(57)【要約】【課題】回転翼の翼端騒音に対する能動消音制御の制御効果を向上すること。【解決手段】本実施形態に係る騒音低減装置は、スピーカ、マイクロフォン及び制御信号生成部を有する。スピーカは、回転翼の周囲に配置され、制御信号に基づいて制御音を発する。マイクロフォンは、回転翼の周囲に配置され、制御音と回転翼から発せられる騒音とを収集してマイク信号に変換する。制御信号生成部は、マイク信号と回転翼の回転速度と回転翼からマイクロフォンに到達する騒音の位相とに基づいて、マイクロフォンの位置の音響パワーを低減するための前記制御信号を生成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転翼の周囲に配置され、制御信号に基づいて制御音を発するスピーカと、
前記回転翼の周囲に配置され、前記制御音と前記回転翼から発せられる騒音とを収集してマイク信号に変換するマイクロフォンと、
前記マイク信号と前記回転翼の回転速度と前記回転翼から前記マイクロフォンに到達する騒音の位相とに基づいて、前記マイクロフォンの位置の音響パワーを低減するための前記制御信号を生成する制御信号生成部と、
を具備する騒音低減装置。
【請求項２】
前記制御信号生成部は、
前記回転翼の騒音発生箇所を模擬する主音源に関する主音源体積速度を推定する主音源体積速度推定部と、
前記主音源体積速度と前記スピーカの制御音発生箇所を模擬する制御音源に関する制御音源体積速度位相差とに基づいて前記制御信号を算出する制御信号算出部と、を有する、
請求項１記載の騒音低減装置。
【請求項３】
前記主音源体積速度推定部は、前記主音源から前記マイクロフォンへの音の伝達特性に基づいて前記主音源体積速度を推定する、請求項２記載の騒音低減装置。
【請求項４】
前記マイクロフォンは複数個あり、
前記スピーカは複数個あり、
前記主音源体積速度推定部は、前記複数のマイクロフォン各々について、前記マイク信号と前記伝達特性から推定される前記主音源から前記マイクロフォンへ到達する騒音に関する計算上のマイク信号との差分と、前記主音源体積速度の位相差を前記回転翼による回転遅延のみに制限する拘束条件とから構成される評価関数を低減するような前記主音源体積速度を推定する、
請求項３記載の騒音低減装置。
【請求項５】
前記制御信号生成部は、前記回転翼の設置環境と前記回転翼を構成する複数の翼間の位置関係とに基づく予測計算に基づいて伝達特性を決定する伝達特性決定部を更に有する、請求項３記載の騒音低減装置。
【請求項６】
前記制御信号生成部は、前記主音源の位置に設置された経路計測用スピーカから発生され、前記マイクロフォンにより収集された経路計測用音に関する経路計測用マイク信号に基づいて前記伝達特性を決定する伝達特性決定部を更に有する、請求項３記載の騒音低減装置。
【請求項７】
前記制御信号生成部は、前記回転翼の回転を検出する検出器からの出力信号、前記回転翼を回転するための動力源への電流を検出する検出器からの出力信号又は前記マイク信号に対する周波数解析に基づいて前記回転速度を推定する回転速度推定部を有する、請求項１記載の騒音低減装置。
【請求項８】
前記スピーカは、前記回転翼の回転軸を中心とする第１の円周上に複数個設けられ、
前記マイクロフォンは、前記回転翼の回転軸を中心とする、前記第１の円周の半径よりも長い半径を有する第２の円周上に複数個設けられる、
請求項１記載の騒音低減装置。
【請求項９】
前記マイクロフォンの個数は、前記回転翼により生成される円周状音圧分布の変動周波数の２倍よりも大きい、請求項８記載の騒音低減装置。
【請求項１０】
前記制御信号生成部は、前記回転速度と前記主音源体積速度と前記制御音源体積速度位相差とに基づいて制御音源体積速度を算出する制御音源体積速度算出部を更に備え、
前記制御信号算出部は、前記制御音源体積速度に基づいて前記制御信号を算出する、
請求項２記載の騒音低減装置。
【請求項１１】
前記制御信号生成部は、
高調波に関する複数の次数と複数の位相差とを関連付けて記憶する記憶部と、
前記複数の位相差のうちの制御対象次数に関連付けられた位相差を前記制御音源体積速度位相差として決定する制御音源体積速度位相差決定部と、を更に有する、
請求項１０記載の騒音低減装置。
【請求項１２】
前記スピーカの個数は、前記回転翼を構成する複数の翼の枚数と前記制御対象次数の最大値との積の２倍よりも大きい、請求項１１記載の騒音低減装置。
【請求項１３】
前記制御信号生成部は、
前記マイク信号の周波数分析に基づいて前記スピーカの位置における振幅比を出力する振幅比出力部と、
高調波に関する複数の次数と複数の位相差とを関連付けて記憶する記憶部と、
前記振幅比と前記複数の位相差のうちの制御対象次数に関する位相差とに基づいて前記制御音源体積速度位相差を算出する制御音源体積速度位相差算出部と、を更に有する、
請求項１０記載の騒音低減装置。
【請求項１４】
前記スピーカの個数は、前記回転翼により生成される円周状音圧分布の変動周波数の２倍よりも大きく、且つ、前記回転翼を構成する複数の翼の枚数と前記制御対象次数の最大値との積の２倍よりも大きい、請求項１３記載の騒音低減装置。
【請求項１５】
前記振幅比出力部は、前記マイクロフォンの個数と前記スピーカの個数とが等しく且つ前記マイクロフォンと前記スピーカとが近接している場合、前記振幅比として、前記スピーカのうちの特定のスピーカの位置におけるマイク信号の振幅に対する各スピーカの位置におけるマイク信号の振幅の比を出力する、請求項１３記載の騒音低減装置。
【請求項１６】
前記振幅比出力部は、前記マイクロフォンの個数と前記スピーカの個数とが等しくない場合、前記マイクロフォン各々からの実測のマイク信号の振幅比を前記回転翼の回転中心回りの角度でスプライン補間することにより前記スピーカ各々の位置における計算上のマイク信号の振幅比を算出する、請求項１３記載の騒音低減装置。
【請求項１７】
前記回転翼により生成される円周状音圧分布の変動周波数と前記スピーカの実際の個数と前記回転翼を構成する翼の枚数とに基づいて最適なスピーカの個数を算出する最適スピーカ数算出部と、
前記変動周波数に基づいて最適なマイクロフォンの個数を算出する最適マイクロフォン数算出部と、
前記最適なスピーカの個数と前記最適なマイクロフォンの個数とを表示する表示部と、を更に備える、
請求項１記載の騒音低減装置。
【請求項１８】
前記変動周波数を、前記マイク信号に基づく自己相関処理又はフーリエ変換により推定する変動周波数推定部を更に有する、請求項９、１４又は１７記載の騒音低減装置。
【請求項１９】
前記スピーカから前記マイクロフォンへの音の伝達特性と前記スピーカへの入力信号とに基づいて、前記マイク信号から前記制御音の信号成分を除去した除去後マイク信号を生成する除去部を更に有し、
前記主音源体積速度推定部は、前記マイク信号として前記除去後マイク信号を使用する、
請求項２記載の騒音低減装置。
【請求項２０】
前記制御信号生成部は、前記マイク信号に、高調波に関する複数の次数にそれぞれ対応する複数の帯域通過フィルタを並列的に施して前記複数の次数毎にフィルタ後マイク信号を出力するフィルタ部を更に有し、
前記主音源体積速度推定部は、前記マイク信号として前記フィルタ後マイク信号を使用して前記複数の次数毎に前記主音源体積速度を推定し、
前記制御信号算出部は、前記主音源体積速度を使用して前記複数の次数毎に次数毎制御信号を生成し、前記複数の次数に亘り前記次数毎制御信号を加算して前記制御信号を生成する、
請求項２記載の騒音低減装置。
【請求項２１】
前記回転翼の翼端を覆う環形状を有する支持構造体を更に備え、
前記スピーカと前記マイクロフォンとは、前記支持構造体に設けられる、
請求項１記載の騒音低減装置。
【請求項２２】
回転軸回りに回転する複数の翼を有する回転翼と、
前記回転翼の回転により発生する推力及び揚力により飛行する機体と、
前記回転翼の周囲に配置され、制御信号に基づいて制御音を発するスピーカと、
前記回転翼の周囲に配置され、前記制御音と前記回転翼から発せられる騒音とを収集してマイク信号に変換するマイクロフォンと、
前記マイク信号と前記回転翼の回転速度と前記回転翼から前記マイクロフォンに到達する騒音の位相とに基づいて、前記マイクロフォンの位置の音響パワーを低減するための前記制御信号を生成する制御信号生成部と、
を具備する飛行体。
【請求項２３】
外力を受けて回転軸回りに回転する複数の翼を有する回転翼と、
前記回転翼の回転に連動して電力を発生する発電部と、
前記回転翼の周囲に配置され、制御信号に基づいて制御音を発するスピーカと、
前記回転翼の周囲に配置され、前記制御音と前記回転翼から発せられる騒音とを収集してマイク信号に変換するマイクロフォンと、
前記マイク信号と前記回転翼の回転速度と前記回転翼から前記マイクロフォンに到達する騒音の位相とに基づいて、前記マイクロフォンの位置の音響パワーを低減するための前記制御信号を生成する制御信号生成部と、
を具備する発電装置。
【請求項２４】
回転翼の周囲に配置されたスピーカから制御信号に基づいて制御音を発し、
前記回転翼の周囲に配置されマイクロフォンにより、前記制御音と前記回転翼から発せられる騒音とを収集してマイク信号に変換し、
前記マイク信号と前記回転翼の回転速度と前記回転翼から前記マイクロフォンに到達する騒音の位相とに基づいて、前記マイクロフォンの位置の音響パワーを低減するための前記制御信号を生成する、
ことを具備する騒音低減方法。
【請求項２５】
コンピュータに、
回転翼の周囲に配置されたスピーカから制御信号に基づいて制御音を発する機能と、
前記回転翼の周囲に配置されマイクロフォンにより生成された前記制御音と前記回転翼から発せられる騒音とに関するマイク信号と、前記回転翼の回転速度と、前記回転翼から前記マイクロフォンに到達する騒音の位相とに基づいて、前記マイクロフォンの位置の音響パワーを低減するための前記制御信号を生成する機能と、
を実現させる騒音低減プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、騒音低減装置、飛行体、発電装置、騒音低減方法及び騒音低減プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転翼の回転に伴い翼端騒音が発生する。騒音を低減する技術として、能動消音制御（アクティブノイズコントロール：ＡＮＣ）が知られている。能動消音制御は、騒音と同振幅且つ逆位相の制御音をスピーカから出力することにより騒音を低減する。しかしながら、回転翼の回転に伴い発生する翼端騒音に対する能動消音制御の方法は確立されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５９７９５９３号明細書
【特許文献２】特開平０７−０９８５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明が解決しようとする課題は、回転翼の翼端騒音に対する能動消音制御の制御効果を向上すること可能な騒音低減装置、飛行体、発電装置、騒音低減方法及び騒音低減プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係る騒音低減装置は、スピーカ、マイクロフォン及び制御信号生成部を有する。スピーカは、回転翼の周囲に配置され、制御信号に基づいて制御音を発する。マイクロフォンは、回転翼の周囲に配置され、制御音と回転翼から発せられる騒音とを収集してマイク信号に変換する。制御信号生成部は、マイク信号と回転翼の回転速度と回転翼からマイクロフォンに到達する騒音の位相とに基づいて、マイクロフォンの位置の音響パワーを低減するための前記制御信号を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本実施形態に係る騒音低減装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１の回転翼、スピーカ及びマイクロフォンの位置関係を示す図である。
【図３】図３は、図１の制御信号生成部による音響シミュレーションのシミュレーション条件を模式的に示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る（１３）式を模式的に示す図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る（１６）式を模式的に示す図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る（１８）式及び（１９）式を模式的に示す図である。
【図７】図７は、図１の制御信号生成部の構成を示す図である。
【図８】図８は、構成例１に係る次数ｘに関するｑ計算部の構成を示す図である。
【図９】図９は、構成例２に係る次数ｘに関するｑ計算部の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係るスピーカとマイクロフォンとの位置関係を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係るスピーカとマイクロフォンとの他の位置関係を示す図である。
【図１２】図１２は、検証例１に係る第１のシミュレーション条件でのｗｉの推定結果を示すグラフである。
【図１３】図１３は、検証例１に係る第２のシミュレーション条件でのｗｉの推定結果を示すグラフである。
【図１４】図１４は、検証例１に係る第３のシミュレーション条件でのｗｉの推定結果を示すグラフである。
【図１５】図１５は、検証例２に係る第１のシミュレーション条件での翼上方３ｍ音圧分布における音響パワー低下量を示すグラフである。
【図１６】図１６は、検証例２に係る第２のシミュレーション条件での翼上方３ｍ音圧分布における音響パワー低下量を示すグラフである。
【図１７】図１７は、検証例２に係る第３のシミュレーション条件での翼上方３ｍ音圧分布における音響パワー低下量を示すグラフである。
【図１８】図１８は、検証例３に係る第２のシミュレーション条件での翼上方３ｍ音圧分布における音響パワー低下量を示すグラフである。
【図１９】図１９は、検証例３に係る第３のシミュレーション条件での翼上方３ｍ音圧分布における音響パワー低下量を示すグラフである。
【図２０】図２０は、比較例に係る第２のシミュレーション条件でのｗｉの推定結果を示すグラフである。
【図２１】図２１は、比較例に係る第３のシミュレーション条件でのｗｉの推定結果を示すグラフである。
【図２２】図２２は、比較例に係る音響パワー低下量を示すグラフである。
【図２３】図２３は、図１の表示機器により表示される、最適マイクロフォン数と最適スピーカ数との表示画面の一例を示す図である。
【図２４】図２４は、実施例２に係る騒音低減装置の処理の典型的な流れを示す図である。
【図２５】図２５は、本実施形態に係る飛行体（ヘリコプター）の外観を示す図である。
【図２６】図２６は、本実施形態に係る発電装置（風力発電装置）の外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる騒音低減装置、飛行体、発電装置、騒音低減方法及び騒音低減プログラムを説明する。
【０００８】
本実施形態に係る騒音低減装置、方法及びプログラムは、回転翼の翼端騒音に対する能動消音制御を行う。本実施形態に係る騒音低減装置は、回転翼を有する如何なる装置にも設けることができる。回転翼を有する装置としては、送風機や風車、飛行体、発電装置等が挙げられる。飛行体としては、例えば、回転翼を有する無人航空機（ドローン）やヘリコプターが挙げられる。発電装置としては、例えば、風力発電機やタービンが挙げられる。タービンとしては、例えば、空気タービンや水力タービン、蒸気タービン、ガスタービンが挙げられる。以下、本実施形態に係る騒音低減装置は、送風機に設けられるものとする。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る騒音低減装置１の構成を示す図である。図１に示すように、騒音低減装置１は、コンピュータ１０、回転翼１１、駆動装置１３、複数のスピーカ１５及び複数のマイクロフォン１７（ｊはマイクロフォンの個数を示す整数）を有する。
【００１０】
回転翼１１は、回転軸回りに回転可能に設けられた複数の翼を有する。回転翼１１は、コンピュータ１０の駆動装置１３により発生された動力を受けて回転軸回りに回転する。回転翼１１は、回転に伴い翼端騒音を発生する。駆動装置１３は、モータやアクチュエータ等により実現される。駆動装置１３とコンピュータ１０とは有線又は無線を介して通信可能に接続されている。駆動装置１３は、処理回路２３からの回転指令を受けて駆動し、当該回転指令に応じた回転速度で回転翼１１を回転する。
【００１１】
複数のスピーカ１５は、回転翼１１の周囲に設けられる。スピーカ１５は、コンピュータ１０からの制御信号に基づいて、マイクロフォン１７の位置の音響パワーを低減するための制御音を発生する。スピーカ１５とコンピュータ１０とは有線又は無線を介して通信可能に接続されている。なお本実施形態においてスピーカ１５の番号はｋにより表すものとする。スピーカ１５の個数Ｌｃは２以上の幾つでも良い。
【００１２】
複数のマイクロフォン１７は、回転翼１１の周囲に設けられる。マイクロフォン１７は、スピーカ１５から発せられる制御音と回転翼１１から発せられる翼端騒音とを収集し、収集音に応じた電気信号に変換する。以下、マイクロフォン１７により変換される電気信号をマイク信号と呼ぶことにする。マイクロフォン１７とコンピュータ１０とは有線又は無線を介して通信可能に接続されている。マイク信号は、コンピュータ１０に供給される。なお本実施形態においてマイクロフォン１７の番号はｊにより表すものとする。マイクロフォン１７の個数Ｌｐは２以上の幾つでも良い。
【００１３】
コンピュータ１０は、騒音低減装置１の中枢として機能する。コンピュータ１０は、制御信号供給回路１９、マイク信号入力回路２１、処理回路２３、表示機器２５、操作機器２７及び記憶装置２９を有する。制御信号供給回路１９、マイク信号入力回路２１、処理回路２３、表示機器２５、操作機器２７及び記憶装置２９は、例えば、バス（bus）を介して互いに接続されている。
【００１４】
制御信号供給回路１９は、複数のスピーカ１５との通信のためのインタフェースを有する。例えば、制御信号供給回路１９は、処理回路２３により生成された制御信号を、有線又は無線を介してスピーカ１５に供給する。
【００１５】
マイク信号入力回路２１は、複数のマイクロフォン１７との通信のためのインタフェースを有する。例えば、マイク信号入力回路２１は、マイクロフォン１７により生成されたマイク信号を、有線又は無線を介して入力する。なお、マイク信号入力回路２１は、マイク信号に増幅処理等の任意の信号処理を施す信号処理回路を有しても良い。
【００１６】
処理回路２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサとＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを有する。処理回路２３は、記憶装置２９に記憶されているプログラムを実行することにより制御信号生成部２３１、変動周波数算出部２３３、最適スピーカ数算出部２３５、最適マイクロフォン数算出部２３７及び駆動制御部２３９を実現する。
【００１７】
制御信号生成部２３１は、マイクロフォン１７により生成されたマイク信号と回転翼１１の回転速度と回転翼１１からマイクロフォン１７に到達する翼端騒音の位相（以下、騒音位相と呼ぶ）とに基づいて、マイクロフォン１７の位置の音響パワーを低減する制御音を発生するための制御信号を生成する。制御信号は、制御信号供給回路１９を介してスピーカ１５に供給される。
【００１８】
変動周波数算出部２３３は、回転翼１１により生成される円周状音圧分布の変動周波数を、マイク信号に基づく自己相関処理又はフーリエ変換により推定する。円周状音圧分布は、回転翼１１により発せられる翼端騒音に関する音圧分布である。回転翼１１により発せられる翼端騒音は回転軸を中心として略等方的に伝播するので、回転翼１１により発せられる翼端騒音に関する音圧分布は、円周形状に近似する。
【００１９】
最適スピーカ数算出部２３５は、変動周波数算出部２３３により算出された変動周波数と制御対象次数の最大値とに基づいて能動消音制御に関し最適なスピーカ１５の個数（以下、最適スピーカ数と呼ぶ）を算出する。更に、回転翼１１が形成する円周状音圧分布の変動周波数に基づいて最適スピーカ数を算出することも可能である。制御対象次数は、翼端騒音の基本波及び高調波に関する複数の次数のうちの、制御信号の生成処理の過程における処理対象の次数に規定される。
【００２０】
最適マイクロフォン数算出部２３７は、変動周波数算出部２３３により算出された変動周波数に基づいて、能動消音制御に関し最適なマイクロフォン１７の個数（以下、最適マイクロフォン数と呼ぶ）を算出する。
【００２１】
駆動制御部２３９は、回転翼１１を任意の回転速度で回転するため駆動装置１３に回転指令を出力する。具体的には、駆動制御部２３９は、目標の回転速度に応じた駆動パルス信号列を駆動装置１３に供給し、駆動装置１３は、駆動パルス信号列を受けて当該目標の回転速度で回転翼１１を回転する。
【００２２】
表示機器２５は、種々の情報を表示する。例えば、表示機器２５は、最適スピーカ数算出部２３５により算出された最適スピーカ数と最適マイクロフォン数算出部２３７により算出された最適マイクロフォン数とを表示する。表示機器２５としては、例えば、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＬＥＤ（Light-Emitting Diode）ディスプレイ、プラズマディスプレイ又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。
【００２３】
操作機器２７は、ユーザからの各種指令を入力する。具体的には、操作機器２７としては、キーボードやマウス、各種スイッチ、タッチパッド、タッチパネルディスプレイ等から適宜選択可能である。操作機器２７からの出力信号は処理回路２３に供給される。なお、操作機器２７としては、処理回路２３に有線又は無線を介して接続された、コンピュータであっても良い。
【００２４】
記憶装置２９は、ＲＯＭ(Read Only Memory)やＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等を含む。記憶装置２９は、処理回路２３による種々の演算結果、処理回路２３が実行する種々のプログラムを記憶する。
【００２５】
以下、本実施形態に係る騒音低減装置の詳細について説明する。
【００２６】
図２は、回転翼１１、スピーカ１５及びマイクロフォン１７の位置関係を示す図である。図２に示すように、回転翼１１は、回転軸Ａ１回りに回転する複数の翼１１１を有する。回転軸Ａ１は、図２に図示しない駆動装置１３からの動力を受けて回転するシャフトにより実現される。複数の翼１１１は、当該シャフトに取り付けられる。図２において回転翼１１は、３枚の翼１１１を有しているが、何枚の翼１１１を有しても良い。複数の翼１１１がＡ１回りに回転することにより翼１１１から騒音（翼端騒音）が発せられる。回転翼１１の外周を囲うように円環形状を有する支持構造体１１３が設けられる。支持構造体１１３の中心が回転軸Ａ１に一致するように支持構造体１１３が配置される。支持構造体１１３の回転軸Ａ１に沿う厚みは、回転翼１１による風の流れを阻害しないため薄い方が良い。しかしながら、支持構造体１１３の回転軸Ａ１に沿う厚みは、機械的強度の確保等のため厚くても良い。すなわち、支持構造体１１３は、円筒形状を有しても良い。
【００２７】
なお、支持構造体１１３の形状は、円環形状又は円筒形状のみに限定されない。例えば、支持構造体１１３の形状は、四角筒形状等の多角筒形状でも良い。但し、円環形状又は円筒形状の場合、回転翼１１の回転により生じる空気の流れが回転軸Ａ１に関して軸対称になるため円環形状又は円筒形状が望ましい。
【００２８】
図２に示すように、支持構造体１１３には複数のスピーカ１５が設けられる。例えば、スピーカ１５は、回転翼１１の回転により生じる空気及び音の流れの乱れを防止するため、支持構造体１１３に埋設されると良い。複数のスピーカ１５は、Ａ１を中心とする円周上に等間隔で配置される。各スピーカ１５と回転軸Ａ１との間の距離は、支持構造体１１３の半径に略一致する。各スピーカ１５と回転軸Ａ１との間の距離が翼１１１の半径方向に関する長さ（翼半径）に近いほど能動消音制御の制御効果が向上するため、支持構造体１１３の半径と翼１１１の翼半径とが略一致するように設計される。
【００２９】
図２に示すように、支持構造体１１３には複数のマイクロフォン１７が設けられる。複数のマイクロフォン１７は、Ａ１を中心とする円周上に等間隔で配置される。更に、マイクロフォン１７はスピーカ１５の近傍に配置される。また、マイクロフォン１７は、回転翼１１の回転により生じる風の影響が少ない場所に設置することが望ましい。このため、マイクロフォン１７は、支持構造体１１３から半径方向外側に設けられる良い。具体的には、支持構造体１１３の外縁に、半径方向外側に突出するように、複数のマイクロフォン１７にそれぞれ対応する複数の棒形状の治具１１５が設けられる。例えば、治具１１５は、支持構造体１１３のうちのスピーカ１５が埋設されている位置に設けられる。治具１１５の先端にマイクロフォン１７が取り付けられる。これにより、マイクロフォン１７をスピーカ１５の近傍に配置することができる。なお、更にマイクロフォン１７から回転翼１１による風の影響を取り除くため、回転翼１１とマイクロフォン１７との間に風防スクリーンが設けられると良い。
【００３０】
なお、図２においては、スピーカ１５の個数とマイクロフォン１７の個数とは同一であるとしたが、本実施形態はこれに限定されず、同一でなくても良い。
【００３１】
次に、本実施形態に係る制御信号生成部５０による音響パワー最小化の概念を説明する。
【００３２】
本実施形態に係る制御信号生成部５０は、回転翼１１の翼端騒音に対する能動消音制御のために各スピーカ１５−ｋに供給される制御信号を、複数のマイクロフォン１７−ｊからのマイク信号に基づく音響シミュレーションにより生成する。制御信号は、各マイクロフォン１７−ｊの位置における音響パワーを最小化する制御音をスピーカ１５−ｋから発生させる。
【００３３】
図３は、制御信号生成部５０による音響シミュレーションのシミュレーション条件を模式的に示す図である。図３に示すように、回転翼１１の回転より生じる翼端騒音は、回転音源である。そのため、翼半径の円周Ｃ１上に複数の主音源（翼端音源）３１が設定される。各主音源３１は、回転翼１１の回転により生じる翼端騒音の発生箇所を模擬する。スピーカ１５は、円周Ｃ１の半径よりも長い半径の円周Ｃ２上に等間隔で配置され、マイクロフォン１７は、円周Ｃ２の半径よりも長い半径の円周Ｃ３上に等間隔で配置される。スピーカ１５は、音響シミュレーションにおいては制御音源と呼ばれる。各制御音源１５は、スピーカ１５から発せられる制御音の発生箇所を模擬する。
【００３４】
翼端騒音が回転音源であるため、ｉ番目の主音源３１の体積速度（以下、主音源体積速度と呼ぶ）qｐｉは下記の（１）式、ｋ番目の制御音源１５の体積速度（以下、制御音源体積速度と呼ぶ）qｓｋは下記の（２）式のように一般的には表される。なお、主音源３１の想定個数はＬｐ個、制御音源１５の個数はＬｃ個であるとする。また、Ｍ＝Ｂｘであり、Ｂは回転翼１１の翼１１１の枚数、ｘは翼端騒音の基本波及び高調波に関する制御対象次数とする。さらに、回転翼１１の回転速度（回転周波数）はΩとする。
【００３５】
【数１】
2019053197.tif 000003
【００３６】
（１）式に示すように、i番目の主音源３１の主音源体積速度qｐｉは、各主音源３１に共通する主音源体積速度の大きさ成分qｐとi番目の主音源３１の主音源体積速度の位相差成分αｉとの積により表される。回転翼１１を構成する各翼１１１からマイクロフォン１７に到達する翼端騒音の振幅は、翼１１１の翼端での翼端騒音の振幅が一定であったとしても、翼１１１の翼端からマイクロフォン１７への距離の周期的変化に伴い時間的に周期的に変化する。位相成分αｉは、翼端騒音を模擬するi番目の主音源３１の位相遅れ（以下、翼位相遅れと呼ぶ）ｅｘｐ（−ｉＭφi）を含む。翼位相遅れは、回転翼１１からマイクロフォン１７に到達する翼端騒音の騒音位相に対応する。（２）式に示すように、ｋ番目の主音源１５の制御音源体積速度qｓｋは、各制御音源１５に共通する制御音源体積速度の大きさ成分qｓとｋ番目の制御音源１５の制御音源体積速度の位相差成分βｋとの積により表される。位相差成分βｋは、ｋ番目の制御音源１５の位相遅れｅｘｐ（−ｉＭφ´ｋ）を示す。
【００３７】
但し、主音源３１の初期位相、つまりqｐの位相角は不明である。以降の表記では、下記の（３）式及び（４）式に示すように、qｐ=ｅｘｐ（ｉＭΩｔ）とし、初期位相αｉｎｉｔｉａｌｐｈａｓｅをαｉに集約する。上記表現では、翼端騒音が同一円周Ｃ１上にて一定（軸対称）であることを仮定している。翼端騒音は、翼１１１の取付け環境に依存するため、実際には、軸対称にならない場合がある。この円周Ｃ１上での翼端騒音の振幅比αａｍｐ−ｉもαｉに集約する。すなわち、位相差成分αｉは、（４）式に示すように、翼位相遅れ、初期位相及び振幅比の積に規定される。振幅比αａｍｐ−ｉは、円周Ｃ１上の基準位相の翼端騒音の振幅に対する対象位相iの翼端騒音の振幅の比に規定される。軸対象である場合、振幅比αａｍｐ−ｉは１に等しい。
【００３８】
【数２】
2019053197.tif 000004
【００３９】
翼端騒音の振幅比βａｍｐ−ｉをβｋに含めるため、βｋも、下記の（５）式及び（６）式に示すように変更する。振幅比βａｍｐ−ｉは、制御音源が配列される円周Ｃ２上の基準位相の翼端騒音の振幅に対する対象位相iの翼端騒音の振幅の比に規定される。軸対象である場合、振幅比βａｍｐ−ｉは１に等しい。位相差成分βｋは、（６）式に示すように、位相遅れ及び振幅比の積に規定される。
【００４０】
【数３】
2019053197.tif 000005
【００４１】
音響パワーＷは、下記の（７）−（１２）式により表される。最小化対象の制御音源体積速度ｑｓは、下記の式（８）式により表される。なお、ｋ＝ω／ｃは波数である、ωは、ω＝ＭΩに規定される。
【００４２】
【数４】
2019053197.tif 000006
【００４３】
上記の通り、音響パワーＷが最適された制御音源体積速度ｑｓは、従来、実際の主音源体積速度ｑｐが未知であるため、予め定められた値を用いて演算していた。そのため、音響パワーＷの最小化手法は、能動消音制御効果の事前評価として役立つが、実際のリアルタイムでの能動消音制御に用いることができなかった。
【００４４】
本実施形態に係る制御信号生成部５０は、主音源体積速度を複数のマイクロフォン１７−ｊからのマイク信号に基づいて推定し、音響パワーを最小化する制御音源体積速度を主音源体積速度に基づいて直接的に導出する。具体的には、回転翼１１の周囲に既知角度（具体的には、等間隔）で複数のマイクロフォン１７−ｊを配置し、複数の翼端騒音源から各マイクロフォン１７−ｊに伝搬する音の伝達特性モデルを構築し、各マイクロフォン１７−ｊからのマイク信号を伝達特性モデルに組み込んで主音源体積速度を推定する。本実施形態に係る手法によれば、振幅比αａｍｐ−ｉのみでなく、基準位相からの相対位相角αｉｎｉｔｉａｌｐｈａｓｅも導出可能である。これにより、音響パワーを最小化する制御音源体積速度ｑｓを直接的に導出することが可能になる。誤差マイク音圧低減による間接的な能動消音制御に比して高い制御性能を得ることができる。
【００４５】
以下、本実施形態に係る制御信号生成部５０による主音源体積速度ｑｐの推定手法を示す。
【００４６】
推定に用いるマイクロフォンの個数をＬｍとし、推定に用いる主音源数をＬｐｅｓとする．実際の主音源数Ｌｐは不明のため、適当にＬｐｅｓを設定する。推定に用いる主音源は、翼半径上にあるものとする。ここで、推定に用いる主音源の位置ｉ(ｉ＝１、…、Ｌｐｅｓ)からマイクロフォンｊ（Ｊ＝１、…Ｌｍ）までの経路特性Ｃ’ｉｊに翼位相遅れｅｘｐ（−ｉＭφｉ）をかけた伝達特性をＣｉｊ（ｔ）＝Ｃｉｊ０（ｔ）＋Ｃｉｊ１（ｔ）ｉとし、各マイクロフォンが取得するマイク信号をｍｊ（Ｊ＝１…Ｌｍ）とする。なお、φｉ＝２πｉ／Ｌｐｅｓ(ｉ＝０、…、Ｌｐｅｓ−１)であるとする。ここで、経路特性Ｃｉｊ（ｔ）が時刻変動するのは、経路特性Ｃ’ｉｊより、回転速度Ωに制御対象次数ｘ及び翼枚数Ｂをかけた周波数ＭΩに対応する伝達特性を選択するためである。但し回転速度Ωが一定の場合、経路特性Ｃｉｊ（ｔ）は、時刻変動せず固定値をとる。能動消音制御時においてマイク信号ｍｊは、制御音の影響を差し引いた信号とする。ここで、制御音の影響を差し引いたマイク信号ｍｊを処理後マイク信号ｍｊと呼び、制御音の影響を差し引いていないマイク信号ｍｊを原マイク信号ｍｊと呼ぶ。ｊ番目のマイクロフォンの除去後マイク信号ｍｊ（ｔ）は、ｊ番目のマイクロフォンの原マイク信号ｍｒｊ（ｔ）と、ｋ番目のスピーカからｊ番目のマイクロフォンまでの音の伝達特性Ｔｋｊと、各スピーカへの入力ｕｋとに基づいて、下記の（１３）式により表される。
【００４７】
【数５】
2019053197.tif 000007
【００４８】
図４は、（１３）式を模式的に示す図である。図４に示すように、除去後マイク信号ｍｊ（ｔ）は、ｊ番目のマイクロフォンの原マイク信号ｍｒｊ（ｔ）から、各スピーカｋから発せられｊ番目のマイクロフォンに到達する制御音の和Σを差し引くことにより得られる。各スピーカｋから発せられｊ番目のマイクロフォンに到達する制御音は、伝達特性Ｔｋｊと各スピーカへの入力ｕｋとの積Ｔｋｊｕｋにより規定される。積Ｔｋｊｕｋを全てのｋについて加算することにより和Σが算出される。すなわち、除去後マイク信号ｍｊ（ｔ）は、スピーカｋからマイクロフォンｊへの音の伝達特性Ｔｋｊとスピーカｋへの入力信号とに基づいて、原マイク信号ｍｒｊ（ｔ）から制御音の信号成分を除去することにより生成される。除去後マイク信号ｍｊ（ｔ）は、例えば、マイク信号入力回路２１により生成される。
【００４９】
推定するパラメータは、翼位相遅れ以外のαｉに含まれる成分であるｗｉ＝−ｅｉαｉｎｉｔｉａｌｐｈａｓｅαａｍｐ−ｉ（ｉ＝１，…，Ｌｐｅｓ）である。推定パラメータｗｉの実数部をｗｉ０、虚数部を−ｗｉ１に設定される。推定パラメータは、ｗｉ＝ｗｉ０＋（−ｗｉ１）ｉにより算出される。
【００５０】
評価関数Ｊ（ｔ）は、下記の（１４）式−（１７）式により表される。なお、Ｘ１＝ｃｏｓ（ωｔ）、Ｘ２＝ｓｉｎ（ωｔ）、ωｔ＝ＭΩである。評価関数Ｊ（ｔ）が最小になるような推定パラメータｗｉが算出される。
【００５１】
【数６】
2019053197.tif 000008
【００５２】
図５は、（１６）式を模式的に示す図である。図５及び（１６）式に示すように、まず、補助変数ｒｉｊ０とＷｉ０との積と、補助変数ｒｉｊ１とＷｉ１との積との和が全てのｉについて算出され、当該和が全てのｉに亘り加算されることにより加算値Σが算出される。次に加算値Σと処理後マイク信号ｍｊとが加算されることにより評価関数の第一項に含まれるｅｊが算出される。ｅｊは１からＬｍまでの全てのｊについて算出される。
【００５３】
ここで、補助変数ｒｉｊ０は下記の（１８）式、補助変数ｒｉｊ１は、下記の（１９）式により表される。
【００５４】
【数７】
2019053197.tif 000009
【００５５】
図６は、（１８）式及び（１９）式を模式的に示す図である。図６、（１８）式及び（１９）式に示すように、補助変数ｒｉｊ０は、Ｘ１とＣｉｊ０との積と、Ｘ２と（−Ｃｉｊ１）との積との加算により算出される。補助変数ｒｉｊ１は、Ｘ１とＣｉｊ１との積と、Ｘ２とＣｉｊ０との積との加算により算出される。補助変数ｒｉｊ０と補助変数ｒｉｊ１とは、１からＬｐｅｓまでの全てのi及び１からＬｍまでのｊについて算出される。
【００５６】
（１４）式に示す評価関数Ｊ（ｔ）を最小化する更新式は、下記の（２０）式及び（２１）式により表される。μ及びμ２は適切なステップサイズパラメータである。
【００５７】
【数８】
2019053197.tif 000010
【００５８】
但し、更新式（２０）式及び（２１）式の二項目の｜｜ｒｉ０｜｜２２は、ｒｉ０をＬｍ個並べたベクトルのノルムであり、｜｜ｒｉ１｜｜２２は、ｒｉ１をＬｍ個並べたベクトルのノルムである。更新式（２０）式及び（２１）式の二項目は、当該更新式を安定化するために導入しているものであり、これに限定はしない。
【００５９】
上記の式（１６）式−（２１）式からなる信号処理ブロックを主音源体積速度推定器（α-estimator）と呼ぶ。ここで、（１４）式に示す評価関数Ｊ（ｔ）の一項目は、マイク信号と伝達特性から推定される主音源からマイクロフォンへ到達する騒音に関する計算上のマイク信号との差分である。すなわち、一項目は、推定主音源位置からの到来音波の和と取得マイク値との差を示す評価値である。評価関数Ｊ（ｔ）の二項目は、主音源体積速度の位相差を前記回転翼による回転遅延のみに制限する拘束条件である。具体的には、二項目の拘束条件は、各推定パラメータｗｉの偏角を揃える。
【００６０】
次に、本実施形態に係る制御信号生成部２３１の構成及び処理について説明する。
【００６１】
図７は、本実施形態に係る制御信号生成部２３１の構成を示す図である。図７に示すように、制御信号生成部２３１は、回転速度推定部４１、バンドパスフィルタ部４３、ｑ計算部４５及び制御信号算出部４７を有する。
【００６２】
回転速度推定部４１は、除去後マイク信号ｍｊの周波数解析に基づいて回転翼１１の回転速度を推定する。具体的には、回転速度推定部４１は、各マイクロフォン１７−ｊからの各除去後マイク信号ｍｊに高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transfer）等の周波数解析を施し、ピーク値を特定する。回転速度推定部４１は、特定したピーク値に対応する周波数のうちの最低周波数を特定する。最低周波数は、次数ｘ＝１に相当する。最低周波数は、複数のマイクロフォン１７−ｊからの複数のマイク信号ｍｊ各々について算出される。回転速度推定部４１は、複数の最低周波数の平均値を算出し、平均値を翼１１１の枚数Ｂで除した除算値を回転速度Ωとして算出する。回転速度Ωは、回転翼１１の回転速度とみなされる。
【００６３】
なお、回転速度Ωの推定方法は、除去後マイク信号ｍｊを使用する方法のみに限定されない。例えば、回転速度推定部４１は、回転翼１１の回転を検出する回転検出器からの出力信号、回転翼１１を回転するための動力源への電流を検出する電流検出器からの出力信号に基づいて回転翼１１の回転速度を推定しても良い。回転検出器からの出力信号としては、例えば、回転翼１１に取り付けたエンコーダ又は翼１１１の通過を検出するパルスカウンタからの出力信号が用いられる。電流検出器からの出力信号を用いる方法としては、例えば、電流センサにより検出された電流値から電流周波数を算出し、電流周波数に基づいて回転翼１１の回転速度が推定される。
【００６４】
バンドパスフィルタ部４３は、高調波の次数ｘ毎に設けられる。各バンドパスフィルタ部４３−ｘは、マイクロフォン１７からの除去後マイク信号ｍｊに、制限対象次数ｘに対応する周波数帯域成分を選択するためのバンドパスフィルタを施し、処理後マイク信号ｍｊｘを生成する。すなわち、バンドパスフィルタ部４３は、高調波に関する複数の次数にそれぞれ対応する複数の帯域通過フィルタを並列的に施して複数の次数毎に処理後マイク信号を出力する。選択対象の周波数帯域は、回転速度Ωに基づいて決定される。例えば、選択対象の周波数帯域の中心周波数はＢｘΩ、帯域幅は５０Ｈｚに設定される。
【００６５】
ｑ計算部４５は、高調波の次数ｘ毎に設けられる。ｑ計算部４５−ｘは、処理後マイク信号ｍｊｘと回転速度Ωと各マイクロフォン１７−ｊに到達する騒音位相とに基づいて制御音源体積速度ｑｓｘを算出する。
【００６６】
制御信号算出部４７は、複数の次数ｘに関する複数の制御音源体積速度ｑｓｘに基づいて各スピーカへの制御信号ｕｊを算出する。具体的には、制御信号算出部４７は、複数の次数ｘ各々について制御音源体積速度ｑｓｘと制御音源体積速度位相差βｋｘとに基づいて各スピーカに与える体積速度ｑｓｋｘを算出する。体積速度ｑｓｋｘは、制御音源体積速度ｑｓｘと制御音源体積速度位相差βｋｘとの積、すなわち、ｑｓｋｘ＝ｑｓｘβｋｘに規定される。次数ｘに対する各スピーカへの制御信号ｕｊｘは、以下の（２２）式により規定される。すなわち、制御信号算出部４７は、ｑｓｋｘから実数部を抽出して制御信号ｕｊｘを生成する。制御信号ｕｊｘは、１からＬｃまでの全てのｊに亘り生成される。そして制御信号算出部４７は、以下の（２３）式のように、制御対象次数群Ｘｍに含まれる全ての次数に関する制御信号ｕｊｘを加算することにより各スピーカへの制御信号ｕｊｘを算出する。
【００６７】
【数９】
2019053197.tif 000011
【００６８】
次に、ｑ計算部４５の構成及び処理を、制御音源体積速度に対して振幅比βａｍｐ−ｋを含めない場合（構成例１）と含める場合（構成例２）とに分けて説明する。
【００６９】
図８は、構成例１に係る次数ｘに関するｑ計算部４５−ｘの構成を示す図である。図８に示すように、ｑ計算部４５−ｘは、経路特性記憶部５１−ｘ、伝達特性算出部５３−ｘ、α推定部５５−ｘ、β記憶部５７−ｘ、β決定部５９−ｘ及びｑ計算部６１−ｘを有する。
【００７０】
経路特性記憶部５１−ｘは、主音源位置ｉ（ｉ＝１，…，Ｌｐｅｓ）からマイクロフォンｊ（ｊ＝１，…，Ｌｍ）までの音の経路特性を記憶するデータベースである。経路特性としては、予測計算により得る方法と実測する方法とがある。予測計算による方法によれば、回転翼１１の設置環境と回転翼１１を構成する複数の翼１１１間の位置関係とに基づく音響解析による予測計算により経路特性が決定される。主音源位置及びマイクロフォン位置が既知であるため、予め回転翼１１の取り付け環境を考慮した音響解析が行われる。実測する方法によれば、主音源の位置に設置された経路計測用スピーカから発生され、マイクロフォン１７により収集された経路計測用音に関する経路計測用マイク信号に基づいて経路特性が決定される。記憶形式としては、ＦＦＴ等の周波数解析後のマイク信号であるとする。
【００７１】
伝達特性算出部５３−ｘは、回転翼１１の設置環境と回転翼１１を構成する複数の翼１１１間の位置関係とに基づく予測計算により伝達特性を決定する。具体的には、伝達特性算出部５３−ｘは、回転速度推定部４１により推定された回転速度ΩｅｓとＢｘとの積ΩｅｓＢｘを算出し、周波数ΩｅｓＢｘに対応する経路特性を経路特性記憶部５１−ｘから選択する。そして伝達特性算出部５３−ｘは、選択された経路特性に翼位相遅れｅｘｐ（−ｉＭφi）を乗じることにより伝達特性Ｃｉｊ（ｔ）＝Ｃｉｊ０（ｔ）＋Ｃｉｊ１（ｔ）ｉを算出する。翼位相遅れｅｘｐ（−ｉＭφi）は、Ｍとφｉとに基づいて予め算出される。なお、Ｍは、上記の通り、回転翼１１の翼１１１の枚数Ｂと制御対象次数ｘとの積に規定される。φｉは、（１）式に示すように、２πｉ／Ｌｐに規定される。
【００７２】
α推定部５５−ｘは、処理後マイク信号ｍｊｘと回転速度Ωｅｓと翼位相遅れｅｘｐ（−ｉＭφi）と伝達特性Ｃｉｊ（ｔ）とに基づいて主音源体積速度αixを推定する。具体的には、α推定部５５−ｘは、上記の（１６）式−（２１）式を用いて、回転速度推定部４１により推定された回転速度Ωｅｓに基づいてＸ１＝ｃｏｓ（ωｔ）とＸ２＝ｓｉｎ（ωｔ）とを設定し、伝達特性算出部５３−ｘにより算出された伝達特性Ｃｉｊ（ｔ）とバンドパスフィルタ部４３−ｘからの処理後マイク信号ｍｊｘとに基づいて推定パラメータｗｉ＝−ｅｉαｉｎｉｔｉａｌｐｈａｓｅαａｍｐ−ｉ（ｉ＝１，…，Ｌｐｅｓ）を算出する。そしてα推定部５５−ｘは、推定パラメータｗｉと翼位相遅れｅｘｐ（−ｉＭφi）とに基づいて主音源体積速度αix＝−（ｅｘｐ（−ｉＭφi））ｗｉを算出する。なお、ωｔ＝ＭΩにより算出される。
【００７３】
β記憶部５７−ｘは、制御音源体積速度位相差βｋ＝ｅｘｐ（−ｉＭφ’ｋ）、φ’ｋ＝２πｊ／Ｌｃ(ｋ＝０、…、（Ｌｃ−１）)を記憶するデータベースである。
【００７４】
β決定部５９−ｘは、対象次数ｘに対応する制御音源体積速度位相差βｋｘを決定する。具体的には、β決定部５９−ｘは、β記憶部５７−ｘに記憶されている複数の制御音源体積速度位相差βｋの中から対象次数ｘに対応する制御音源体積速度位相差βｋｘを選択する。
【００７５】
ｑ計算部６１−ｘは、α推定部５５−ｘにより推定された主音源体積速度αixと回転速度推定部４１により推定された回転速度Ωｅｓとβ決定部５９−ｘにより制御音源体積速度位相差βｋｘとに基づいて、最適体積速度式（（８）式）を用い、制御音源体積速度ｑｓｘを計算する。
【００７６】
なお、回転翼１１の回転速度が固定の場合、回転速度推定部４１は不要である。この場合、予め計測した回転速度が用いられる。また、この場合、伝達特性Ｃｉｊ（ｔ）は固定値である。従って予め計測した伝達特性Ｃｉｊ（ｔ）が用いられれば良い。
【００７７】
次に、構成例２（制御音源体積速度に対して振幅比βａｍｐ−ｋを含める場合）に係る次数ｘに関するｑ計算部４５−ｘの構成及び処理について説明する。なお以下の説明において、構成例１と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００７８】
図９は、構成例２に係る次数ｘに関するｑ計算部４５−ｘの構成を示す図である。図９に示すように、ｑ計算部４５−ｘは、経路特性記憶部５１−ｘ、伝達特性算出部５３−ｘ、α推定部５５−ｘ、β記憶部５７−ｘ、β決定部５９−ｘ及びｑ計算部６１−ｘに加え、振幅比出力部６３−ｘを有する。
【００７９】
振幅比出力部６３−ｘは、各マイクロフォンからの処理後マイク信号ｍｊｘに基づいて振幅比を出力する。具体的には、振幅比出力部６３−ｘは、処理後マイク信号ｍｊｘにＦＦＴ等の周波数解析を施して音圧Ｐｊを算出し、音圧Ｐｊに基づいて処理後マイク信号ｍｊｘの片振幅ＭＡｊを算出する。片振幅ＭＡｊは、下記の（２４）式により規定される。
【００８０】
【数１０】
2019053197.tif 000012
【００８１】
図１０に示すように、スピーカ数がマイクロフォン数と同数であり、スピーカの設置角度とマイクロフォンの設置角度とが略同一の場合、基準角の片振幅ＭＡｊと算出対象ｋの片振幅ＭＡｋとに基づいて振幅比βａｍｐ−ｋｘを算出する。振幅比βａｍｐ−ｋｘは、下記の（２５）式により規定される。
【００８２】
【数１１】
2019053197.tif 000013
【００８３】
図１１に示すように、スピーカ数がマイクロフォン数より多い場合、又はスピーカの設置角度とマイクロフォンの設置角度とが異なる場合、実測の片振幅ＭＡｊを回転中心Ａ１回りの角度でスプライン補間することにより各スピーカｋの位置における片振幅ＭＡｋ’を算出し、基準角の片振幅ＭＡｊ’と算出対象ｋの片振幅ＭＡｋ’とに基づいて振幅比βａｍｐ−ｋｘを算出する。振幅比βａｍｐ−ｋｘは、下記の（２６）式により規定される。
【００８４】
【数１２】
2019053197.tif 000014
【００８５】
β決定部５９−ｘは、振幅比出力部６３−ｘにより出力された振幅比βａｍｐ−ｋｘとβ記憶部５７−ｘからの出力ｅｘｐ（−ｉＭφ’ｋ）に基づいて対象次数ｘに対応する制御音源体積速度位相差βｋｘを決定する。制御音源体積速度位相差βｋｘは、下記の（２７）式により規定される。
【００８６】
【数１３】
2019053197.tif 000015
【００８７】
構成例１の場合において、主音源体積速度が振幅比αａｍｐ−ｉを含む場合、翼端騒音が軸対称に発生しないため、制御効果が劣化する場合がある。しかしながら、構成例２は、制御音源体制席速度に対してもβａｍｐ−ｋを含める。上記の通り、振幅比βａｍｐ−ｋを含めることにより、スピーカ位置での翼騒音音圧分布をスピーカの体積速度に反映することが可能となり、制御効果が向上する。なお、翼騒音の円周状音圧分布の時間変動が少ない場合は、予めスピーカ位置で計測した音圧分布より、振幅比βａｍｐ−ｋｘを決定してもよいものとする。また、回転翼１１の回転速度が固定の場合、回転速度推定部４１は不要である。この場合、予め計測した回転速度が用いられる。また、この場合、伝達特性Ｃｉｊ（ｔ）は固定値である。従って予め計測した伝達特性Ｃｉｊ（ｔ）が用いられれば良い。
【００８８】
次に、本実施形態に係る制御信号生成処理の妥当性を検証例１から検証例３に分けてシミュレーションにより検証する。シミュレーション条件は以下の通りである。
【００８９】
・主音源想定個数Ｌｐ：３６個、主音源半径ａ:０．２３ｍ
・推定マイク個数Ｌｍ個、半径ｃ:０．３５ｍ
・主音源体積速度振幅比：αａｍｐ−ｉ＝ａｍｐ×ｓｉｎ（ｈｚａ×φｉ＋π／１０）＋１
・主音源推定個数Ｌｐｅｓ：１４個
・主音源全体の相対位相角αｉｎｉｔｉａｌｐｈａｓｅ
・ステップサイズ：μ＝０．００５、μ２＝０．０１
【００９０】
（検証例１）
上記シミュレーション条件にてα推定部によりｗｉ＝−ｅｉαｉｎｉｔｉａｌｐｈａｓｅαａｍｐ−ｉ（ｉ＝１，…，Ｌｐｅｓ）を推定した結果を図１２、図１３及び図１４に示す。図１２は、第１のシミュレーション条件でのｗｉの推定結果を示すグラフである。第１のシミュレーション条件は、Ｌｍ＝７、ａｍｐ＝０、ｈｚａ＝０、αｉｎｉｔｉａｌｐｈａｓｅ＝２．１[ｒａｄ]、主音源体積速度振幅比が存在しない、である。図１３は、第２のシミュレーション条件でのｗｉの推定結果を示すグラフである。第２のシミュレーション条件は、Ｌｍ＝７、ａｍｐ＝０.１、ｈｚａ＝３、αｉｎｉｔｉａｌｐｈａｓｅ＝２．１[ｒａｄ]である。図１４は、第３のシミュレーション条件でのｗｉの推定結果を示すグラフである。第３のシミュレーション条件は、Ｌｍ＝１０、ａｍｐ＝０.３、ｈｚａ＝４、αｉｎｉｔｉａｌｐｈａｓｅ＝−１．８[ｒａｄ]である。図１２、図１３及び図１４の（ａ）の縦軸は、ｗｉに含まれる主音源体積速度振幅比αａｍｐ−ｉのうちのαａｍｐに規定され、横軸は角度［ｒａｄ］に規定される。図１２、図１３及び図１４の（ｂ）の縦軸は、ｗｉに含まれるαｉｎｉｔｉａｌｐｈａｓｅに規定され、横軸は角度［ｒａｄ］に規定される。第１、第２及び第３のシミュレーション条件の何れも十分な精度でｅｉαｉｎｉｔｉａｌｐｈａｓｅαａｍｐ−ｉが推定されていることがわかる。マイクロフォン数は、空間エイリアスの影響を抑えるため、主音源体積速度振幅比の変動周波数ｈｚａに基づき、２×ｈｚａ＋１以上に設定されている。
【００９１】
（検証例２）
検証例１での推定体積速度を用い構成例１のｑ計算部を使用し、騒音低減をシミュレーションした結果を、図１５、図１６及び図１７に示す。図１５は、第１のシミュレーション条件での翼上方３ｍ音圧分布における音響パワー低下量を示すグラフである。図１６は、第２のシミュレーション条件での翼上方３ｍ音圧分布における音響パワー低下量を示すグラフである。図１７は、第３のシミュレーション条件での翼上方３ｍ音圧分布における音響パワー低下量を示すグラフである。スピーカ数は、第１及び第２のシミュレーション条件においては、７個（Ｌｃ＝７）であり、第３のシミュレーション条件においては、１０個（Ｌｃ＝１０）である。制御音源配置半径ｂは、第１、第２及び第３のシミュレーション条件において０．３ｍとした。スピーカ数は、第１、第２及び第３のシミュレーション条件において、離散スピーカ配置と主音源との差であるエイリアスモードを低減するため、２Ｍ＋１以上に設定された。図１５、図１６及び図１７の縦軸はｙ軸方向の距離［ｍ］に規定され、横軸はｘ軸方向の距離［ｍ］に規定され、グレー値は音響パワーの低下量［ｄＢ］に規定される。図１５に示すように、第１のシミュレーション条件において音響パワー低下量は３８.５ｄＢ、図１６に示すように、第２のシミュレーション条件において音響パワー低下量は５．９ｄＢ、図１７に示すように、第３のシミュレーション条件において音響パワー低下量は１６.６ｄＢである。図１５に示すように、主音源音圧分布が軸対称の場合、高い制御効果が達成できることがわかる。但し図１６のように、主音源音圧分布が軸対称ではない場合、制御効果が低下する。
【００９２】
（検証例３）
検証例２では、制御音源体積速度振幅比を一定にしていたため、第２のシミュレーション条件のように、主音源音圧分布が軸対称から大きくずれる場合、制御効果が低下する。検証例３では、構成例２のｑ計算部を使用し、制御音源体積速度に対しても振幅比βａｍｐ−ｋｘを含め、制御効果が高まることを示す。検証例１での推定体積速度を用い構成例２のｑ計算部を使用し、騒音低減をシミュレーションした結果を、図１８及び図１９に示す。図１８は、第２のシミュレーション条件での翼上方３ｍ音圧分布における音響パワー低下量を示すグラフである。図１９は、第３のシミュレーション条件での翼上方３ｍ音圧分布における音響パワー低下量を示すグラフである。図１８及び図１９の縦軸はｙ軸方向の距離［ｍ］に規定され、横軸はｘ軸方向の距離［ｍ］に規定され、グレー値は音響パワーの低下量［ｄＢ］に規定される。図１８に示すように、第２のシミュレーション条件において音響パワー低下量は２２.２ｄＢ、図１９に示すように、第３のシミュレーション条件において音響パワー低下量は１９.２ｄＢである。第２及び第３のシミュレーション条件の何れも検証例２に比べ音響パワー低下量が向上、すなわち、制御効果が増加していることがわかる。
【００９３】
スピーカ数は、離散スピーカ配置と主音源との差であるエイリアスモードを低減するため、２Ｍ＋１以上の設定としている。更に空間エイリアスの影響を抑えるため、主音源体積速度振幅比の変動周波数ｈｚａより、２×ｈｚａ＋１以上と設定している。
【００９４】
（比較例）
例えば、検証例１の第２のシミュレーション条件において、マイクロフォン数６個のように空間エイリアス条件を満たさない場合、図２０に示す通り、主音源体積速度の推定精度が大幅に下がる。また、検証例３の第３のシミュレーション条件において、マイクロフォン数、スピーカ数を７個とした場合、図２１の通り主音源体積速度が推定されるが（たまたま推定がうまくいっている）、図２２（音響パワー低下量４.６ｄＢ）の通り制御効果が低い。これは、スピーカ数が空間エイリアス条件を満たしていないためである。
【００９５】
以上から、本実施形態では、主音源体積速度振幅比の変動周波数ｈｚａがおおよそ把握可能な場合、マイクロフォン数は、２×ｈｚａ＋１以上に設定されると良い。スピーカ数は、離散スピーカ配置と主音源との差であるエイリアスモードを低減するため、２Ｍ＋１以上に設定されると良い。構成例２の場合、主音源体積速度振幅比の変動周波数ｈｚａより、２×ｈｚａ＋１以上と設定することとする。変動周波数ｈｚａが不明な場合、十分な個数のマイクロフォン及びスピーカを用意するものとする。
【００９６】
最適スピーカ数は、処理回路２３の最適スピーカ数算出部２３５により算出される。最適スピーカ数算出部２３５は、上記の通り、構成例１の場合、すなわち、制御音源体積速度に対して振幅比βａｍｐ−ｋを含めない場合、最適スピーカ数は、２Ｍ＋１以上に設定される。離散スピーカ配置と主音源との差であるエイリアスモードを低減するためである。ここで、Ｍは、上記の通り、翼枚数Ｂと制御対象次数ｘの最大値Ｘとの積である。この場合、最適スピーカ数算出部２３５は、翼枚数Ｂと制御対象次数ｘの最大値Ｘとの積の２倍に２を加えた値２ＢＸ＋２を最適スピーカの下限として算出する。構成例２の場合、すなわち、主音源体積速度振幅比を考慮する場合、最適スピーカ数は、２×ｈｚａ＋１以上に設定される。空間エイリアスの影響を抑制するためである。この場合、最適スピーカ数算出部２３５は、変動周波数ｈｚａの２倍に１を加えた値２×ｈｚａ＋１を最適マイクロフォン数の下限として算出する。従って最適マイクロフォン数は、変動周波数ｈｚａの２倍より大きい値、換言すれば、値２×ｈｚａ＋１以上に規定される。
【００９７】
最適マイクロフォン数は、処理回路２３の最適マイクロフォン数算出部２３７により算出される。最適マイクロフォン数算出部２３７は、変動周波数算出部２３３により算出された変動周波数に基づいて最適マイクロフォン数を算出する。具体的には、上記の通り、最適マイクロフォン数算出部２３７は、変動周波数ｈｚａの２倍に１を加えた値２×ｈｚａ＋１を最適マイクロフォン数の下限として算出する。従って最適マイクロフォン数は、変動周波数ｈｚａの２倍より大きい値、換言すれば、値２×ｈｚａ＋１以上に規定される。
【００９８】
図２３は、最適マイクロフォン数と最適スピーカ数との表示画面Ｉ１の一例を示す図である。図２３に示すように、表示画面Ｉ１は、最適スピーカ数の表示欄Ｒ１と最適マイクロフォン数の表示欄Ｒ２とを有する。表示欄Ｒ１には、最適スピーカ数算出部２３５により表示された最適スピーカ数が表示される。表示欄Ｒ１には、最適スピーカ数の下限値が表示される。例えば、最適スピーカ数の下限値が１５である場合、表示欄Ｒ１には「１５以上」のように表示される。なお、最適スピーカ数の下限値以上の任意の数値が表示されても良い。表示欄Ｒ２には、最適マイクロフォン数算出部２３７により表示された最適マイクロフォン数が表示される。表示欄Ｒ２には、最適マイクロフォン数の下限値が表示される。例えば、最適マイクロフォン数の下限値が７である場合、表示欄Ｒ２には「７以上」のように表示される。なお、最適マイクロフォン数の下限値以上の任意の数値が表示されても良い。
【００９９】
このように、最適スピーカ数と最適マイクロフォン数とが表示されることにより、ユーザは、能動消音制御効果が良好な最適スピーカ数と最適マイクロフォン数とを知り、最適スピーカ数のスピーカと最適マイクロフォン数のマイクロフォンとを支持構造体１１３に取り付けることができる。これにより、回転翼１１の翼端騒音に対する能動消音制御をより向上させることができる。
【０１００】
なお、図２３には最適スピーカ数と最適マイクロフォン数との両方が表示されるとしたが、何れか一方のみが表示されても良い。
【０１０１】
次に、本実施形態に係る騒音低減装置１の処理を実施例１と実施例２とに分けて説明する。
【０１０２】
（実施例１）
実施例１は、回転翼１１が回転速度一定で回転する場合である。回転速度が一定の場合、制御信号生成部２３１は、回転速度推定部４１を有する必要はない。
【０１０３】
更に、回転翼１１の回転速度が一定且つ負荷変動が小さく主音源体積速度が回転翼１１回転中にほとんど変動しない場合、制御信号生成部２３１による処理は、次の３つの態様が可能である。
【０１０４】
態様１：回転翼１１の回転中、初期区間において制御信号生成部２３１は、α推定部５５による主音源体積速度の推定とｑ計算部６１による制御音源体積速度の決定とを実行する。初期区間は、十分に主音源体積速度の推定が実行可能な時間を示す。次に制御信号生成部２３１は、制御音源体積速度を一定と見做して、制御信号算出部４７により、初期区間において決定された制御音源体積速度に基づいて一定の制御信号を繰り返し生成する。制御信号は、制御信号供給回路１９を介してスピーカ１５に繰り返し供給され、スピーカ１５から制御音が発せられる。これにより、能動消音制御が行われる。初期区間に限定して主音源体積速度の推定とｑ計算部６１による制御音源体積速度の決定とを実行することにより、処理回路２３の計算負荷を低減させることができる。
【０１０５】
態様２：制御信号生成部２３１は、所定の計測時刻毎にα推定部５５による主音源体積速度の推定とｑ計算部６１による制御音源体積速度の決定とを実行する。次に制御信号生成部２３１は、制御信号算出部４７により、計測時刻毎に制御音源体積速度に基づいて制御信号を繰り返し生成する。計測時刻間の時刻について直前の計測時刻に係る制御音源体積速度を用いて制御信号が生成される。所定の計測時刻に限定して主音源体積速度の推定とｑ計算部６１による制御音源体積速度の決定とを実行することにより、処理回路２３の計算負荷を低減することができる。また、態様１に比して、リアルタイム性があるので、初期区間後における回転速度の変化や環境の変化にも対応することが可能である。
【０１０６】
態様３：主音源体積速度の推定及び制御音源体積速度の決定をリアルタイムに実行せず、外部ＰＣ等によりオフラインで実行する。外部ＰＣ等により得られた制御音源体積速度は、制御信号生成部２３１の制御信号算出部４７に供給され、当該制御音源体積速度に基づいて制御信号が生成される。例えば、態様３を態様２に適用する場合、計測時間毎に外部ＰＣ等から制御音源体積速度が供給され、当該制御音源体積速度に基づいて制御信号が生成される。態様３では、処理回路２３の計算負荷を下げることができる。態様３を態様１に適用する場合、主音源体積速度の推定及び制御音源体積速度の決定をオフラインで実行し、ある時刻後から適用とすれば計算負荷を低減することができる。
【０１０７】
（実施例２）
実施例２は、回転翼１１が回転速度一定で回転し且つ回転の再現性が高い場合である。回転の再現性とは、駆動装置１６の起動から回転翼１１が定常回転に達するまでの回転翼１１の挙動の再現性を指す。回転の再現性が良好な場合、主音源体積速度にも再現性があるといえる。この場合、主音源体積速度を能動騒音制御中に推定する必要はなく、事前に主音源体積速度及び当該主音源体積速度に基づく制御音源体積速度を決定しておく事が可能になる。
【０１０８】
以下、実施例２に係る騒音低減装置１の処理の流れについて説明する。
【０１０９】
図２４は、実施例２に係る騒音低減装置１の処理の典型的な流れを示す図である。なお、図２４の開始時点において駆動装置１６は起動しておらず、回転翼１１は回転していないものとする。
【０１１０】
図２４に示すように、まず、駆動装置１６の時刻と駆動制御部２３９の時刻と制御信号生成部２３１の時刻との同期が行われる（ステップＳ１）。回転翼１１の制御シーケンスと制御信号の生成シーケンスとの時刻（クロック信号）を同期させるためである。回転翼１１の制御シーケンスに係るハードウェア資源として、電圧制御や電流制御等を行う駆動装置１３と当該駆動装置１３を制御する駆動制御部２３９とが含まれる。制御信号の生成シーケンスに係るハードウェア資源として、制御信号生成部２３１と制御信号供給回路１９とが含まれる。制御信号生成部２３１は、ＣＰＵやＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)、ＤＳＰ（Digital Signal Processor） により構成される。
【０１１１】
ステップＳ１が行われると、回転翼１１が初期角に配置される（ステップＳ２）。駆動装置１３により電気的に回転翼１１を回転させて回転翼１１を初期角に配置しても良いし、ユーザにより手動で回転翼１１を回転させて回転翼１１を初期角に配置しても良い。なお、回転翼１１の初期位置を常に固定角にするため、翼角度測定器（エンコーダー光センサ等）を取り付ける必要がある。
【０１１２】
ステップＳ２が行われると、駆動装置１３により回転翼１１が一定回転速度で回転される（ステップＳ３）。例えば、騒音低減装置１に設けられた回転ボタンが押下されることを契機として駆動制御部２３９は、所定の回転速度に応じた駆動パルス信号列を駆動装置１２に供給し、駆動装置１２は当該回転速度で回転翼１１を回転する。これにより、回転翼１１から翼端騒音が発生される。
【０１１３】
ステップＳ３が行われると、制御信号生成部２３１のα推定部５５−ｘにより、制御対象次数ｘの主音源体積速度αｉｘが上記の（１６）式−（２１）式を用いて主音源体積速度αｉｘが算出される（ステップＳ４）。また、β決定部５９−ｘにより、制御対象次数ｘの制御音源体積速度位相差βｋｘが決定される（ステップＳ４）。図８に示す構成例１の場合、β決定部５９−ｘは、制御対象次数ｘに係る制御音源体積速度位相差βｋｘをβ記憶部５７−ｘから読み出す。図９に示す構成例２の場合、β決定部５９−ｘは、振幅比出力部６３−ｘにより出力された振幅比βａｍｐ−ｋｘとβ記憶部５７−ｘからの出力ｅｘｐ（−ｉＭφ’ｋ）に基づいて制御対象次数ｘに対応する制御音源体積速度位相差βｋｘを決定する。主音源体積速度αｉｘと制御音源体積速度位相差βｋｘとは全ての制御対象次数について算出される。
【０１１４】
なお、実施例２においては、リアルタイムに主音源体積速度αｉｘの推定と制御音源体積速度位相差βｋｘの決定とを実行する必要がないため、マイク信号を録音するのみでも良い。この場合、録音したマイク信号を用いて、外部サーバやクラウドコンピュータ等の外部ＰＣ等によりオフラインで主音源体積速度αｉｘの推定と制御音源体積速度位相差βｋｘの決定とが実行される。構成例２の場合、録音したマイク信号を用いて、更に振幅比βａｍｐ−ｋｘも出力する。
【０１１５】
ステップＳ４が行われると、制御信号生成部２３１のｑ計算部６１−ｘにより、α推定部５５−ｘにより推定された主音源体積速度αixと回転速度推定部４１により推定された回転速度Ωｅｓとβ決定部５９−ｘにより制御音源体積速度位相差βｋｘとに基づいて、最適体積速度式（（８）式）を用い、制御音源体積速度ｑｓｘが計算される（ステップＳ５）。制御音源体積速度ｑｓｘは全ての制御対象次数について算出される。
【０１１６】
ステップＳ５が行われると、ステップＳ２と同様、再び回転翼１１が初期角に配置され（ステップＳ６）、ステップＳ３と同様、駆動装置１３により回転翼１１が一定回転速度で回転される（ステップＳ７）。
【０１１７】
ステップＳ７が行われると、制御信号算出部４７により、ステップＳ５において計算された制御音源体積速度ｑｓｘとステップＳ４において決定された制御音源体積速度位相差βｋｘとに基づいて、上記（２２）式及び（２３）式を用い、各スピーカへの制御信号ｕｊｘが繰り返し生成される（ステップＳ８）。制御信号ｕｊｘは、制御信号供給回路１９を介して各スピーカ１５に繰り返し供給されることにより能動消音制御が継続的に行われる（ステップＳ８）。実施例２においては、回転翼１１が回転速度一定で回転し且つ回転の再現性が高いので、リアルタイムで主音源体積速度αixや制御音源体積速度ｑｓｘを得る必要がない。そのため、事前に得た主音源体積速度αixや制御音源体積速度ｑｓｘを用いて高精度に能動消音制御を行うことができる。
【０１１８】
なお、ステップＳ８においてはマイクロフォン１７を使用する必要がないので、能動消音制御時においては、マイクロフォン１７が外されても良い。
【０１１９】
以上により、実施例２に係る騒音低減装置１の処理の流れの説明を終了する。
【０１２０】
上記の説明の通り、本実施形態に係る騒音低減装置１は、スピーカ１５、マイクロフォン１７及び制御信号生成部２３１を有する。スピーカ１５は、回転翼１１の周囲に配置され、制御音を発する。マイクロフォン１７は、回転翼１１の周囲に配置され、制御音と回転翼１１から発せられる騒音とを収集してマイク信号に変換する。制御信号生成部２３１は、マイク信号と回転速度と騒音位相とに基づいて、マイクロフォン１７の位置の音響パワーを低減する制御音を発生するためにスピーカ１５に供給される制御信号を生成する。
【０１２１】
上記構成により、マイク信号と回転速度と騒音位相とを考慮して制御信号を生成するので、高精度に翼端騒音に対して能動消音制御を行うことができる。この際、制御信号生成部５０は、複数のマイクロフォン１７からのマイク信号を伝達特性モデルに組み込んで主音源体積速度を推定し、音響パワーを最小化する制御音源体積速度を主音源体積速度に基づいて直接的に導出する。よって、誤差マイク音圧低減による間接的な能動消音制御に比して高い制御性能を得ることができる。また、本実施形態に係る騒音低減装置１は、スピーカ１５から制御音を発することにより能動消音制御を行う。従って音響インピーダンスを調整する方式に比して構成が簡易となる。
【０１２２】
次に、本実施形態に係る騒音低減装置の飛行体への適用例について説明する。飛行体はヘリコプターであるとする。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【０１２３】
図２５は、本実施形態に係る飛行体（ヘリコプター）２００の外観を示す図である。図２５に示すように、ヘリコプター２００は、機体２１０を有する。機体２１０には回転翼１１が取り付けられている。回転翼１１は、回転軸Ａ１回りに回転する複数の翼１１１を有する。機体２１０は、回転翼１１の回転により発生する推力及び揚力により飛行する。
【０１２４】
ヘリコプター２００が装備する回転翼１１の回転に伴い翼端騒音が発生する。翼端騒音に対する能動消音制御のためヘリコプター２００に騒音低減装置が取り付けられる。すなわち、回転翼１１の周囲にはスピーカ１５とマイクロフォン１７とが配置される。具体的には、回転翼１１の周囲に環形状を有する支持構造体１１３が設けられ、支持構造体１１３に複数のスピーカ１５と複数のマイクロフォン１７とが回転軸Ａ１を中心とする同心円状に配置される。スピーカ１５は、制御音を発する。マイクロフォン１７は、スピーカ１５から発せられる制御音と回転翼１１から発せられる騒音とを収集してマイク信号に変換する。
【０１２５】
図２５に示すように、機体２１０にはコンピュータ１０が内蔵される。コンピュータ１０に含まれる処理回路２３は、上記の通り、マイク信号と回転速度と騒音位相とに基づいて、マイクロフォン１７の位置の音響パワーを低減する制御音を発生するための制御信号を生成する。生成された制御信号は、コンピュータ１０に含まれる制御信号供給回路１９を介してスピーカ１５に供給される。制御信号を受けたスピーカ１５は、当該制御信号に応じた制御音を発生する。これにより、マイクロフォン１７の位置の音響パワーが低減され、ヘリコプター２００が発生する翼端騒音に対する能動消音制御が実現される。
【０１２６】
なお、上記説明においては機体２１０にコンピュータ１０が内蔵されるとしたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、コンピュータ１０が有する構成要素の全体又は一部は、機体２１０の外部に設置されても良い。
【０１２７】
次に、本実施形態に係る騒音低減装置１の発電装置への適用例について説明する。発電装置は風力発電装置であるとする。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【０１２８】
図２６は、本実施形態に係る発電装置（風力発電装置）３００の外観を示す図である。図２６に示すように、風力発電装置３００は、地表に設置された支柱３１０を有する。支柱３１０にはナセル３２０が取り付けられている。ナセル３２０には回転軸Ａ１回りに回転する複数の翼１１１を有する回転翼１１が設けられる。回転翼１１は、外力である風力を受けて回転軸Ａ１回りに回転する。ナセル３２０には発電機３３０が内蔵されている。発電機３３０は、回転翼１１の回転に連動して電力を発生する。発生された電力は、図示しない蓄電池に蓄電されたり、送電系を介して他の施設に送電される。
【０１２９】
風力発電装置３００が装備する回転翼１１の回転に伴い翼端騒音が発生する。翼端騒音に対する能動消音制御のため、風力発電装置３００に騒音低減装置が取り付けられる。すなわち、回転翼１１の周囲にはスピーカ１５とマイクロフォン１７とが配置される。具体的には、回転翼１１の周囲に環形状を有する支持構造体１１３が設けられ、支持構造体１１３には複数のスピーカ１５と複数のマイクロフォン１７とが回転軸Ａ１を中心とする同心円状に配置される。スピーカ１５は、制御音を発する。マイクロフォン１７は、スピーカ１５から発せられる制御音と回転翼１１から発せられる騒音とを収集してマイク信号に変換する。
【０１３０】
図２６に示すように、支柱３１０にはコンピュータ１０が内蔵される。コンピュータ１０に含まれる処理回路２３は、上記の通り、マイク信号と回転速度と騒音位相とに基づいて、マイクロフォン１７の位置の音響パワーを低減する制御音を発生するための制御信号を生成する。生成された制御信号は、コンピュータ１０に含まれる制御信号供給回路１９を介してスピーカ１５に供給される。制御信号を受けたスピーカ１５は、当該制御信号に応じた制御音を発生する。これにより、マイクロフォン１７の位置の音響パワーが低減され、風力発電装置３００が発生する翼端騒音に対する能動消音制御が実現される。
【０１３１】
なお、上記説明においては支柱３１０にコンピュータ１０が内蔵されるとしたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、コンピュータ１０が有する構成要素の全体又は一部は、ナセル３２０に設置されても良いし、支柱３１０及びナセル３２０の外部に設置されても良い。
【０１３２】
以上、上記少なくとも一の実施形態によれば、回転翼の翼端騒音に対する能動消音制御の制御効果を向上すること可能になる。
【０１３３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１３４】
１…騒音低減装置、１０…コンピュータ、１１…回転翼、１３…駆動装置、１５…スピーカ、１７…マイクロフォン、１９…制御信号供給回路、２１…マイク信号入力回路、２３…処理回路、２５…表示機器、２７…操作機器、２９…記憶装置、１１１…翼、１１３…支持構造体、１１５…治具、４１…回転速度推定部、４３…バンドパスフィルタ部、４５…ｑ計算部、４７…制御信号算出部、５１…経路特性記憶部、５３…伝達特性算出部、５５…α推定部、５７…β記憶部、５９…β決定部、６１…ｑ計算部、６３…振幅比出力部、２３１…制御信号生成部、２３３…変動周波数算出部、２３５…最適スピーカ数算出部、２３７…最適マイクロフォン数算出部、２３９…駆動制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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