A study on optimal selection of reference accelerometers for active road noise control

Abstract

Active noise control (ANC) is gradually expanding its application in the automotive industry. One of the reason is that passive noise control (PNC) methods are not advantageous for lightweighting as they increase the weight of the vehicle, and ANC is more effective to control low frequency range noise as compared to PNC methods. In terms of ANC application, the performance of ANC systems is directly affected by the selection of the reference signal. Currently, the issue of sensor placement leads to a compromise between time cost and performance of ANC systems. Trial and error methods that are commonly used consist of a brute-force approach simulating the result outcomes for all candidate sensor locations and present high computing costs. Consequently, a process that allows engineers to reduce the set of candidate sensor locations while obtaining target noise reduction results is needed to avoid the overwhelming time cost of the brute-force and trial-error approaches. This study suggests a method that determines candidates for the locations of the reference signal sensors by using the correlation between the input acceleration signal and output sound pressure level signal, which is a partial coherence function. This process evaluates the correlation of each acceleration signal with the interior noise and eliminates redundant sensor locations by maximizing the Fisher information matrix. This method enables the re duction of the total number of candidate locations, which in turn leads to a decrease in the total time cost while obtaining locally optimal results.

능동형 소음제어(ANC)가 자동차 산업에서 점차 적용 범위를 넓혀가고 있다. 그 이유 중 하나는 패시브 노이즈 컨트롤(PNC) 방식이 차량 중량을 늘려 경량화에 유 리하지 않고, ANC 방식이 PNC 방식에 비해 저주파 범위의 소음을 더 효과적으로 제어할 수 있기 때문이다. ANC 적용 측면에서 ANC 시스템의 성능은 참조 신호 의 선택에 직접적인 영향을 받는다. 현재 센서선정 문제는 소요시간과 성능 사이의 절충으로 이어진다. 일반적으로 사용되는 시행착오 방법은 모든 후보 센서 위치에 대한 소음저감량을 얻기 위해 시뮬레이션을 진행하고 이에 따라 많은 시간이 소요 된다. 따라서 시행착오 방법을 통해 얻은 최적결과에 근접한 결과를 얻으면서 후보 센서 위치 개수를 감소 시킬 수 있도록 하는 프로세스가 필요하다. 본 연구에서는 입력 가속도 신호와 출력 음압 수준 신호의 상관관계를 이용하여 참조 신호 센서의 위치 후보를 결정하는 기법을 제안한다. 이 프로세스는 각 가속 신호와 내부 노이 즈의 부분 기여도함수를 바탕으로 구성된 피셔 정보 매트릭스를 극대화하여 중복 센서 위치를 제거한다. 이 방법을 통해 초기 참조신호 후보군을 줄일 수 있으며, 이 는 목표했던 결과를 얻으면서 총 시간비용의 감소로 이어진다.