ou plusieurs microphones pour capter un ou des signaux de retour qui mesurent la réduction de bruit obtenue. L’invention concerne aussi un dispositif et un programme d’ordinateur pour mettre en œuvre ledit procédé.More specifically, the invention relates to a method for controlling an active noise reduction system, for example in a passenger compartment having one or more loudspeakers for producing one or more sound output signals that oppose noise and a or more microphones for capturing one or more feedback signals that measure the noise reduction achieved. The invention also relates to a device and a computer program for implementing said method.
La réduction active de bruit est un sujet ancien. Henri Coanda avait ainsi décrit en 1930 un procédé de protection contre les bruits dans son brevet FR722274 consistant à obtenir une zone de silence par interférence d’ondes sonores. L’idée était bonne mais pas si évidente à réaliser. Un peu plus tard en 1934, Paul Lueg se limitait dans son brevet US2043416 au cas simplifié d’une conduite dans laquelle il plaçait un haut-parleur en aval d’une source sonore avec un microphone placé entre la source et le haut-parleur pour capter le son à supprimer avant qu’il n’atteigne le haut-parleur.Active noise reduction is an old subject. Henri Coanda thus described in 1930 a method of protection against noise in his patent FR722274 consisting in obtaining a zone of silence by interference of sound waves. The idea was good but not so obvious to realize. A little later in 1934, Paul Lueg limited his patent US2043416 to the simplified case of a pipe in which he placed a speaker downstream of a sound source with a microphone placed between the source and the speaker for capture the sound to be removed before it reaches the speaker.
Malgré de nombreux développements scientifiques depuis cette époque, notamment dans le domaine du traitement du signal, l’usage de cette invention pourtant ancienne, peine à se démocratiser, en d’autres termes à devenir accessible à un large public. L’inconvénient est que, en dépit d’une forte maîtrise actuelle de la réduction du bruit sur le plan théorique, le moindre défaut ou événement imprévu sur le matériel ou sur l’environnement d’un dispositif de réduction d’ondes sonores par génération d’ondes judicieusement déphasées, a des conséquences contraires à l’effet souhaité, à savoir notamment celles d’ajouter l’énergie des ondes sonores déphasées à celles de la source au lieu de les retrancher, avec pour effet d’augmenter plutôt que de réduire le bruit.Despite numerous scientific developments since that time, particularly in the field of signal processing, the use of this invention, however old, struggles to become democratized, in other words to become accessible to a wide audience. The disadvantage is that, in spite of a strong current control of theoretical noise reduction, the slightest defect or unforeseen event on the equipment or the environment of a device for reducing sound waves per generation appropriately out of phase, has consequences contrary to the desired effect, namely those of adding the energy of the phase-shifted sound waves to those of the source instead of cutting them off, with the effect of increasing rather than reduce the noise.
Parmi les nombreuses tentatives depuis cette époque pour tenter de palier ces désagréments, on peut citer par exemple celle exposée dans le brevet US7340064 qui porte sur une surveillance de microphone pour arrêter la production des ondes sonores déphasées lorsque les signaux délivrés par le microphone conservent le même signe pendant une durée prédéterminée.Among the many attempts since then to try to overcome these inconveniences, there may be mentioned, for example, that disclosed in US Pat. No. 7,334,064, which relates to microphone monitoring to stop the production of phase-shifted sound waves when the signals delivered by the microphone retain the same sign for a predetermined duration.
Cette solution récente comme d’autres solutions connues, n’est pas suffisamment complète pour apporter entière satisfaction.This recent solution as other known solutions, is not comprehensive enough to provide complete satisfaction.
Pour remédier aux inconvénients de l’état antérieur de la technique, l’invention a pour objet un procédé de contrôle d’un système de réduction active de bruit, remarquable en ce qu’il comprend : - une étape d’activation du système de réduction active de bruit ; - une étape de vérification de retour qui établit un diagnostic de retour en analysant au moins un signal de retour et qui autorise une ré-exécution de l’étape d’activation à la suite d’un diagnostic de retour positif ; - une étape de neutralisation qui est exécutable à la suite d’un diagnostic de retour négatif et qui désactive le système de réduction active de bruit.In order to overcome the drawbacks of the prior art, the subject of the invention is a method of controlling an active noise reduction system, remarkable in that it comprises: a step of activating the system of noise reduction; active noise reduction; a return verification step which establishes a return diagnosis by analyzing at least one return signal and which allows a re-execution of the activation step following a positive feedback diagnosis; a neutralization step which is executable following a negative feedback diagnosis and which deactivates the active noise reduction system.
Particulièrement, l’étape de vérification de retour comprend une sous-étape de détection basse qui calcule un critère de retour opérant et qui rend négatif le diagnostic de retour lorsqu’au moins un signal de retour ne satisfait pas une valeur minimale du critère de retour opérant.In particular, the return verification step includes a low detection substep which calculates an operating return criterion and renders the return diagnosis negative when at least one return signal does not satisfy a minimum value of the return criterion. operating.
Plus particulièrement, le critère de retour opérant correspond à un cumul de variations du signal de retour sur un intervalle de temps donné.More particularly, the operating return criterion corresponds to a plurality of variations of the feedback signal over a given time interval.
Avantageusement, l’étape de vérification de retour comprend une sous-étape de détection haute qui rend négatif le diagnostic de retour lorsqu’au moins un signal de retour n’est pas inférieur à une valeur maximale en amplitude.Advantageously, the return verification step comprises a high detection sub-step which renders the return diagnosis negative when at least one feedback signal is not less than a maximum amplitude value.
De préférence, le procédé de contrôle comprend une étape de vérification de sortie qui établit un diagnostic de sortie en analysant au moins un signal de sortie, qui autorise une ré-exécution de l’étape à la suite d’un diagnostic de sortie positif et qui rend l’étape de neutralisation exécutable à la suite d’un diagnostic de sortie négatif de manière à désactiver alors le système de réduction de bruit actif.Preferably, the control method comprises an output verification step which establishes an output diagnostic by analyzing at least one output signal, which allows a re-execution of the step following a positive output diagnostic and which makes the neutralization step executable as a result of a negative output diagnostic so as to deactivate the active noise reduction system.
Particulièrement, l’étape de vérification de sortie comprend une sous-étape de détection haute qui rend négatif le diagnostic de sortie lorsqu’au moins un signal de sortie n’est pas inférieur à un seuil maximal en amplitude.Specifically, the output verification step includes a high detection substep that negates the output diagnostic when at least one output signal is not less than a maximum amplitude threshold.
Particulièrement aussi, l’étape de vérification de sortie comprend une sous-étape de limitation en amplitude du signal de sortie à un seuil maximal.Also particularly, the output verification step includes a substep of amplitude limiting of the output signal to a maximum threshold.
De manière particulièrement avantageuse, le procédé comprend une étape de modération qui autorise une ré-exécution de l’étape d’activation à la suite d’un diagnostic de sortie ou de retour négatif tant qu’il n’existe pas un nombre suffisant d’occurrence de diagnostic de sortie ou de retour négatif, et qui déclenche l’étape de neutralisation lorsqu’il existe un nombre suffisant d’occurrence de diagnostic de sortie ou de retour négatif.Particularly advantageously, the method comprises a moderation step which allows a re-execution of the activation step following a diagnosis of negative output or feedback until a sufficient number of an output diagnostic or negative feedback occurrence, which triggers the disabling step when there is a sufficient number of output diagnostic or negative feedback occurrences.
De préférence encore, le procédé de contrôle comprend une étape de surveillance d’état d’un environnement du système de réduction de bruit actif qui autorise l’activation du système de réduction de bruit actif uniquement lorsque ledit environnement est dans un état compatible avec ladite activation. L’invention a aussi pour objet un dispositif de contrôle d’un système de réduction active de bruit, notamment dans un habitacle, comportant un ou plusieurs haut-parleurs pour produire un ou des signaux de sorties sonores qui s’opposent au bruit et un ou plusieurs microphones pour capter un ou des signaux de retour qui quantifient la réduction de bruit obtenue. De manière remarquable, le dispositif de contrôle comprend : - des moyens de vérification de retour agencés pour établir un diagnostic de retour en analysant au moins un signal de retour ; et - des moyens d’activation et de neutralisation du système de réduction de bruit actif pilotés pour activer, respectivement désactiver le système de réduction de bruit actif à la suite d’un diagnostic de retour positif, respectivement à la suite d’un diagnostic de retour négatif.More preferably, the control method comprises a state monitoring step of an environment of the active noise reduction system that allows activation of the active noise reduction system only when said environment is in a state compatible with said activation. The invention also relates to a device for controlling an active noise reduction system, particularly in a cabin, comprising one or more loudspeakers for producing one or more sound output signals that oppose noise and a or more microphones for capturing one or more feedback signals that quantify the noise reduction obtained. Remarkably, the control device comprises: - return verification means arranged to establish a return diagnosis by analyzing at least one feedback signal; and activation and deactivation means of the activated noise reduction system for activating or respectively deactivating the active noise reduction system following a positive feedback diagnosis, respectively following a diagnosis of negative return.
Particulièrement, lesdits moyens de vérification de retour sont agencés pour calculer un critère de retour opérant et pour rendre négatif le diagnostic de retour lorsqu’au moins un signal de retour ne satisfait pas une valeur minimale du critère de retour opérant.In particular, said return verification means are arranged to calculate an operating return criterion and to make the return diagnosis negative when at least one return signal does not satisfy a minimum value of the operating return criterion.
Avantageusement, lesdits moyens de vérification de retour sont agencés pour rendre négatif le diagnostic de retour lorsqu’au moins un signal de retour n’est pas inférieur à une valeur maximale en amplitude. L’invention a encore pour objet un programme d’ordinateur, comprenant des moyens de code de programme pour effectuer tout ou partie des étapes du procédé qui fait l’objet de l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur, notamment sur un calculateur embarqué. L’invention a notamment pour objet un produit programme d’ordinateur, comprenant des moyens de code de programme, stockés sur un support lisible par un ordinateur, pour mettre en œuvre le procédé conforme à l’invention, lorsque ledit produit de programme fonctionne sur un ordinateur. L’invention a notamment pour objet un véhicule dans lequel un système de réduction de bruit actif dans un habitacle comporte un ou plusieurs haut-parleurs pour produire un ou des signaux de sorties sonores qui s’opposent au bruit et un ou plusieurs microphones pour capter un ou des signaux de retour qui quantifient la réduction de bruit obtenue, le véhicule comprenant un dispositif de contrôle selon l’invention. L’invention sera mieux comprise à l’aide d’exemples de réalisation d’un dispositif conforme à l’invention en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique d’un système sur lequel l’invention est appliquée ; la figure 2 montre des étapes de procédé conforme à l’invention ; les figures 3 et 4 sont des détails d’étapes du procédé conforme à l’invention ; les figures 5 à 7 sont des courbes comportementales obtenues dans certaines étapes du procédé.Advantageously, said return verification means are arranged to make the return diagnosis negative when at least one feedback signal is not less than a maximum amplitude value. The invention further relates to a computer program, comprising program code means for performing all or part of the steps of the method which is the subject of the invention, when said program works on a computer, in particular on a computer. embedded calculator. The invention particularly relates to a computer program product, comprising program code means, stored on a computer-readable medium, for implementing the method according to the invention, when said program product runs on a computer. The subject of the invention is in particular a vehicle in which an active noise reduction system in a passenger compartment comprises one or more loudspeakers for producing one or more noise-canceling output signals and one or more pickup microphones. one or more feedback signals which quantify the noise reduction obtained, the vehicle comprising a control device according to the invention. The invention will be better understood using exemplary embodiments of a device according to the invention with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a schematic view of a system on which the invention is applied; Figure 2 shows process steps according to the invention; Figures 3 and 4 are details of steps of the method according to the invention; Figures 5 to 7 are behavioral curves obtained in certain steps of the method.
La figure 1 montre un véhicule automobile référencé 12 qui comprend un système de réduction active de bruit (ANC) dont certains des éléments exposés ci-après sont représentés en dehors du véhicule 12 simplement pour en faciliter les explications.Figure 1 shows a motor vehicle referenced 12 which comprises an active noise reduction system (ANC) which some of the elements shown below are shown outside the vehicle 12 simply for ease of explanation.
Un ou plusieurs microphones 11, généralement trois, captent chacun un signal d’erreur Umic en un point de prestation prédéterminé du véhicule 12. Chaque point de prestation est prédéterminé pendant les phases de conception et d’essai d’un prototype de véhicule de manière à obtenir une réduction de bruit optimale au niveau des oreilles du conducteur et de préférence de chacun des occupants. Ainsi les microphones peuvent être placés au plus près de la tête du conducteur et de chaque occupant ou en des endroits du véhicule en corrélation géométrique avec des nœuds d’amplitude sonore du bruit au voisinage de la tête des occupants.One or more microphones 11, generally three, each picks up an Umic error signal at a predetermined delivery point of the vehicle 12. Each delivery point is predetermined during the design and testing phases of a vehicle prototype in such a manner. to achieve optimum noise reduction at the ears of the driver and preferably each occupant. Thus the microphones can be placed closer to the driver's head and each occupant or at locations of the vehicle geometrically correlated with noise amplitude nodes of noise in the vicinity of the occupants' heads.
Un ou plusieurs caissons ou haut-parleurs 13 dont le nombre varie généralement entre quatre et cinq, reçoivent des signaux de commande uhp d’un dispositif électronique 14 représenté en pointillés.One or more boxes or speakers 13 whose number generally varies between four and five, receive uhp control signals from an electronic device 14 shown in dashed lines.
Le dispositif électronique 14 comprend une carte électronique 15 qui héberge un algorithme ANC de réduction active de bruit, un appareil audio 16, par exemple de radio, qui peut comprendre aussi indépendamment des fonctions multimédia et/ou de navigation et un mixeur 17. L’algorithme hébergé par la carte électronique 15 génère un signal uc destiné à chaque haut parleur 13 pour réduire, voire supprimer le bruit dans l’habitacle 20 du véhicule 12. Le bruit que l’on cherche à supprimer est un bruit à fréquence ou à spectre de fréquences déterminé par un régime de rotation RPM mesurable ou calculable d’un organe du véhicule comme par exemple mais non nécessairement d’un groupe moto propulseur 21. Des sons provenant d’autres sources comme par exemple de la bande de roulement des roues 22 sur la chaussée ou d’un appareil d’émission sonore, pourraient alors aussi être réduits ou supprimés à condition d’être émis à la même fréquence ou à l’une ou plusieurs fréquences du spectre contrôlé. L’appareil audio 16 génère un signal ur destiné à un ou plusieurs des haut parleurs 13 pour générer du son dans l’habitacle 20 du véhicule 12, par exemple celui d’une émission radio, la musique d’un support multimédia ou des messages sonores de navigation, d’état de fonctionnement du véhicule ou de télécommunication.The electronic device 14 comprises an electronic card 15 which houses an ANC algorithm for active noise reduction, an audio device 16, for example radio, which can also independently include multimedia and / or navigation functions and a mixer 17. The algorithm hosted by the electronic card 15 generates a signal uc for each speaker 13 to reduce or eliminate the noise in the cabin 20 of the vehicle 12. The noise that is to be suppressed is a noise frequency or spectrum of frequencies determined by a measurable or calculable RPM rotation of a vehicle member such as for example but not necessarily of a power train 21. Sounds coming from other sources such as for example the tread of the wheels 22 on the roadway or a sound emission device, could then also be reduced or eliminated provided that they are transmitted at the same frequency or at the same time. One or more frequencies of the controlled spectrum. The audio device 16 generates a signal ur for one or more of the speakers 13 to generate sound in the passenger compartment 20 of the vehicle 12, for example that of a radio broadcast, the music of a multimedia support or messages sound navigation, vehicle operating status or telecommunication.
La carte électronique 15 et l’appareil audio 16 peuvent être contenus dans un même boîtier du dispositif électronique 14 ou dans des boîtiers séparés. L’algorithme ANC peut aussi être hébergé dans un ordinateur de bord partagé avec l’appareil audio 16 sous forme d’un ou plusieurs programmes exécutables par l’ordinateur de bord.The electronic card 15 and the audio device 16 may be contained in the same housing of the electronic device 14 or in separate boxes. The ANC algorithm can also be hosted in an on-board computer shared with the audio device 16 in the form of one or more programs executable by the on-board computer.
Le mixeur 17 génère des signaux uhp qui résultent des signaux uc et ur pour être acheminés chacun jusqu’à celui des haut-parleurs 13 auquel sont destinés les signaux uc et ur respectivement combinés deux à deux.The mixer 17 generates uhp signals which result from the signals uc and ur to be routed each to that of the speakers 13 which are intended uc signals and ur respectively combined two by two.
La carte électronique 15 est connectée à un bus 18 de multiplexage de signaux du véhicule, par exemple un bus CAN (acronyme anglais de Controller Area Network), pour y lire en temps réel différentes informations sur l’état du véhicule comprenant notamment le régime moteur RPM (acronyme anglais de Révolutions Per Minute) exprimé en tours par minutes. Ces informations peuvent aussi être reçues en mode filaire de point à point. L’avantage du bus 18 de multiplexage est de rendre accessible à l’algorithme ANC des informations en temps réel sur de nombreux autres états du véhicule comme par exemple l’état d’ouverture d’une porte ou d’une vitre ou encore l’état de marche du moteur. L’avantage de l’ordinateur de bord pour réaliser les fonctions de la carte électronique 15 est de procurer une grande souplesse d’exploitation évolutive des états disponibles sur le bus 18.The electronic card 15 is connected to a vehicle signal multiplexing bus 18, for example a CAN (Controller Area Network) bus, in order to read in real time various information on the state of the vehicle comprising in particular the engine speed. RPM (acronym for Revolutions Per Minute) expressed in revolutions per minute. This information can also be received wireline from point to point. The advantage of the multiplexing bus 18 is to make accessible to the ANC algorithm real time information on many other states of the vehicle such as the opening state of a door or window or the engine running condition. The advantage of the on-board computer for carrying out the functions of the electronic card 15 is to provide a great flexibility in the progressive operation of the states available on the bus 18.
La carte électronique 15 ou l’ordinateur de bord reçoit aussi une tension Va d’alimentation électrique des composants électroniques à partir d’une batterie 19 du véhicule 12. L’algorithme ANC utilise de manière connue par ailleurs, les connaissances théoriques et pratiques en matière de réduction active de bruit sans qu’il soit nécessaire ici d’en exposer tous les détails.The electronic card 15 or the on-board computer also receives a supply voltage Va of the electronic components from a battery 19 of the vehicle 12. The ANC algorithm uses, in a manner known in the other way, the theoretical and practical knowledge of active noise reduction material without the need here to expose all the details.
On rappelle simplement qu’il existe essentiellement actuellement deux types d’algorithmes ANC de réduction active du bruit, les algorithmes à action prédictive (feedforward en anglais) et les algorithmes à action rétroactive (feedback en anglais), généralement nommés à boucle de contre-réaction.It is simply recalled that currently there are essentially two types of ANC algorithms for active noise reduction, feedforward algorithms and feedback-based algorithms, usually referred to as feedback loops. reaction.
Comme par exemple exposé en français dans l’article d’Emmanuel Friot « Une introduction au contrôle acoustique actif » du 6 octobre 2005, notamment aux pages 16 à 21 et 38 à 41, ou exposé en anglais dans l’article de S.J. Elliot « A review of Active Noise and Vibration Control in Road Vehicles » de décembre 2008, notamment aux pages 12 à 14, l’action prédictive consiste principalement à asservir un son de haut-parleur sur une référence de bruit, mesurée par un premier micro ou estimé en fonction par exemple d’un régime moteur. Un deuxième micro est utilisé pour adapter en temps réel la fonction de transfert de l’asservissement de façon à obtenir une annulation du bruit mesuré par le deuxième micro.As for example in French in the article by Emmanuel Friot "An introduction to active acoustic control" of October 6, 2005, especially on pages 16 to 21 and 38 to 41, or exposed in English in the article by SJ Elliot " December 2008, especially on pages 12 to 14, the predictive action consists mainly of enslaving a loudspeaker sound to a noise reference, measured by a first microphone or estimated depending for example on a motor speed. A second microphone is used to adapt in real time the transfer function of the servo so as to obtain a noise cancellation measured by the second microphone.
Comme par exemple exposé dans la demande internationale de brevet W02010136661, l’action rétroactive consiste principalement à asservir un son de haut-parleur sur une erreur par rapport à une référence nulle, telle qu’elle est mesurée par un micro. Une fréquence favorisée de bruit est utilisée pour adapter la fonction de transfert de l’asservissement de façon à obtenir une annulation de l’erreur à ladite fréquence favorisée. L’adaptation de la fonction de transfert est modifiable de façon à suivre les modifications de la fréquence privilégiée qui peut évoluer, par exemple en fonction du régime de rotation du moteur. L’invention est utilisable tant pour les algorithmes à action prédictive, à action rétroactive que pour tout autre type d’algorithmes ANC de réduction active du bruit, notamment en réalisant un puits sonore à une fréquence de bruit qui résulte du régime de rotation du moteur. Néanmoins, un algorithme de type à action rétroactive est préféré. Les inventeurs ont noté que les algorithmes à action prédictive nécessitent de constamment adapter la fonction de transfert à toute variation mesurée par le deuxième microphone. Or ces adaptations nécessitent des calculs qui sont lourds à effectuer en temps réel. Les inventeurs ont noté que, par contre, les algorithmes à action rétroactive ne nécessitent pas de constamment adapter la fonction de transfert à toute variation mesurée par le microphone qui agit de manière classique en rétroaction à fonction de transfert donnée dans une boucle de régulation fermée. Les inventeurs ont ainsi trouvé avantageux d’adapter la fonction de transfert à une fréquence favorisé qui correspond par exemple à la fréquence fondamentale ou à la l’harmonique de rang deux du bruit généré par le moteur. Il est alors possible de pré calculer des paramètres d’adaptation de la fonction de transfert pour une suite de fréquences favorisées et de rapidement sélectionner ensuite en exploitation l’adaptation de la fonction de transfert qui correspond à la fréquence favorisée en fonction de la vitesse de rotation du moteur constatée en temps réel.As for example stated in the international patent application WO2010136661, the retroactive action consists mainly in slaving a loudspeaker sound on an error with respect to a zero reference, as measured by a microphone. A favored noise frequency is used to adapt the transfer function of the servocontrol so as to obtain cancellation of the error at said favored frequency. The adaptation of the transfer function is modifiable so as to follow the changes in the preferred frequency that can change, for example depending on the rotational speed of the engine. The invention can be used for both the predictive and retroactive action algorithms and for any other type of ANC algorithms for active noise reduction, notably by producing a sound well at a noise frequency that results from the engine rotation speed. . Nevertheless, a retroactive action type algorithm is preferred. The inventors have noted that the predictive algorithm requires constantly adapting the transfer function to any variation measured by the second microphone. But these adaptations require calculations that are heavy to perform in real time. The inventors have noted that, on the other hand, retroactive algorithms do not require the transfer function to be constantly adapted to any variation measured by the microphone which conventionally acts as a feedback function with a given transfer function in a closed control loop. The inventors have thus found it advantageous to adapt the transfer function to a favored frequency which corresponds, for example, to the fundamental frequency or to the second harmonic of the noise generated by the motor. It is then possible to pre-calculate adaptation parameters of the transfer function for a series of favored frequencies and then quickly select in operation the adaptation of the transfer function which corresponds to the frequency favored as a function of the speed of transmission. motor rotation observed in real time.
La fonction de transfert fait intervenir une ou plusieurs fonctions de réponse en fréquence entre le ou les signaux uhp envoyé sur les haut-parleurs 13 et le ou les signaux Umic-o mesurés sur les microphones d’erreur 11.The transfer function involves one or more frequency response functions between the uhp signal (s) sent on the loudspeakers 13 and the Umic-o signal (s) measured on the error microphones 11.
Il est possible d’évaluer une fonction de réponse en fréquence à une valeur FRF(f) en fonction d’une fréquence f en envoyant un signal UHp(f) au ou à l’un des haut-parleurs 13 en absence de bruit et en récoltant le signal Umicro(f) de chaque microphone 13, au moyen de la formule : FRF(f) = umicro(f) / uhp(î)It is possible to evaluate a frequency response function at a value FRF (f) as a function of a frequency f by sending a signal UHp (f) to or to one of the loudspeakers 13 in the absence of noise and by collecting the Umicro signal (f) from each microphone 13, using the formula: FRF (f) = umicro (f) / uhp (1)
Les fonctions de réponse en fréquence dépendent du système de restitution audio comprenant enceintes et haut-parleurs 13, de la cavité acoustique formée par l’habitacle 20 du véhicule 12 et du ou des microphones d’erreur 13 dont notamment la sensibilité.The frequency response functions depend on the audio reproduction system comprising speakers and loudspeakers 13, the acoustic cavity formed by the passenger compartment 20 of the vehicle 12 and the error microphone or microphones 13 including the sensitivity.
On remarquera que le dispositif électronique 14 représenté en figure 1, comprend un dispositif 23 de contrôle du système de réduction active de bruit, notamment de la carte électronique 15.It will be noted that the electronic device 14 represented in FIG. 1 comprises a device 23 for controlling the active noise reduction system, in particular the electronic card 15.
Le dispositif 23 comprend d’une part un ou plusieurs coupleurs de sortie pour transmettre au mixeur 17 un ou plusieurs signaux de sorties sonores ue à destination du ou des haut-parleurs 13 pour s’opposer au bruit dans l’habitacle 20.The device 23 comprises on the one hand one or more output couplers for transmitting to the mixer 17 one or more sound output signals ue to the speaker or speakers 13 to oppose the noise in the passenger compartment 20.
Le dispositif 23 comprend d’autre part un ou plusieurs coupleurs d’entrée connectés au ou aux microphones 11 pour capter un ou des signaux de retour en vue de leur transmission à l’algorithme ANC, par exemple hébergé sur la carte électronique 15 pour quantifier la réduction de bruit obtenue. Le dispositif 23 peut comprendre aussi un coupleur d’entrée connecté à la batterie 19 pour en observer le niveau de tension et un ou plusieurs coupleurs d’entrée connectés au bus 18 pour y lire le régime moteur RPM et différents états du véhicule 12 relatifs par exemple à l’ouverture des portes ou des vitres, à la charge du véhicule en accélération, en décélération, en montée ou en descente.The device 23 further comprises one or more input couplers connected to the microphone or microphones 11 for receiving one or more feedback signals for transmission to the ANC algorithm, for example hosted on the electronic card 15 to quantify the reduction of noise obtained. The device 23 may also include an input coupler connected to the battery 19 to observe the voltage level and one or more input couplers connected to the bus 18 to read the engine speed RPM and different states of the vehicle 12 relative to example when opening the doors or windows, the vehicle load acceleration, deceleration, uphill or downhill.
Des moyens de vérification de retour sont agencés dans le dispositif 23 pour établir un diagnostic de retour en analysant au moins un signal de retour Umic-Return verification means are arranged in the device 23 to establish a return diagnosis by analyzing at least one Umic- back signal.
Les moyens de vérification de retour peuvent effectuer plusieurs analyses du signal de retour.The return verification means may perform several analyzes of the return signal.
Une première analyse possible consiste à calculer un critère Cl de retour opérant, en d’autres termes de retour non nul propre à P utilisation des opérations effectuées par l’algorithme ANC. L’existence d’un signal de retour qui ne satisfait pas une valeur minimale du critère C1 de retour opérant rend alors le diagnostic de retour négatif.A first possible analysis consists in calculating an operating return criterion C1, in other words non-zero return specific to the use of the operations performed by the algorithm ANC. The existence of a return signal which does not satisfy a minimum value of the operating feedback criterion C1 then renders the diagnosis of feedback negative.
Une deuxième analyse possible consiste à comparer chaque signal de retour Umic à une valeur maximale en amplitude de sorte que le diagnostic de retour est rendu négatif dès qu’un signal de retour UmiC n’est pas inférieur à cette valeur maximale.A second possible analysis consists in comparing each Umic return signal with a maximum amplitude value so that the return diagnosis is made negative as soon as a UmiC feedback signal is not lower than this maximum value.
Des moyens de vérification de commande sont agencés dans le dispositif 23 pour établir un diagnostic de sortie en analysant tout ou partie des signaux uc en sortie de l’algorithme ANC, destinés chacun à l’un des haut-parleurs 13.Control verification means are arranged in the device 23 to establish an output diagnosis by analyzing all or part of the uc signals output from the ANC algorithm, each intended for one of the loudspeakers 13.
Ici encore, les moyens de vérification de commande peuvent effectuer plusieurs analyses du signal de sortie au moyen de tests.Here again, the control verification means can perform several analyzes of the output signal by means of tests.
Un premier test consiste à vérifier que l’amplitude du signal uc de commande de chacun des haut-parleurs 13, ne dépasse pas une valeur seuil. La valeur seuil est différente pour chacun des haut-parleurs car les signaux de commande envoyés à chacun des haut-parleurs sont différents. D’autre part la valeur seuil dépend de la fréquence de contrôle associée à une ou plusieurs harmoniques, notamment à l’harmonique 2 du régime moteur. Cette valeur seuil est tabulée et renseignée par le constructeur au moment de la fabrication du véhicule. Le signal de commande envoyé aux haut-parleurs est un signal de type sinusoïdal ou une composition de signaux périodiques dans une bande de fréquences prédéterminée. Le test consiste à vérifier, à un régime moteur donné, que le maximum de ce signal de commande ne dépasse jamais une valeur seuil, donnée dans la table. Si le signal a une valeur qui dépasse la valeur seuil, alors dans ce cas, l’amplitude du signal est remplacée par cette valeur seuil de façon à en limiter l’amplitude. Cette opération garantit que l’amplitude du signal émis par les haut-parleurs ne dépasse jamais un certain seuil.A first test consists in verifying that the amplitude of the control signal uc of each of the loudspeakers 13 does not exceed a threshold value. The threshold value is different for each of the loudspeakers because the control signals sent to each of the loudspeakers are different. On the other hand, the threshold value depends on the control frequency associated with one or more harmonics, in particular with the harmonic 2 of the engine speed. This threshold value is tabulated and entered by the manufacturer at the time of manufacture of the vehicle. The control signal sent to the loudspeakers is a sinusoidal type signal or a periodic signal composition in a predetermined frequency band. The test consists in verifying, at a given engine speed, that the maximum of this control signal never exceeds a threshold value given in the table. If the signal has a value that exceeds the threshold value, then in this case, the amplitude of the signal is replaced by this threshold value so as to limit the amplitude. This operation ensures that the amplitude of the signal emitted by the loudspeakers never exceeds a certain threshold.
Le dispositif 23 envoie ainsi au mixeur 17 un signal contrôlé ue associé à chaque signal de commande uc de sorte que l’amplitude du signal ue est égale à l’amplitude du signal uc tant que l’amplitude du signal uc est inférieure à la valeur seuil et qui est égale à la valeur seuil lorsque l’amplitude du signal uc est supérieure ou égale à la valeur seuil. D’autres tests peuvent être envisagés pour compléter le système de détection de la défaillance, par exemple un test sur la fréquence et un test sur la phase entre les signaux. Il n’est pas absolument nécessaire de mettre en œuvre ces autres tests car le système a montré un comportement satisfaisant dans un grand nombre de situations lors d’essais réalisés dans le cadre de la mise au point de l’invention.The device 23 thus sends the mixer 17 a controlled signal ue associated with each control signal uc so that the amplitude of the signal ue is equal to the amplitude of the signal uc as long as the amplitude of the signal uc is less than the value threshold and which is equal to the threshold value when the amplitude of the signal uc is greater than or equal to the threshold value. Other tests may be considered to complete the failure detection system, for example a frequency test and a phase test between the signals. It is not absolutely necessary to implement these other tests because the system has shown satisfactory behavior in a large number of situations during tests carried out as part of the development of the invention.
En ce qui concerne la détection d’une défaillance sur la fréquence, le test suivant peut être imaginé et facilement mis en œuvre. Le signal de commande envoyé aux haut-parleurs est un signal de type sinusoïdal dont la fréquence doit être identique à celle du contrôle relatif à l’harmonique 2 du régime moteur. Il s’agit alors de vérifier que les deux signaux ont bien la même fréquence. Un moyen de le réaliser est de calculer un coefficient d’inter corrélation temporel Cup entre le signal u(xî, t) de commande du haut-parleur xi à l’instant t et le signal sinusoïdal p(xi, t+τ) qui a une fréquence identique à la fréquence de contrôle à l’instant t+τ, représenté par l’expression suivante :With regard to the detection of a failure on the frequency, the following test can be imagined and easily implemented. The control signal sent to the loudspeakers is a sinusoidal type signal whose frequency must be identical to that of the control relative to the harmonic 2 of the engine speed. It is then a question of verifying that the two signals have the same frequency. One way of realizing it is to calculate a time inter-correlation coefficient Cup between the control signal u (x1, t) of the loudspeaker xi at time t and the sinusoidal signal p (xi, t + τ) which has a frequency identical to the control frequency at time t + τ, represented by the following expression:
où E[] est l’opérateur d’espérance mathématique.where E [] is the mathematical expectation operator.
La détection d’une défaillance sur la phase entre les signaux, est plus délicate car elle relève essentiellement de l’algorithme ANC.The detection of a failure on the phase between the signals is more delicate because it is essentially the ANC algorithm.
Plus précisément, le dispositif 23 comprend des moyens 24 d’activation et de neutralisation du système de réduction active de bruit, comprenant par exemple la carte électronique 15. Les moyens 24 sont pilotés d’une part pour activer le système de réduction active de bruit à la suite d’un diagnostic de retour positif. Les moyens 24 sont pilotés d’autre part pour désactiver le système de réduction active de bruit à la suite d’un diagnostic de retour négatif.More specifically, the device 23 comprises means 24 for activating and neutralizing the active noise reduction system, comprising, for example, the electronic card 15. The means 24 are driven firstly to activate the active noise reduction system. following a positive return diagnosis. The means 24 are controlled on the other hand to deactivate the active noise reduction system following a negative feedback diagnosis.
Le dispositif 23 de contrôle du système de réduction active de bruit peut être réalisé au moyen d’un circuit électronique de type FPGA (acronyme de Field-programmable gâte array en anglais pour réseau de portes programmables), ASICThe device 23 for controlling the active noise reduction system may be implemented by means of an FPGA-type electronic circuit (acronym for Field-programmable gate array in English for programmable gate array), ASIC
(acronyme de l'anglais Application-Spécifie Integrated Circuit pour « circuit intégré propre à une application ») ou autre.(acronym for English Application-Specifies Integrated Circuit for "Application Specific Integrated Circuit") or other.
Avantageusement, le dispositif 23 est réalisé en utilisant les ressources de l’ordinateur de bord ou d’un ordinateur multimédia du véhicule en partage avec l’algorithme ANC, la radio et le mixeur.Advantageously, the device 23 is made using the resources of the on-board computer or a multimedia computer of the vehicle shared with the ANC algorithm, the radio and the mixer.
La mémoire de l’ordinateur utilisé contient alors un programme d’ordinateur, comprenant des moyens de code de programme pour effectuer la totalité des étapes du procédé exposé ci-après, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.The memory of the computer used then contains a computer program, comprising program code means for performing all of the steps of the method set out below, when said program is running on a computer.
Le programme peut ainsi être chargé sur l’ordinateur en usine sous forme d’un produit programme d’ordinateur, comprenant des moyens de code de programme, stockés sur un support lisible par un ordinateur, pour mettre en œuvre le procédé exposé ci-après, lorsque le produit de programme fonctionne sur un ordinateur.The program can thus be loaded on the computer at the factory in the form of a computer program product, comprising program code means, stored on a computer-readable medium, for implementing the method set out below. , when the program product is running on a computer.
Un exemple de procédé conforme à l’invention est maintenant exposé en référence à la figure 2.An exemplary method according to the invention is now explained with reference to FIG.
Dans un premier temps, on documente un arbre de défaillance du système de contrôle actif de bruit (ANC) afin de déterminer les différentes causes possibles de défaillance. Sur la base de cette analyse, on établit une procédure d’autodiagnostic, décomposée de préférence en trois niveaux de diagnostic : - Niveau 1 : limitation de l’amplitude des signaux de commande envoyés aux haut-parleurs. - Niveau 2 : utilisation d’informations provenant de l’environnement extérieur au système ANC.First, a failure tree of the Active Noise Control System (ANC) is documented to determine the various possible causes of failure. On the basis of this analysis, a self-diagnosis procedure is established, preferably broken down into three levels of diagnosis: - Level 1: limitation of the amplitude of the control signals sent to the loudspeakers. - Level 2: use of information from the external environment to the ANC system.
Niveau 3 : détection à posteriori basée sur des tests sur les signaux ANC de sortie et d’entrée, notamment de retour.Level 3: A posteriori detection based on tests on the ANC signals of exit and entry, in particular of return.
Le procédé démarre dans une étape 100 lorsque le système de réduction active de bruit, mis sous tension, reçoit une tension Va positive de la batterie 19. L’étape 100 enclenche une étape 101 qui consiste à vérifier différents états du véhicules qui permettent ou non d’activer l’algorithme ANC dans les conditions pour lesquelles il est prévu.The process starts in a step 100 when the active noise reduction system, powered up, receives a positive voltage Va of the battery 19. The step 100 triggers a step 101 which consists of checking different states of the vehicle that allow or not to activate the ANC algorithm under the conditions for which it is intended.
Les états peuvent être binaires comme par exemple à titre purement illustratif et non exhaustif, porte ouverte ou fermée, vitre close ou baissée, moteur démarré ou arrêté.The states can be binary as for example purely illustrative and non-exhaustive, door open or closed, glass closed or lowered, engine started or stopped.
On comprendra au vu des rappels donnés ci-dessus sur les algorithmes à action prédictive et à contre-réaction que l’efficacité de l’algorithme ANC est conditionnée par un accord bien ajusté des fonctions de réponse fréquentielle FRF dans l’habitacle du véhicule. Ces fonctions de réponse fréquentielle sont perturbées par toute modification de l’espace de l’habitacle, notamment les modifications qui résultent d’une ouverture sur l’extérieur. Il est considéré en conséquence dans l’étape 101 qu’un état correct (OK en abrégé) des ouvrants du véhicule correspond à une situation close de l’habitacle du véhicule.It will be understood from the recalls given above on the predictive and counter-reaction algorithms that the effectiveness of the ANC algorithm is conditioned by a well-tuned agreement of FRF frequency response functions in the passenger compartment of the vehicle. These frequency response functions are disturbed by any modification of the cabin space, including the changes that result from an opening on the outside. It is therefore considered in step 101 that a correct state (OK abbreviated) of the opening of the vehicle corresponds to a closed position of the passenger compartment of the vehicle.
Nous avons vu aussi ci-dessus que le bruit que l’on cherche à supprimer est un bruit à fréquence ou à spectre de fréquences déterminé par un régime de rotation RPM mesurable ou calculable d’un organe du véhicule, notamment du groupe moto propulseur 21. On comprendra qu’il est difficile de s’accorder sur une fréquence nulle en absence de rotation du moteur. Il est considéré en conséquence dans l’étape 101 qu’un état correct (OK en abrégé) du régime moteur correspond à une valeur RPM supérieure à une limite basse positive.We have also seen above that the noise that is to be suppressed is a frequency or frequency spectrum noise determined by a measurable or calculable RPM rotation of a vehicle member, in particular of the power train 21 It will be understood that it is difficult to agree on a zero frequency in the absence of rotation of the motor. It is therefore considered in step 101 that a correct state (abbreviated OK) of the engine speed corresponds to an RPM value greater than a positive lower limit.
Les états peuvent aussi être quantifiés sur une échelle continue ou discrète lorsqu’ils sont relatifs à une température dans l’habitacle ou à un taux d’occupation du véhicule.The states can also be quantified on a continuous or discrete scale when they relate to a temperature in the passenger compartment or to a vehicle occupancy rate.
Pour détecter si un état est correct ou non, sa valeur est lue sur le bus de communication du véhicule. Une variable de diagnostic Diag(E) est mise à 1 lorsque tous les états E du véhicule nécessaires à un bon fonctionnement de l’algorithme ANC sont corrects. La variable Diag(E) est mise à zéro dès qu’un état E n’est pas correct.To detect whether a state is correct or not, its value is read on the vehicle communication bus. A diagnostic variable Diag (E) is set when all the states E of the vehicle necessary for proper operation of the algorithm ANC are correct. The variable Diag (E) is set to zero as soon as a state E is not correct.
Une étape 103 est enclenchée si tous les états sont détectés corrects dans l’étape 101 et une étape 102 est enclenchée dans le cas contraire, en d’autres termes si au moins un état est détecté incorrect. L’étape 102 consiste à bloquer toute activation de l’algorithme ANC, en d’autres termes à ne pas activer ou à désactiver l’algorithme ANC. L’étape 102 reboucle sur l’étape 101 de façon à pouvoir enclencher l’étape 103 dès que tous les états sont détectés corrects dans l’étape 101. L’étape 103 consiste à permettre l’activation de l’algorithme ANC, en d’autres termes à activer ou à maintenir l’activation de l’algorithme ANC.A step 103 is triggered if all states are detected correct in step 101 and a step 102 is turned on otherwise, in other words if at least one state is detected incorrectly. Step 102 is to block any activation of the ANC algorithm, in other words not to enable or disable the ANC algorithm. Step 102 loops back to step 101 so that step 103 can be started as soon as all states are detected correct in step 101. Step 103 is to enable activation of the ANC algorithm other terms to activate or maintain the activation of the ANC algorithm.
Une étape 110 de vérification de sortie et une étape 130 de vérification de retours sont enclenchées à partir de l’étape 103. L’étape 110 consiste à établir un diagnostic de sortie en analysant au moins un signal de sortie, notamment en vérifiant que les signaux uc destinés chacun à un haut parleur 13 sont conformes à des critères préétablis d’amplitude, de fréquence et/ou de phase pour supprimer le bruit dans l’habitacle 20 du véhicule 12.An output verification step 110 and a return verification step 130 are started from step 103. Step 110 consists in establishing an exit diagnostic by analyzing at least one output signal, in particular by verifying that the uc signals each for a loudspeaker 13 conform to pre-established amplitude, frequency and / or phase criteria for suppressing the noise in the passenger compartment 20 of the vehicle 12.
Un exemple d’étape 110 conforme à l’invention, est décrit plus en détails en référence à la figure 4.An example of step 110 according to the invention is described in more detail with reference to FIG. 4.
Dans l’étape 110, une sous-étape 111 est enclenchée de manière cyclique tant que l’algorithme ANC est activé, par exemple à titre purement illustratif et non limitatif à la suite de chaque enclenchement de l’étape 103. Dans la sous-étape 111, un indice j est initialisé à zéro pour désigner le premier haut-parleur 13 d’une liste contenant une quantité Qhp de haut-parleurs 13.In step 110, a sub-step 111 is cyclically engaged as long as the ANC algorithm is activated, for example purely illustrative and nonlimiting after each activation of step 103. In the sub-step step 111, an index j is initialized to zero to designate the first speaker 13 of a list containing a quantity Qhp of loudspeakers 13.
Pour chaque cycle d’exécution de la sous-étape 111, une sous-étape 112 est réitérée autant de fois qu’il existe de haut-parleurs contrôlés, en d’autres termes la sous-étape 112 est exécutée pour vérifier l’ensemble des signaux de sortie d’indice j, j variant de zéro à Qhp-1· Un cycle d’exécution correspond typiquement mais non nécessairement à une période d’échantillonnage sur les entrées ou à un quantième de la fréquence fondamentale du bruit à annuler.For each execution cycle of substep 111, a substep 112 is repeated as many times as there are monitored speakers, in other words substep 112 is executed to verify the set. output signals of index j, j ranging from zero to Qhp-1 · A run cycle typically, but not necessarily, corresponds to a sampling period on the inputs or to a date of the fundamental frequency of the noise to be canceled.
La vérification d’un signal de sortie dans la sous-étape 112 telle qu’elle est illustrée sur la figure 4, consiste à assurer que l’amplitude |uc(j)l du signal de commande du haut-parleur 13 d’indice j, est inférieure à une valeur seuil useuii prédéterminée.The verification of an output signal in the sub-step 112 as illustrated in FIG. 4, consists in ensuring that the amplitude | uc (j) 1 of the control signal of the index loudspeaker 13 j, is less than a predetermined useuii threshold value.
La valeur useuii est typiquement prédéterminée lors d’essais sur un prototype de véhicule de manière à annuler le bruit dans des conditions optimales avec un minimum de marge au dessus du bruit effectivement constaté. La puissance sonore du bruit et par conséquent la valeur useuii sont généralement fonction de la charge et de la vitesse de rotation du moteur, en d’autres termes du régime RPM. Différents essais sont alors effectués pour différents régimes moteurs RPM lors des essais sur le prototype de véhicule. Les valeurs useuü ajustées sont alors stockées dans une structure de donnée associative indexée par les valeurs possibles de régime moteur RPM. Une même valeur possible de régime moteur RPM peut indexer plusieurs valeurs useuu, spécialement ajustée chacune à l’un des haut-parleurs 13 en relation avec sa gamme d’octaves et sa position dans le véhicule. La structure de données ainsi obtenue est ensuite dupliquée sur des supports de données, par exemple lisibles par l’ordinateur de bord ou tout autre ordinateur du véhicule de manière à être exploitable sur les véhicules de même type en sortie de chaîne de fabrication. L’assurance sur l’amplitude du signal d’annulation du bruit inférieure à la valeur seuil, a notamment pour but d’éviter que le signal d’annulation soit supérieur au bruit à annuler avec pour effet contraire et désastreux de l’amplifier. Le test sur l’amplitude peut être effectué en temps réel de différentes manières.The value useuii is typically predetermined during tests on a prototype vehicle so as to cancel the noise under optimal conditions with a minimum of margin above the noise actually observed. The sound power of the noise and therefore the useuii value are generally a function of the load and the rotational speed of the engine, in other words the RPM regime. Different tests are then carried out for different RPM engine speeds during tests on the prototype vehicle. The adjusted useuü values are then stored in an associative data structure indexed by the possible RPM engine speed values. The same possible value of RPM engine speed can index several useuu values, each specially adjusted to one of the speakers 13 in relation to its range of octaves and its position in the vehicle. The data structure thus obtained is then duplicated on data carriers, for example readable by the on-board computer or any other computer of the vehicle so as to be usable on vehicles of the same type at the output of the production line. The assurance on the amplitude of the noise canceling signal below the threshold value is intended in particular to prevent the cancellation signal from being greater than the noise to be canceled, with the opposite and disastrous effect of amplifying it. The amplitude test can be performed in real time in different ways.
Une manière simple consiste à comparer la valeur absolue du signal uc(j) à chaque période d’échantillonnage avec la valeur seuil. En effet tout dépassement de la valeur useuii par le signal ucG) indique une amplitude supérieure à la valeur Useuii· On peut raisonnablement considérer qu’une amplitude supérieure à la valeur seuil provoque un franchissement par au moins un échantillon du signal uc(j) lorsque la fréquence d’échantillonnage est nettement supérieure à la fréquence de Nyquist-Shannon.A simple way is to compare the absolute value of the signal uc (j) at each sampling period with the threshold value. Indeed any exceeding of the useuii value by the signal ucG) indicates an amplitude greater than Useuii · It is reasonable to consider that an amplitude greater than the threshold value causes a crossing by at least one sample of the signal uc (j) when the sampling frequency is significantly higher than the Nyquist-Shannon frequency.
Une manière plus élaborée consiste à élever le signal échantillonné au carré puis à le filtrer par un filtre du premier ordre à constante de temps nettement supérieure à la période du signal échantillonné. On rappelle que l’élévation au carré d’un premier signal de nature sinusoïdale, génère un deuxième signal comprenant une composante continue égale à la demi-amplitude du premier signal et une composante sinusoïdale de fréquence double de celle du premier signal. Le filtrage de la composante sinusoïdale à fréquence double avec une constante de temps suffisamment élevée, ne laisse alors subsister que la composante continue qu’il suffit de multiplier par deux pour reproduire l’amplitude du premier signal. On peut aussi prendre une seconde valeur seuil égale à la moitié de la valeur seuil considérée au paragraphe précédent et comparer ainsi directement la sortie du filtre à la seconde valeur seuil sans avoir à doubler le signal filtré. Cette deuxième manière présente bien entendu par rapport à la première manière, l’avantage de ne pas nécessiter une fréquence d’échantillonnage nettement supérieure à la fréquence de Nyquist-Shannon pour garantir la détection d’au moins une crête au-delà de la valeur seuil lorsque l’amplitude lui est supérieure. Une fréquence d’échantillonnage au moins égale à la fréquence de Nyquist-Shannon suffit alors en effet car elle reproduit l’intégralité des propriétés du signal et par conséquent de son élévation au carré. Cette deuxième manière présente aussi un autre avantage qui est celui de filtrer tout dépassement intempestif de la valeur seuil qui pourrait résulter par exemple d’un parasite ou d’une accumulation momentanée d’énergie sonore de plusieurs signaux et non pas d’un réel dépassement d’amplitude.A more elaborate way is to raise the sampled signal squared and then filter it by a first-order filter with a time constant substantially greater than the period of the sampled signal. It will be recalled that the squaring of a first signal of sinusoidal nature generates a second signal comprising a DC component equal to the half-amplitude of the first signal and a sinusoidal component with a frequency double that of the first signal. The filtering of the double-frequency sinusoidal component with a sufficiently high time constant then leaves only the continuous component which it is sufficient to multiply by two to reproduce the amplitude of the first signal. It is also possible to take a second threshold value equal to half of the threshold value considered in the preceding paragraph and thus directly compare the output of the filter with the second threshold value without having to double the filtered signal. This second way, of course, with respect to the first way, has the advantage of not requiring a sampling frequency much higher than the Nyquist-Shannon frequency to guarantee the detection of at least one peak above the value threshold when the amplitude is greater. A sampling frequency at least equal to the Nyquist-Shannon frequency is then sufficient because it reproduces the entirety of the properties of the signal and consequently of its squaring. This second way also has another advantage which is that of filtering any inadvertent exceeding of the threshold value which could result for example from a parasite or a momentary accumulation of sound energy of several signals and not a real overshoot. amplitude.
Une autre manière plus élaborée consiste à retrouver dans le signal de sortie, l’amplitude d’une composante du signal de fréquence ωο/2π correspondant à la fréquence attendue du bruit généré par le moteur pour un régime RPM donné.Another more elaborate way is to find in the output signal, the amplitude of a component of the frequency signal ωο / 2π corresponding to the expected frequency of the noise generated by the engine for a given RPM regime.
Cette troisième manière de vérification de l’amplitude est particulièrement adaptée au signal uhp issu du mixeur 17. En effet le signal comporte non seulement la fréquence du signal uc théoriquement égale à ωο/2π mais aussi les fréquences du signal ur qui balayent au moins le spectre des fréquences audibles par l’oreille humaine. Le signal peut aussi contenir la fréquence ωο/2π et ceci avec une amplitude telle que, ajoutée à celle du signal uc, on obtienne une amplitude totale supérieure à la valeur seuil de l’amplitude, avec pour risque de saturer la régulation de l’algorithme ANC et par conséquent de provoquer des non linéarités préjudiciables au paramétrage adaptatif.This third way of verification of the amplitude is particularly adapted to the signal uhp from the mixer 17. In fact the signal comprises not only the frequency of the signal uc theoretically equal to ωο / 2π but also the frequencies of the signal ur which scan at least the spectrum of frequencies audible by the human ear. The signal may also contain the frequency ωο / 2π and this with an amplitude such that, added to that of the signal uc, a total amplitude greater than the threshold value of the amplitude is obtained, with the risk of saturating the regulation of the ANC algorithm and consequently to cause non-linearities detrimental to the adaptive parameterization.
Cette troisième manière de vérification de l’amplitude n’apporte par contre pas d’avantage particulier à la vérification de l’amplitude du seul signal uc dont la fréquence est, sauf dysfonctionnement de l’algorithme ANC lui-même, égale à la fréquence attendue ωο/2π. La vérification ne doit pas porter dans ce cas sur l’amplitude mais davantage sur la fréquence elle-même pour laquelle nous allons voir une méthode possible ci-après.This third way of verifying the amplitude does not bring any particular advantage to the verification of the amplitude of the single signal uc whose frequency is, unless the ANC algorithm itself is malfunctioning, equal to the frequency expected ωο / 2π. In this case, the verification should not focus on the amplitude but more on the frequency itself, for which we will see a possible method below.
La troisième manière de vérification de l’amplitude est mise en œuvre en calculant une abscisse B et une ordonnée C relatives à un module d’amplitude A au moyen des formules suivantes :The third way of verifying the amplitude is implemented by calculating an abscissa B and an ordinate C relating to an amplitude module A by means of the following formulas:
Quelque soit la manière de vérification de l’amplitude choisie dans la sous-étape 112, une sous-étape 113 est exécutée si l’amplitude n’est pas inférieure à la valeur seuil d’amplitude et une sous-étape 114 est exécutée si l’amplitude est inférieure à la valeur seuil d’amplitude useuü·Whatever the manner of checking the amplitude chosen in the sub-step 112, a sub-step 113 is executed if the amplitude is not less than the amplitude threshold value and a sub-step 114 is executed if the amplitude is less than the amplitude threshold value useuü
Dans la sous-étape 113, l’amplitude du signal est limitée à la valeur useuii et une variable Diag(S) préalablement initialisée à 1 par exemple dans la sous-étape 111, est mise à zéro.In the sub-step 113, the amplitude of the signal is limited to the useuii value and a Diag variable (S) previously initialized to 1 for example in the sub-step 111, is set to zero.
Dans la sous-étape 114, l’amplitude du signal est maintenue à sa valeur et la variable Diag(S) conserve sa valeur précédente.In sub-step 114, the amplitude of the signal is maintained at its value and the variable Diag (S) retains its previous value.
Ainsi, il est nécessaire que les amplitudes de tous les signaux de sortie vérifiés soient inférieures à leurs valeurs seuil respectives pour que la variable Diag(S) soit maintenue à 1 et il suffit d’une amplitude de signal de sortie supérieure à sa valeur seuil pour mettre la variable Diag(S) à zéro. L’exemple de mise en œuvre illustré par la figure 4 correspond à une exécution séquentielle du procédé dans laquelle une sous-étape 115 incrémente l’indice j à la suite de chaque exécution de la sous-étape 113 ou de la sous-étape 114 pour ré exécuter la sous-étape 112 tant que l’indice j est inférieur à Qhp- Une sous-étape 117 de fin de cycle est enclenchée dès qu’une sous-étape 116 détecte que l’indice j atteint le nombre QHP de signaux de sortie à vérifier. D’autres mises en œuvre du procédé que celle illustrée par la figure 4 sont possibles. Par exemple dans une mise en œuvre multitâches ou par circuit logique, une exécution parallèle de Qhp tâches de vérification chacune d’un signal de sortie, positionne à 1 ou à 0 une variable Diag(S) distincte pour chaque signal. Une tâche de synthèse ou une porte ET fait ensuite le produit de toutes les variables Diag(S) pour obtenir une valeur finale égale à 1 si toutes les vérifications sont positives ou une valeur finale égale à 0 dès qu’une vérification est négative.Thus, it is necessary for the amplitudes of all the verified output signals to be lower than their respective threshold values for the Diag (S) variable to be maintained at 1 and all that is required is an output signal amplitude greater than its threshold value. to set the Diag (S) variable to zero. The implementation example illustrated in FIG. 4 corresponds to a sequential execution of the method in which a substep 115 increments the index j following each execution of the substep 113 or of the substep 114 to perform sub-step 112 as long as the index j is less than Qhp- A substep 117 of the end of the cycle is started as soon as a substep 116 detects that the index j reaches the number QHP of signals output to check. Other implementations of the method than that illustrated in FIG. 4 are possible. For example, in a multitasking or logic circuit implementation, a parallel execution of Qhp verification tasks each of an output signal, sets to 1 or 0 a distinct Diag (S) variable for each signal. A synthesis task or an AND gate then makes the product of all the Diag (S) variables to obtain a final value equal to 1 if all the checks are positive or a final value equal to 0 as soon as a check is negative.
Les étapes 112, 113 et 114 de la figure 4 illustrent une vérification sur une valeur maximale admissible d’amplitude de signal de sortie. D’autres vérifications de signal de sortie avec ou sans correction sont possibles.Steps 112, 113 and 114 of Fig. 4 illustrate a check on a maximum allowable amplitude of output signal. Other output signal checks with or without correction are possible.
Notamment, on peut vérifier si la fréquence d’un signal de sortie U2(t) et proche ou non de la fréquence de contrôle f = α>ο/2π au moyen d’un coefficient d’inter corrélation CuiU2(x) de la manière suivante.In particular, it is possible to check whether the frequency of an output signal U2 (t) and close or not to the control frequency f = α> ο / 2π by means of an inter-correlation coefficient CuiU2 (x) of the following way.
On génère arbitrairement un signal ui(t) sinusoïdal de fréquence f = ωο/2π.An ui (t) sinusoidal signal of frequency f = ωο / 2π is arbitrarily generated.
On calcule trois espérances mathématiques E[] au moyen des formules approchées suivantes :Three mathematical expectations E [] are calculated using the following approximate formulas:
On calcule ensuite le coefficient d’inter corrélation Cuiu2(t) entre les deux signaux ui(t) et u2(t) au moyen de la formule suivante :The inter-correlation coefficient Cuiu2 (t) between the two signals ui (t) and u2 (t) is then calculated using the following formula:
On compare le coefficient d’inter corrélation Cuiu2(x) ainsi obtenu à un coefficient seuil de valeur par exemple égale à 0,9.The correlation coefficient Cuiu2 (x) thus obtained is compared with a threshold value coefficient, for example equal to 0.9.
Si le coefficient d inter corrélation Cuiu2(x) n’est pas supérieur au coefficient seuil, on positionne la variable Diag(S) à zéro pour signifier que les fréquences des deux signaux ui(t) et u2(t) ne sont pas suffisamment proches l’une de l’autre.If the inter-correlation coefficient Cuiu2 (x) is not greater than the threshold coefficient, the variable Diag (S) is set to zero to signify that the frequencies of the two signals ui (t) and u2 (t) are not sufficiently close to each other.
Notamment encore, on peut vérifier si la phase d’un signal de sortie uc(t) varie au cours du temps. Connaissant la période T égale à l’inverse de la fréquence f (ü()/27i du signal uc(t), on compare les valeurs du signal uc(t) à deux instants séparés d’une période T.In particular, it can be verified whether the phase of an output signal uc (t) varies over time. Knowing the period T equal to the inverse of the frequency f (ü () / 27i of the signal uc (t), the values of the signal uc (t) are compared at two times separated by a period T.
On évalue par exemple la différence u’c(t+T) :For example, the difference u'c (t + T) is evaluated:
Une différence non nulle permet alors de détecter une variation de phase.A non-zero difference then makes it possible to detect a phase variation.
On évalue par exemple encore la différence u”c(t+T) :For example, the difference u "c (t + T) is still evaluated:
Une différence non nulle permet alors mieux encore de détecter une variation de variation de phase. L’homme du métier prendra bien entendu les précautions habituelles en matière de filtrage pour éviter des détections de variation de phase intempestives de manière à positionner la variable Diag(S) à zéro en cas de détection de variation de phase avérée.A non-zero difference then makes it even better to detect a variation in phase variation. Those skilled in the art will of course take the usual precautions in terms of filtering to avoid unwanted phase variation detections so as to position the variable Diag (S) to zero in the event of detection of known phase variation.
La variable Diag(S) est ensuite évaluée dans la sous-étape 117 après avoir fait toutes les vérifications prévues sur l’ensemble des signaux de sortie à vérifier. L’échappement positif de la sous-étape 117 quand la variable Diag(S) est à 1 correspond à l’échappement positif de l’étape 110 et l’échappement négatif de la sous-étape 117 quand la variable Diag(S) est à 0 correspond à l’échappement négatif de l’étape 110. L’échappement positif de l’étape 110 conduit à une poursuite du procédé sans prise de mesure particulière de manière à autoriser une ré-exécution de l’étape 103 à la suite d’un diagnostic de sortie positif, par exemple comme illustré sur la figure 2 en rebouclant sur l’étape 101 quand la variable Diag(S) est égale à 1. L’échappement négatif de l’étape 110 enclenche une étape 120 de test des occurrences de la variable Diag(S) égale à zéro de façon à rendre exécutable une étape 104 de neutralisation de l’algorithme ANC lorsque les occurrences de diagnostic de sortie négatif sont considérables. L’étape 104 consiste alors essentiellement à désactiver le système de réduction active de bruit, de préférence au moins jusqu’à un nouvel amorçage de l’étape 100 par mise sous tension après mise hors tension, voir jusqu’à un contrôle plus approfondi effectué en service après vente. L’étape 120 consiste essentiellement à détecter si la variable Diag(S) non à 1 en échappement de l’étape 110 traduit une défaillance qui se produit sur une durée Tdiag=o trop longue. La durée Tdiag=o est estimée trop longue si elle dépasse une durée Tseuil prédéterminée pendant les phases d’essai sur prototype du véhicule et éventuellement ajustable pour sensibiliser ou désensibiliser la désactivation ANC en présence de défaillances. Nous verrons plus loin dans la description une possibilitéThe variable Diag (S) is then evaluated in the substep 117 after having made all the checks provided on all the output signals to be checked. The positive escapement of sub-step 117 when the variable Diag (S) is at 1 corresponds to the positive escape of step 110 and the negative escape of substep 117 when the variable Diag (S) is at 0 corresponds to the negative exhaust of step 110. The positive exhaust of step 110 leads to a continuation of the process without taking particular action so as to allow a re-execution of step 103 as a result of a positive output diagnostic, for example as illustrated in Figure 2 by looping back to step 101 when Diag variable (S) is equal to 1. The negative exhaust of step 110 triggers a test step 120 occurrences of the variable Diag (S) equal to zero so as to make a step 104 of neutralizing the ANC algorithm executable when the occurrences of negative output diagnostics are considerable. Step 104 then essentially consists in deactivating the active noise reduction system, preferably at least until a new start of step 100 by powering up after powering off, or even until further control is performed. in after sales service. Step 120 essentially consists in detecting whether the Diag (S) non-1 escaped variable of step 110 reflects a failure that occurs over a period Tdiag = o that is too long. The duration Tdiag = o is considered too long if it exceeds a predetermined duration Tseuil during prototype phases of the vehicle and possibly adjustable to sensitize or desensitize the ANC deactivation in the presence of failures. We will see later in the description a possibility
de déterminer une durée Tseuil commune aux sorties et aux retours. Lorsqu’on détermine une durée Tseuil égale à une durée Ts(S) spécifique aux sorties, on effectue le test suivant sur une durée Tdef(S) de diagnostique nul propre aux sorties :to determine a duration Tseuil common to the outputs and returns. When a duration Tseuil equal to a duration Ts (S) specific to the outputs is determined, the following test is carried out on a duration Tdef (S) of zero diagnostic proper to the outputs:
L’étape 120 peut être mise en œuvre de différentes manières.Step 120 can be implemented in different ways.
Une première manière consiste simplement à incrémenter un compteur à chaque occurrence d’une valeur nulle de la variable Diag(S) pendant une durée d’observation égale à Tseuil comptée à partir de la première occurrence de la variable Diag(S) à zéro. Si la durée d’observation est atteinte ou dépassée sans que le contenu du compteur ne corresponde à un nombre d’occurrences toutes à zéro de la variable Diag(S), le compteur est remis à zéro. Cette première manière, si elle a le mérite d’être simple, n’apporte pas entière satisfaction car chaque remise à zéro du compteur provoque un effacement des événements passés en termes de détection de défaillances.A first way is simply to increment a counter at each occurrence of a zero value of the variable Diag (S) for an observation duration equal to Tseuil counted from the first occurrence of the variable Diag (S) to zero. If the observation time is reached or exceeded without the contents of the counter corresponding to a number of all zero occurrences of the variable Diag (S), the counter is reset. This first way, if it has the merit of being simple, is not entirely satisfactory because each reset of the counter causes erasure of past events in terms of failure detection.
Avantageusement, une deuxième manière consiste à appliquer un filtre du premier ordre à constante de temps a sur la variable DIAG = Diag(S) pour obtenir une variable filtrée DF :Advantageously, a second way is to apply a first order filter with a time constant a on the variable DIAG = Diag (S) to obtain a filtered variable DF:
La figure 5 présente une courbe d’évolution temporelle de la variable DIAG en partie supérieure et une courbe d’évolution temporelle de la variable DF en partie inférieure.Figure 5 shows a temporal evolution curve of the variable DIAG in the upper part and a temporal evolution curve of the variable DF in the lower part.
Lorsqu’à un instant to, la variable DIAG initialement à la valeur 1, passe à la valeur 0, la variable DF jusqu’alors à la valeur 1, décroît avec la constante de temps a jusqu’à franchir un seuil ε de détection nulle à un instant t2 à condition que la variable DIAG reste à zéro.When at a time to, the variable DIAG initially at the value 1, passes to the value 0, the variable DF up to the value 1, decreases with the time constant a until a threshold ε of zero detection is reached at a time t2 provided that the variable DIAG remains at zero.
Si à un instant ti postérieur à l’instant to et qui précède l’instant t2, la variable DIAG repasse de la valeur 0 à la valeur 1, la variable DF alors à une valeur inférieure à 1, croit avec la constante de temps a jusqu’à ce que la variable DIAG repasse à zéro à un instant t3. Lorsqu’à l’instant t3, la variable DIAG passe à la valeur 0, la variable DF alors à une valeur supérieure à celle atteinte à l’instant ti, décroît avec la constante de temps a jusqu’à franchir le seuil ε de détection nulle àIf at a time ti posterior to the instant to and which precedes the moment t2, the variable DIAG returns from the value 0 to the value 1, the variable DF then to a value lower than 1, increases with the time constant a until the variable DIAG returns to zero at a time t3. When, at time t3, the variable DIAG passes to the value 0, the variable DF then at a value greater than that reached at time ti decreases with the time constant a until it reaches the threshold ε of detection null to
un instant t6 nettement supérieur à l’instant t2. On remarque ici que la remontée de la variable DIAG à 1 pendant une durée Î3 - ti, provoque un franchissement du seuil ε de détection nulle avec un retard te - Î3 nettement supérieur à la durée t3 - ti pendant laquelle la variable DIAG est repassée à 1.a moment t6 clearly greater than the instant t2. We note here that the rise of the variable DIAG to 1 during a duration Î3 - ti, causes a crossing of the threshold ε of detection zero with a delay te - Î3 much higher than the duration t3 - ti during which the variable DIAG is ironed at 1.
Bien que la probabilité pour un tel phénomène de se produire, est très faible, une solution peut consister à baisser la constante de temps a ou à relever le seuil ε de détection nulle.Although the probability of such a phenomenon occurring is very small, one solution may be to lower the time constant a or to raise the threshold ε of zero detection.
La figure 6 présente une courbe d’évolution temporelle de la variable DF lorsque le filtre n’est appliqué que si la variable DIAG est à zéro et que la variable DF reste figée si la variable DIAG est à 1.Figure 6 shows a time evolution curve of the DF variable when the filter is applied only if the variable DIAG is at zero and the variable DF remains frozen if the variable DIAG is at 1.
Cette deuxième façon de filtrer les passages à zéro de la variable DIAG est bien adaptée à l’exemple de mise en œuvre du procédé illustré par la figure 2. Le filtre est appliqué dans l’étape 120 uniquement en cas d’échappement de l’étape 110 avec une valeur nulle de la variable DIAG égale à la variable Diag(S). Tant que l’étape 110 reboucle sur l’étape 101 avec une valeur unitaire de la variable Diag(S), la variable DF n’est pas modifiée dans l’étape 120.This second way of filtering the zero crossings of the variable DIAG is well adapted to the example of implementation of the method illustrated in FIG. 2. The filter is applied in step 120 only in case of escape from the step 110 with a null value of the variable DIAG equal to the variable Diag (S). As long as step 110 loops back to step 101 with a unit value of the variable Diag (S), the variable DF is not changed in step 120.
Lorsqu’à un instant ti postérieur à l’instant to et qui précède l’instant t2, la variable DIAG repasse de la valeur 0 à la valeur 1, la variable DF alors à une valeur inférieure à 1, conserve cette valeur jusqu’à ce que la variable DIAG repasse à zéro à un instant Î3. Lorsqu’à l’instant Î3, la variable DIAG passe à la valeur 0, la variable DF alors à une valeur égale à celle atteinte à l’instant ti, décroît avec la constante de temps a jusqu’à franchir le seuil ε de détection nulle à un instant U supérieur à l’instant t2 mais très proche de l’instant t3. On remarque ici que la remontée de la variable DIAG à 1 pendant la durée Î3 - ti, provoque un franchissement du seuil ε de détection nulle avec un retard U - t3 nettement inférieur à la durée t3 - ti pendant laquelle la variable DIAG est repassée à 1. On évite ainsi que des remontées à 1 de la variable DIAG ne viennent masquer intempestivement des passages à zéro dont les occurrences témoignent d’une défaillance du système.When at a time ti posterior to the instant to and which precedes the instant t2, the variable DIAG returns from the value 0 to the value 1, the variable DF then to a value lower than 1, retains this value until the variable DIAG returns to zero at a time Î3. When at the moment Î3, the variable DIAG passes to the value 0, the variable DF then to a value equal to that reached at the instant ti, decreases with the time constant a until the threshold ε of detection zero at a moment U greater than the instant t2 but very close to the instant t3. We note here that the rise of the variable DIAG to 1 during the duration Î3 - ti, causes a crossing of the threshold ε of detection zero with a delay U - t3 significantly lower than the duration t3 - ti during which the variable DIAG is ironed at 1. It is thus avoided that the DIAG variable returns to 1 do not inadvertently hide zero crossings whose occurrences indicate a system failure.
Cependant, on observe sur la figure 6 que si la variable DIAG reste à 1 pendant une durée Î7 - ti nettement supérieure à ti - to, la variable DF persiste à franchir le seuil ε de détection nulle à un instant t8 supérieur à l’instant t7 mais néanmoins aussi proche de l’instant t7 que l’instant t4 l’est de l’instant Î3. On constate ici un effet mémoire des passages à zéro de la variable DIAG qui, même de durées négligeables devant celles des passages à 1 de cette même variable DIAG, ont pour effet de faire passer la variable DF en dessous du seuil ε de détection nulle par un passage à zéro de courte durée de la variable DIAG au bout d’un temps plus ou moins long et totalement imprévisible.However, it is observed in FIG. 6 that if the variable DIAG remains at 1 for a duration γ-ti that is significantly greater than ti-to, the variable DF persists in crossing the threshold ε of detection zero at a time t8 greater than the instant t7 but nevertheless as close to the instant t7 as the instant t4 is the instant of the moment Î3. We note here a memory effect of the zero crossings of the variable DIAG which, even of negligible durations in front of those of passages to 1 of this same variable DIAG, have the effect of making the variable DF fall below the threshold ε of detection null by a short transition to zero DIAG variable after a time more or less long and completely unpredictable.
La figure 7 présente une courbe d’évolution temporelle de la variable DF lorsque le filtre est appliqué si la variable DIAG est à zéro avec une constante de temps a de valeur plus faible que si la variable DIAG est à 1.Figure 7 shows a temporal evolution curve of the variable DF when the filter is applied if the variable DIAG is at zero with a time constant a of value lower than if the variable DIAG is at 1.
Cette troisième façon de filtrer les passages à zéro de la variable DIAG ne pose pas de difficulté particulière de réalisation car la variable DIAG étant une variable logique binaire, il suffit de typer la constante de temps a sous forme de paramètre instancié à une première valeur basse lorsque la variable DIAG est à 0 et à une deuxième valeur haute lorsque la variable DIAG est à 1. L’application du filtre pendant la remontée de la variable peut être effectuée dans une étape non représentée sur la figure 2 mais que l’on situe aisément entre l’étape 110 et l’étape 101.This third way of filtering the zero crossings of the variable DIAG poses no particular difficulty of realization because the variable DIAG being a binary logical variable, it suffices to type the time constant a in the form of parameter instantiated at a first low value when the variable DIAG is at 0 and at a second high value when the variable DIAG is at 1. The application of the filter during the ascent of the variable can be carried out in a step not represented in FIG. 2 but which is situated easily between step 110 and step 101.
Lorsqu’à l’instant ti, la variable DIAG repasse de la valeur 0 à la valeur 1, la variable DF alors à une valeur inférieure à 1, croit jusqu’à ce que la variable DIAG repasse à zéro à un instant Î3. Lorsqu’à l’instant Î3, la variable DIAG passe à la valeur 0, la variable DF alors à une valeur supérieure à celle atteinte à l’instant ti mais inférieure à celle atteinte au même instant sur la figure 5 du fait de la constante de temps de valeur plus élevée, décroît avec la constante de temps a de valeur basse jusqu’à franchir le seuil ε de détection nulle à un instant t5 supérieur à l’instant ti mais inférieur à l’instant t6 de la figure 5. On remarque ici que la remontée de la variable DIAG à 1 pendant la durée Î3 - ti, provoque un franchissement du seuil ε de détection nulle avec un retard ts - ti nettement inférieur à la durée t6 - ti de la figure 5. En comparaison de la première façon de filtrer, on évite ainsi plus facilement que des remontées à 1 de la variable DIAG ne viennent masquer intempestivement des passages à zéro dont les occurrences témoignent d’une défaillance du système. En comparaison de la deuxième façon de filtrer, on évite aussi que des descentes à 0 de la variable DIAG ne viennent masquer intempestivement une prédominance des passages à 1 dont les occurrences témoignent d’un fonctionnement acceptable du système car la constante de temps a, bien que de valeur élevée à la remontée, conduit à une durée tg - ti d’atteinte du seuil ε de détection nulle plus élevée que la durée tg -ti lorsque la durée Χη - ti est nettement supérieure à la durée ti - to.When at time ti, the variable DIAG returns from the value 0 to the value 1, the variable DF then to a value less than 1, increases until the variable DIAG returns to zero at a time Î3. When at the moment Î3, the variable DIAG passes to the value 0, the variable DF then to a value greater than that reached at time t1 but lower than that reached at the same instant in FIG. 5 because of the constant of higher value time, decreases with the time constant a of low value until crossing the threshold ε of detection zero at a time t5 greater than the instant ti but lower than the instant t6 of FIG. note here that the rise of the DIAG variable to 1 during the duration Î3 - ti, causes a crossing of the threshold ε of detection zero with a delay ts - ti much lower than the duration t6 - ti of Figure 5. In comparison with the first way of filtering, it is thus more easily avoided that upward movements of the variable DIAG do not inadvertently hide zero crossings whose occurrences testify to a system failure. Compared to the second way of filtering, it is also avoided that descents to 0 of the variable DIAG do not inadvertently hide a predominance of the passages to 1 whose occurrences testify to an acceptable functioning of the system because the time constant has, well that of high value at the ascent, leads to a duration tg - ti of reaching the threshold ε of null detection higher than the duration tg -ti when the duration Χη - ti is clearly greater than the duration ti - to.
Un échappement négatif de l’étape 120, tant que le diagnostic négatif n’a pas persisté suffisamment longtemps, reboucle sur l’étape 101 au rythme des échantillonnages de signaux. L’étape 130 consiste à établir un diagnostic de retour en analysant au moins un signal de retour, notamment en vérifiant que les signaux UmiC en provenance chacun d’un microphone 11, sont conformes à des critères préétablis d’amplitude, de fréquence et/ou de phase conformément à la suppression de bruit attendue dans l’habitacle 20 du véhicule 12.A negative escape of step 120, as long as the negative diagnosis has not persisted long enough, loops back to step 101 at the rate of the signal samplings. Step 130 consists in establishing a return diagnosis by analyzing at least one return signal, in particular by verifying that the UmiC signals coming from each of a microphone 11, comply with pre-established criteria of amplitude, frequency and / or or phase according to the expected noise suppression in the passenger compartment 20 of the vehicle 12.
Un exemple d’étape 130 conforme à l’invention, est décrit plus en détails en référence à la figure 3.An example of step 130 according to the invention is described in more detail with reference to FIG.
Dans l’étape 130, une sous-étape 131 est enclenchée de manière cyclique tant que l’algorithme ANC est activé, par exemple à titre purement illustratif et non limitatif à la suite de chaque enclenchement de l’étape 103. Dans la sous-étape 131, un indice i est initialisé à zéro pour désigner le premier microphone 11 d’une liste contenant une quantité Qmicro de microphone 11.In step 130, a substep 131 is cyclically engaged as long as the ANC algorithm is activated, for example purely illustrative and not limiting, following each activation of step 103. step 131, an index i is initialized to zero to designate the first microphone 11 of a list containing a Qmicro quantity of microphone 11.
Pour chaque cycle d’exécution de la sous-étape 131, une sous-étape 132 est réitérée autant de fois qu’il existe de microphones contrôlés, en d’autres termes la sous-étape 132 est exécutée pour vérifier l’ensemble des signaux de sortie d’indice i, i variant de zéro à Qmicro-1· Un cycle d’exécution correspond typiquement mais non nécessairement à une période d’échantillonnage sur les entrées ou à un quantième de la fréquence fondamentale du bruit à annuler.For each cycle of execution of the substep 131, a substep 132 is repeated as many times as there are controlled microphones, in other words the substep 132 is executed to check all the signals. output of index i, i ranging from zero to Qmicro-1 · A run cycle typically, but not necessarily, corresponds to a sampling period on the inputs or to a date of the fundamental frequency of the noise to be canceled.
La vérification d’un signal de sortie dans la sous-étape 132 telle qu’elle est illustrée sur la figure 3, consiste à assurer que l’amplitude |umiC(i)| du signal capté par le microphone 11 d’indice i, est inférieure à une valeur seuil umaxi prédéterminée.Verification of an output signal in sub-step 132 as illustrated in FIG. 3, is to ensure that the amplitude | umiC (i) | of the signal picked up by the microphone 11 of index i, is below a predetermined threshold value umaxi.
La valeur umaxi est typiquement prédéterminée lors d’essais sur un prototype de véhicule en accord avec un niveau sonore supportable par l’oreille humaine. La puissance sonore du bruit et par conséquent la valeur Umaxi sont généralement fonction de la vitesse de rotation et de la charge du moteur, en d’autres termes du régime RPM. Différents essais sont alors effectués pour différents régimes moteurs RPM lors des essais sur le prototype de véhicule. Les valeurs Umaxi ajustées sont alors stockées dans une structure de donnée associative indexée par les valeurs possibles de régime moteur RPM. Une même valeur possible de régime moteur RPM peut indexer plusieurs valeurs u,ii;,vi. spécialement ajustées chacune à l’un des microphones 11 en relation avec sa sensibilité et sa position dans le véhicule. La structure de données ainsi obtenue est ensuite dupliquée sur des supports de données, par exemple lisibles par l’ordinateur de bord ou tout autre ordinateur du véhicule de manière à être exploitable sur les véhicules de même type en sortie de chaîne de fabrication. L’assurance sur l’amplitude du signal capté inférieure à la valeur maximale, a notamment pour but d’éviter un effet Larsen avec pour effet contraire et désastreux d’amplifier désagréablement le bruit. Le test sur l’amplitude peut être effectué en temps réel de différentes manières.The umaxi value is typically predetermined during tests on a prototype vehicle in agreement with a sound level bearable by the human ear. The sound power of the noise and therefore the Umaxi value are generally a function of the rotational speed and the engine load, in other words the RPM regime. Different tests are then carried out for different RPM engine speeds during tests on the prototype vehicle. The adjusted Umaxi values are then stored in an associative data structure indexed by the possible RPM engine speed values. The same possible value of RPM engine speed can index several values u, ii;, vi. each specially adapted to one of the microphones 11 in relation to its sensitivity and position in the vehicle. The data structure thus obtained is then duplicated on data carriers, for example readable by the on-board computer or any other computer of the vehicle so as to be usable on vehicles of the same type at the output of the production line. The assurance on the amplitude of the signal captured below the maximum value, is intended in particular to avoid a feedback effect with the opposite and disastrous effect of unpleasantly amplifying the noise. The amplitude test can be performed in real time in different ways.
Une manière simple consiste à comparer la valeur absolue du signal umicro(i) à chaque période d’échantillonnage avec la valeur seuil. En effet tout dépassement de la valeur Umaxi par le signal umicro(i) indique une amplitude supérieure à la valeurA simple way is to compare the absolute value of the umicro (i) signal at each sampling period with the threshold value. Indeed any exceeding of the Umaxi value by the signal umicro (i) indicates an amplitude greater than the value
Umicro(i)· fl est possible de réaliser une analyse plus fine de la valeur maximale sur le signal microphone. En effet, le microphone d’erreur 11 mesure un bruit large bande, en d’autres termes un spectre de bruit sur une large plage de fréquence. L’algorithme de réduction active a pour objectif de ne supprimer que la composante du bruit à la fréquence prévue d’être annulée. Cette opération de filtrage est implicitement effectuée dans le corps de l’algorithme. Mais il est possible de l’effectuer également par une opération simple.Umicro (i) · fl is possible to perform a finer analysis of the maximum value on the microphone signal. Indeed, the error microphone 11 measures a broadband noise, in other words a noise spectrum over a wide frequency range. The active reduction algorithm aims to remove only the noise component at the expected frequency of being canceled. This filtering operation is implicitly performed in the body of the algorithm. But it is possible to perform it also by a simple operation.
On rappelle que, de manière générale, le signal mesuré par le microphone peut être décomposé en série de Fourier. fl s’écrit alors sous la forme :It is recalled that, in general, the signal measured by the microphone can be decomposed into a Fourier series. fl is written as:
ou encore :or :
avec T : période du signal umicro(t)with T: umicro signal period (t)
Les coefficients de cette série sont donnés par les relations :The coefficients of this series are given by the relations:
Dans le cas où Ton veut extraire la composante du signal à la fréquence de contrôle ΐ =ω0/2π , on considère uniquement la composante qui s’écrit sous la formeIn the case where We want to extract the component of the signal at the control frequency ΐ = ω0 / 2π, we only consider the component which is written in the form
Qui se réécrit encore sous la forme suivanteWhich is rewritten again in the following form
avec B, C calculés grâce aux relations suivantes :with B, C calculated using the following relationships:
L’amplitude totale A du signal à la fréquence f est alors telle queThe total amplitude A of the signal at the frequency f is then such that
. Cette amplitude varie en fonction du régime moteur A. De manière générale, on a A = A(RPM).. This amplitude varies according to the engine speed A. In general, we have A = A (RPM).
Dans ce cas, le test sur le simple module instantané du signal mentionné au paragraphe précédent, est remplacé par un test qui consiste à vérifier, à un régime moteur RPM donné en temps réel, que l’amplitude A(RPM) mesurée par le microphone est inférieure à une amplitude seuil définie pour ce même régime moteur :In this case, the test on the simple instantaneous module of the signal mentioned in the preceding paragraph is replaced by a test which consists in checking, at a given RPM engine speed in real time, that the amplitude A (RPM) measured by the microphone is less than a threshold amplitude defined for this same engine speed:
Ce deuxième test d’amplitude maximale est plus intéressant que le premier test d’amplitude maximale expliqué ci-dessus car une anomalie, en d’autres termes un dépassement de seuil, est détectée uniquement à la fréquence f de contrôle, pour un régime RPM donné. Il faut avoir présent à l’esprit que le microphone d’erreur 11 mesure à chaque instant une valeur de pression qui est une valeur moyenne alors que la fluctuation de pression est la superposition de toutes les contributions fréquentielles comme l’exprime la décomposition de Fourier. Or seule la fluctuation de pression à la fréquence de contrôle nous intéresse. Par conséquent, si le niveau deThis second maximum amplitude test is more interesting than the first maximum amplitude test explained above because an anomaly, in other words a threshold overshoot, is detected only at the control frequency f, for a RPM regime. given. It should be borne in mind that the error microphone 11 measures at each moment a pressure value which is a mean value while the pressure fluctuation is the superposition of all the frequency contributions as expressed by the Fourier decomposition . But only the fluctuation of pressure at the control frequency interests us. Therefore, if the level of
pression mesuré par le microphone d’erreur résulte d’une excitation large bande ou d’une excitation mono-fréquentielle mais à une fréquence différente de la fréquence de contrôle, le premier test d’amplitude maximale détecte une erreur alors que le deuxième test d’amplitude maximale n’en détecte pas. Or le but de la réduction active de bruit est de supprimer uniquement la composante du signal qui est à la fréquence de contrôle. La détection d’une défaillance n’a de sens qu’à cette fréquence.The pressure measured by the error microphone results from wide-band excitation or mono-frequency excitation but at a frequency different from the control frequency, the first maximum amplitude test detects an error while the second test of maximum amplitude does not detect it. But the purpose of active noise reduction is to remove only the component of the signal that is at the control frequency. The detection of a fault only makes sense at this frequency.
Quelque soit la manière de vérification de l’amplitude maximale admise qui est choisie dans la sous-étape 132, une sous-étape 133 est exécutée si l’amplitude est inférieure à la valeur seuil d’amplitude et une sous-étape 134 est exécutée si l’amplitude n’est pas inférieure à la valeur seuil d’amplitude Umaxi·Whatever the manner of checking the maximum admitted amplitude which is chosen in the sub-step 132, a sub-step 133 is executed if the amplitude is less than the amplitude threshold value and a sub-step 134 is executed. if the amplitude is not less than the Umaxi amplitude threshold value ·
Dans la sous-étape 133, on vérifie que le microphone 11 d’indice i est opérationnel, en d’autres termes qu’il capte effectivement un signal non nul. A chaque instant t de passage dans l’étape 133, on calcule un critère Clmic(i) qui mesure un cumul de variations du signal Umic(i,t) discrétisé par intervalles de temps At sur les N échantillonnages précédant l’instant t courant, en d’autres termes sur une durée d’observation T=NAt, au moyen de la formule :In the sub-step 133, it is verified that the microphone 11 of index i is operational, in other words that it actually captures a non-zero signal. At each instant t of passage in step 133, a criterion Clmic (i) is calculated which measures a plurality of variations of the signal Umic (i, t) discretized by time intervals Δt on the N samples preceding the current t in other words, over a period of observation T = NAt, using the formula:
On vérifie alors le critère Clmic(i)> Cl mini· Si aucun signal n’est mesuré par le microphone, la valeur de Clmic(i) est très faible. La valeur de la borne inférieure Cl mini est elle aussi déterminée pendant les essais du système sur prototype. L’avantage de ce critère est qu’il ne dépend pas de la valeur moyenne du signal et qu’il est assez simple à calculer.We then check the criterion Clmic (i)> Cl min · If no signal is measured by the microphone, the value of Clmic (i) is very low. The value of the lower limit Cl min is also determined during the tests of the prototype system. The advantage of this criterion is that it does not depend on the average value of the signal and that it is quite simple to calculate.
Dans l’exemple de mise en œuvre du procédé illustré par la figure 3, une sous-étape 136 est exécutée si le critère Clmic(i)> Clmini est constaté et la sous-étape 134 est exécutée dans le cas contraire.In the exemplary implementation of the method illustrated in FIG. 3, a substep 136 is executed if the criterion Clmic (i)> Clmini is found and the substep 134 is executed in the opposite case.
Dans l’étape 134, la variable Diag(R) est mise à zéro de sorte qu’une réponse négative à l’une des étapes 132 ou 133 de vérification suffit à mettre la variable Diag(R) à zéro et que la variable Diag(R) reste à 1 si et seulement si toutes les réponses aux étapes 132 et 133 de vérification sont positives.In step 134, the variable Diag (R) is set to zero so that a negative response to one of the verification steps 132 or 133 is sufficient to set the variable Diag (R) to zero and the variable Diag (R) remains at 1 if and only if all the responses to verification steps 132 and 133 are positive.
L’exemple de mise en œuvre illustré par la figure 3 correspond à une exécution séquentielle du procédé dans laquelle la sous-étape 136 incrémente l’indice i à la suite de chaque exécution de la sous-étape 133 ou de la sous-étape 134 pour ré exécuter la sous-étape 132 tant que l’indice i est inférieur à Qmicro· Une sous-étape 138 de fin de cycle est enclenchée dès qu’une sous-étape 137 détecte que l’indice i atteint le nombre Qmicro de signaux de retour à vérifier. D’autres mises en œuvre du procédé que celle illustrée par la figure 3 sont possibles. Notamment l’ordre d’exécution des étapes 132 et 133 peut être inversé ou leur exécution peut être faite en parallèle. Par exemple encore dans une mise en œuvre multitâches ou par circuit logique, une exécution parallèle de Qmicro tâches de vérification chacune d’un signal de retour, positionne à 1 ou à 0 une variable Diag(R) distincte pour chaque signal. Une tâche de synthèse ou une porte ET fait ensuite le produit de toutes les variables Diag(R) pour obtenir une valeur finale égale à 1 si toutes les vérifications sont positives ou une valeur finale égale à 0 dès qu’une vérification est négative.The implementation example illustrated in FIG. 3 corresponds to a sequential execution of the method in which the substep 136 increments the index i following each execution of the substep 133 or of the substep 134 to perform sub-step 132 as long as the index i is less than Qmicro · A substep 138 of the end of the cycle is started as soon as a substep 137 detects that the subscript i reaches the number Qmicro of signals back to check. Other implementations of the method than that illustrated in FIG. 3 are possible. In particular, the order of execution of steps 132 and 133 can be reversed or their execution can be done in parallel. For example still in a multitasking or logic circuit implementation, a parallel execution of Qmicro verification tasks each of a feedback signal, sets to 1 or 0 a distinct Diag (R) variable for each signal. A synthesis task or an AND gate then makes the product of all Diag (R) variables to obtain a final value equal to 1 if all the checks are positive or a final value equal to 0 as soon as a check is negative.
La variable Diag(R) est ensuite évaluée dans la sous-étape 138 après avoir fait toutes les vérifications prévues sur l’ensemble des signaux de retour à vérifier. L’échappement positif de la sous-étape 138 quand la variable Diag(R) est à 1 correspond à l’échappement positif de l’étape 130 et l’échappement négatif de la sous-étape 138 quand la variable Diag(R) est à 0 correspond à l’échappement négatif de l’étape 130. L’échappement positif de l’étape 130 conduit à une poursuite du procédé sans prise de mesure particulière de manière à autoriser une ré-exécution de l’étape 103 à la suite d’un diagnostic de retour positif, par exemple comme illustré sur la figure 2 en rebouclant sur l’étape 101 quand la variable Diag(R) est égale à 1. L’échappement négatif de l’étape 130 enclenche une étape 140 de test des occurrences de la variable Diag(R) égale à zéro de façon à rendre exécutable l’étape 104 de neutralisation de l’algorithme ANC lorsque les occurrences de diagnostic de retour négatif sont considérables. L’étape 140 consiste essentiellement à détecter si la variable Diag(R) non à 1 en échappement de l’étape 130 traduit une défaillance qui se produit sur une durée Tdiag=o trop longue. La durée Tdiag=o est estimée trop longue si elle dépasse une durée Tseuil prédéterminée pendant les phases d’essai sur prototype du véhicule. La durée Tseuil est éventuellement ajustable pour sensibiliser ou désensibiliser la désactivation ANC en présence de défaillances. Nous verrons plus loin dans la description une possibilité de déterminer une durée Tseuil commune aux sorties et aux retours. Lorsqu’on détermine une durée Tseuil égale à une durée Ts(R) spécifique aux sorties, on effectue le test suivant sur une durée Tdef(R) de diagnostique nul propre aux sorties :The variable Diag (R) is then evaluated in the substep 138 after having made all the checks provided on all the return signals to be checked. The positive escape of the substep 138 when the variable Diag (R) is at 1 corresponds to the positive escape of the step 130 and the negative escape of the substep 138 when the variable Diag (R) is at 0 corresponds to the negative exhaust of step 130. The positive exhaust of step 130 leads to a continuation of the process without taking particular action so as to allow a re-execution of step 103 as a result of a positive return diagnosis, for example as illustrated in FIG. 2 by looping back to step 101 when the variable Diag (R) is equal to 1. The negative exhaust of step 130 triggers a test step 140 occurrences of the variable Diag (R) equal to zero so as to make executable step 104 of neutralization of the algorithm ANC when the occurrences of negative feedback diagnosis are considerable. Step 140 essentially consists in detecting whether the non-escaped Diag (R) variable of step 130 reflects a failure that occurs over a too long duration Tdiag = o. The duration Tdiag = o is considered too long if it exceeds a predetermined duration Tseuil during the prototype test phases of the vehicle. The duration Tseuil is possibly adjustable to sensitize or desensitize the deactivation ANC in the presence of failures. We will see later in the description a possibility to determine a duration Tseuil common to the outputs and returns. When a duration Tseuil equal to a duration Ts (R) specific to the outputs is determined, the following test is carried out on a duration Tdef (R) of zero diagnostic proper to the outputs:
L’étape 140 peut être mise en œuvre de différentes manières sur le modèle de celles de l’étape 120.Step 140 can be implemented in different ways on the model of those of step 120.
Un échappement négatif de l’étape 140, tant que le diagnostic négatif n’a pas persisté suffisamment longtemps, reboucle sur l’étape 101 au rythme des échantillonnages de signaux.A negative escape of step 140, as long as the negative diagnosis has not persisted long enough, loops back to step 101 at the rhythm of the signal samplings.
Comme nous venons de le voir, une étape 120 distincte de l’étape 140, permet de déterminer une durée seuil Ts(S) personnalisée pour les occurrences des diagnostics de sortie négatifs et une durée seuil Ts(R) personnalisée pour les occurrences des diagnostics de sortie négatifs de valeurs différentes.As we have just seen, a step 120 distinct from the step 140 makes it possible to determine a threshold duration Ts (S) that is customized for the occurrences of the negative output diagnostics and a threshold duration Ts (R) that is customized for the occurrences of the diagnostics. negative output of different values.
Si les valeurs des durées seuils Ts(S) et Ts(R) sont identiques, les étapes 120 et 140 peuvent être regroupées en une seule étape dans laquelle les occurrences des diagnostiques de sortie et de retour sont néanmoins considérés séparément ou sont considérés au même titre, en d’autres termes dans ce dernier cas, un diagnostique négatif est considéré comme une occurrence indépendamment du fait qu’il porte sur une sortie ou sur un retour. L’invention qui vient d’être décrite répond à l’objectif qui est celui de prévenir, en cours d’utilisation, que le système ANC n’entraîne une gêne pour l’utilisateur lorsque le système devient défectueux, par exemple parce qu’un microphone ou un haut-parleur est en panne. Nous avons vu comment l’invention permet d’empêcher que les haut-parleurs du véhicule émettent un son de forte amplitude lorsque le système est défaillant. L’invention permet ainsi de détecter dans un temps très court l’apparition de la défaillance et de trouver une correction adéquate.If the values of the threshold durations Ts (S) and Ts (R) are identical, steps 120 and 140 can be grouped in a single step in which the occurrences of exit and return diagnostics are nevertheless considered separately or are considered at the same time. In other words, in the latter case, a negative diagnosis is considered an occurrence regardless of whether it is an exit or a return. The invention just described meets the objective of preventing, in use, that the ANC system causes inconvenience to the user when the system becomes defective, for example because a microphone or speaker is down. We have seen how the invention makes it possible to prevent the loudspeakers of the vehicle from emitting a loud sound when the system fails. The invention thus makes it possible to detect the appearance of the fault in a very short time and to find an adequate correction.
La détection est robuste en ce qu’elle ne se déclenche pas de manière intempestive.The detection is robust in that it does not fire unexpectedly.
Cette solution simple permet de traiter l’ensemble des défaillances identifiées dans l’arbre de défaillance. Comme elle est suffisamment générale pour ne pas dépendre de l’origine particulière de la défaillance, elle possède la potentialité de traiter d’autres défaillances non identifiées jusqu’à maintenant.This simple solution makes it possible to deal with all the failures identified in the fault tree. Since it is general enough not to depend on the particular origin of the failure, it has the potential to deal with other unidentified failures so far.
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