(57)【要約】      （修正有）【課題】従来に比べてさらに高い制振効果を得ることができる能動型制振装置を提供する。【解決手段】能動型制振装置の制御装置４０は、第一出力信号に基づいてアクチュエータ２０を制御する第一制御部５０を備える。第一制御部５０は、振動初期の振動レベルに応じて予め設定されたアクチュエータ２０への複数の第一出力信号を記憶する記憶部５１と、センサ３１〜３５の検出値に基づいて振動初期の振動レベルを判定する判定部５２と、判定部５２により判定された振動初期の振動レベルに応じた第一出力信号をアクチュエータ２０に出力する第一信号出力部５３とを備える。【選択図】図５
2015175405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面材の面外振動を抑制する能動型制振装置であって、
前記面材に配置され前記面外振動を検出する少なくとも１つのセンサと、
前記面材に配置され前記面材に振動を付与するアクチュエータと、
前記センサの検出値に基づいて前記アクチュエータを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、第一出力信号に基づいて前記アクチュエータを制御する第一制御部を備え、
前記第一制御部は、
振動初期の振動レベルに応じて予め設定された前記アクチュエータへの複数の第一出力信号を記憶する記憶部と、
前記センサの検出値に基づいて前記振動初期の振動レベルを判定する判定部と、
前記判定部により判定された前記振動初期の振動レベルに応じた前記第一出力信号をアクチュエータに出力する第一信号出力部と、
を備える、能動型制振装置。
【請求項２】
前記面材に前記面外振動が付与された場合において、振動レベルは、第一波から第一波以降の最大波に至るまで増大し、前記最大波以降に減少し、
前記振動初期は、前記第一波の発生時から前記最大波のピーク時より前までの間である、
請求項１に記載の能動型制振装置。
【請求項３】
前記第一信号出力部は、前記最大波のピーク時より前に前記第一出力信号を前記アクチュエータに出力する、請求項２に記載の能動型制振装置。
【請求項４】
前記第一信号出力部は、前記第一出力信号を前記アクチュエータに出力開始し、所定時間後に前記第一出力信号の出力を停止する、請求項３に記載の能動型制振装置。
【請求項５】
前記記憶部に記憶される各々の前記第一出力信号は、前記面材に異なる大きさの振動を付与した場合の前記センサの各々の検出値に基づいて推定された所定位置における各々の振動を減少させる振動に対応する、請求項１〜４の何れか一項に記載の能動型制振装置。
【請求項６】
前記能動型制振装置は、複数のセンサを備え、
前記記憶部は、前記センサ毎に複数の第一出力信号を記憶し、
前記判定部は、前記複数のセンサの検出値に基づいて、所定閾値を最初に超えた前記センサを判定し、且つ、当該センサの前記振動初期の振動レベルを判定し、
前記第一信号出力部は、前記判定部により判定された前記センサ及び当該センサの前記振動初期の振動レベルに応じた前記第一出力信号を前記アクチュエータに出力する、
請求項１〜５の何れか一項に記載の能動型制振装置。
【請求項７】
前記能動型制振装置は、複数のセンサを備え、
前記記憶部は、前記センサ毎に前記複数の第一出力信号を記憶し、
前記判定部は、前記複数のセンサの検出値に基づいて、前記振動初期の振動レベルが最大となる前記センサを判定し、且つ、当該センサの前記振動初期の振動レベルを判定し、
前記第一信号出力部は、前記判定部により判定された前記センサ及び当該センサの前記振動初期の振動レベルに応じた前記第一出力信号を前記アクチュエータに出力する、
請求項１〜５の何れか一項に記載の能動型制振装置。
【請求項８】
前記第一信号出力部は、前記アクチュエータに前記第一出力信号を出力した時から、前記センサの検出値が所定閾値を下回るまでの間、前記アクチュエータに次の前記第一出力信号を出力しない、請求項１〜７の何れか一項に記載の能動型制振装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記第一制御部と並列に、第二出力信号に基づいて前記アクチュエータを制御する第二制御部を備え、
前記第二制御部は、
前記センサの検出値に基づいて所定のモードに対応する前記第二出力信号を生成するモード信号生成部と、
生成された前記第二出力信号を前記アクチュエータに出力する第二信号出力部と、
を備える、請求項１〜８の何れか一項に記載の能動型制振装置。
【請求項１０】
前記能動型制振装置は、複数のセンサを備え、
前記制御装置は、前記第一制御部と並列に、第二出力信号に基づいて前記アクチュエータを制御する第二制御部を備え、
前記第二制御部は、
前記複数のセンサの検出値に基づいてモーダルフィルタリングを行うことによりモード毎振動を取得するモード分解部と、
前記モード毎振動に基づいてモード毎出力信号を生成するモード毎信号生成部と、
前記モード毎出力信号に基づいて合成出力信号である前記第二出力信号を前記アクチュエータに出力する第二信号出力部と、
を備える、請求項１〜８の何れか一項に記載の能動型制振装置。
【請求項１１】
前記複数のセンサは、各センサの候補位置における複数の複素固有モードベクトル成分の位相差、及び、各前記センサの候補位置における複数の複素固有モードベクトルの直交性評価値に基づいて決定された位置に配置される、請求項１０に記載の能動型制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床材などの面材の面外振動を抑制する能動型制振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の能動型制振装置は、例えば、特許文献１，２に記載されている。特許文献１に記載の装置は、床振動を検知するセンサの信号を基づいて床振動の振動波形を算出し、その振動波形を相殺する逆位相の波形振動の指令を振動発生器に供給する。特許文献２に記載の装置は、センサの検知信号に応じて、主制御対象物で発生した振動を周波数が同じでかつ位相が逆である所定の逆位相振動をアクチュエータに発生させる。
【０００３】
特許文献３には、フィードバックする信号を制振対象の振動のモーダル応答とし、そのモーダル応答を求めるための制振対象モード数と同一数の振動センサを制振対象に設置し、そのセンサ出力として得られる信号をモーダル応答に分解することが記載されている。特許文献４にも同様の記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３９３３号公報
【特許文献２】特開２００９−１１４８２１号公報
【特許文献３】実用新案登録第２５３１４８１号公報
【特許文献４】特開平３−２８２０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来に比べてさらに高い制振効果を得ることができる能動型制振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本手段に係る能動型制振装置は、面材の面外振動を抑制する能動型制振装置であって、前記面材に配置され前記面外振動を検出する少なくとも１つのセンサと、前記面材に配置され前記面材に振動を付与するアクチュエータと、前記センサの検出値に基づいて前記アクチュエータを制御する制御装置とを備える。
【０００７】
前記制御装置は、第一出力信号に基づいて前記アクチュエータを制御する第一制御部を備える。前記第一制御部は、振動初期の振動レベルに応じて予め設定された前記アクチュエータへの複数の第一出力信号を記憶する記憶部と、前記センサの検出値に基づいて前記振動初期の振動レベルを判定する判定部と、前記判定部により判定された前記振動初期の振動レベルに応じた前記第一出力信号をアクチュエータに出力する第一信号出力部とを備える。
【０００８】
制御装置の第一制御部は、面材に面外振動が発生した場合に、振動初期の振動レベルに応じてアクチュエータを制御する。ここで、第一出力信号は、振動初期の振動レベルに応じて予め設定される。つまり、第一制御部は、振動初期の振動レベルに応じたフィードフォワード制御を行う。第一制御部がフィードフォワード制御を行うことにより、高速な制振効果が得られる。さらに、振動初期の振動レベルに応じて、異なる第一出力信号がアクチュエータに出力される。従って、振動初期の振動レベルに適した制振効果が得られる。このように、振動開始直後の最大波付近における制振効果を確実に発揮することにより、結果として、面材の高い制振効果が得られる。ここで、振動レベルとは、振動の加速度、速度、変位の何れかである。
【０００９】
＜実施態様＞
上記手段に係る能動型制振装置の好適な実施態様について以下に説明する。すなわち、上記手段に係る能動型制振装置は、以下の好適な態様に限定されるものではない。
【００１０】
前記面材に前記面外振動が付与された場合において、所定周波数の振動レベルは、第一波から第二波以降の最大波に至るまで増大し、前記最大波以降に減少し、前記振動初期は、前記所定周波数の前記第一波の発生時から前記最大波のピーク時より前までの間であるとしてもよい。
【００１１】
つまり、第一制御部は、第一波の発生時から最大波のピーク時より前までの間における振動レベルを検出し、当該振動レベルに応じた第一出力信号をアクチュエータに出力する。第一制御部が最大波のピーク時よりも前における振動レベルを用いたフィードフォワード制御を行うことにより、最大波のピーク値の低減が可能となる。
【００１２】
また、前記第一信号出力部は、前記最大波のピーク時より前に前記第一出力信号を前記アクチュエータに出力するようにしてもよい。つまり、アクチュエータの加振は、最大波のピーク時より前に開始される。従って、最大波のピーク値が確実に低減する。
【００１３】
また、前記第一信号出力部は、前記最大波から前記第一出力信号を前記アクチュエータに出力開始し、所定時間後に前記第一出力信号の出力を停止するようにしてもよい。フィードフォワード制御である第一制御部による制振効果は、振動モードが安定する前までにおいて効果的に作用する。従って、第一信号出力部が第一出力信号の出力を所定時間後に停止するとしても、十分な制振効果が発揮される。また、長期においてフィードフォワード制御を行うことによる悪影響を受けることがない。
【００１４】
また、前記記憶部に記憶される各々の前記第一出力信号は、前記面材に異なる大きさの振動を付与した場合の前記センサの各々の検出値に基づいて推定された所定位置における各々の振動を減少させる振動に対応するようにしてもよい。つまり、各々の第一出力信号は、予め面材に異なる大きさの振動が付与された時に生じるセンサの各々の検出値に基づいて得られる。さらに、各々の検出値に基づいて所定位置における各々の振動が推定され、推定された振動を減少させる振動に対応するように第一出力信号が得られる。このようにして得られた第一出力信号を用いることにより、確実に面材の振動の低減が可能となる。
【００１５】
また、前記能動型制振装置は、複数のセンサを備え、前記記憶部は、前記センサ毎に複数の第一出力信号を記憶し、前記判定部は、前記複数のセンサの検出値に基づいて、所定閾値を最初に超えた前記センサを判定し、且つ、当該センサの前記振動初期の振動レベルを判定し、前記第一信号出力部は、前記判定部により判定された前記センサ及び当該センサの前記振動初期の振動レベルに応じた前記第一出力信号を前記アクチュエータに出力するようにしてもよい。
【００１６】
つまり、複数のセンサが設けられる場合に、どのセンサの検出値を用いて第一出力信号が決定されるかが規定される。ここでは、第一信号出力部は、検出値が所定閾値を最初に超えたセンサを用いて、第一出力信号を決定する。これにより、効果的に、面材の振動の低減が可能となる。
【００１７】
また、前記能動型制振装置は、複数のセンサを備え、前記記憶部は、前記センサ毎に前記複数の第一出力信号を記憶し、前記判定部は、前記複数のセンサの検出値に基づいて、前記振動初期の振動レベルが最大となる前記センサを判定し、且つ、当該センサの前記振動初期の振動レベルを判定し、前記第一信号出力部は、前記判定部により判定された前記センサ及び当該センサの前記振動初期の振動レベルに応じた前記第一出力信号を前記アクチュエータに出力するようにしてもよい。
【００１８】
つまり、複数のセンサが設けられる場合に、どのセンサの検出値を用いて第一出力信号が決定されるかが規定される。ここでは、第一信号出力部は、振動初期の振動レベルが最大となるセンサを用いて、第一出力信号を決定する。これにより、好適に、面材の振動の低減が可能となる。
【００１９】
また、前記第一信号出力部は、前記アクチュエータに前記第一出力信号を出力した時から、前記センサの検出値が所定閾値を下回るまでの間、前記アクチュエータに次の前記第一出力信号を出力しないようにしてもよい。これにより、第一制御部による振動低減対象が、振動開始直後の最大波付近における振動となる。従って、確実に振動開始直後の最大波付近における振動の低減が可能となる。
【００２０】
また、前記制御装置は、前記第一制御部と並列に、第二出力信号に基づいて前記アクチュエータを制御する第二制御部を備え、前記第二制御部は、前記センサの検出値に基づいて所定のモードに対応する前記第二出力信号を生成するモード信号生成部と、生成された前記第二出力信号を前記アクチュエータに出力する第二信号出力部と、を備えるようにしてもよい。
【００２１】
つまり、制御装置は、振動開始直後の最大波付近における振動を抑制する第一制御部と、所定のモードに対応する振動低減効果を発揮する第二制御部とを備える。ここで、所定のモードに対応する第二出力信号による振動抑制効果は、面材の振動モードが安定した後に効果を発揮する。そして、面材の振動モードは、振動が発生して直ちに安定するのではなく、振動レベルが増大したころに安定することになる。つまり、所定のモードに対応する第二出力信号による振動抑制効果は、最大波より後に発揮する。一方、第一制御部による振動抑制効果は、振動開始直後の最大波のピーク値の低減を可能とする。このように、制御装置が第一制御部と第二制御部とを備えることにより、振動開始直後の最大波の振動の抑制とその後の振動の効果的な抑制とが可能となる。
【００２２】
また、前記能動型制振装置は、複数のセンサを備え、前記制御装置は、前記第一制御部と並列に、第二出力信号に基づいて前記アクチュエータを制御する第二制御部を備え、前記第二制御部は、前記複数のセンサの検出値に基づいてモーダルフィルタリングを行うことによりモード毎振動を取得するモード分解部と、前記モード毎振動に基づいてモード毎出力信号を生成するモード毎信号生成部と、前記モード毎出力信号に基づいて合成出力信号である前記第二出力信号を前記アクチュエータに出力する第二信号出力部とを備えるようにしてもよい。
【００２３】
つまり、制御装置は、振動開始直後の最大波付近における振動を抑制する第一制御部と、モーダルフィルタリングを行う第二制御部とを備える。ここで、モーダルフィルタリングを行うことによる振動抑制効果は、面材の振動モードが安定した後に効果を発揮する。そして、面材の振動モードは、振動が発生して直ちに安定するのではなく、振動レベルが増大したころに安定することになる。つまり、モーダルフィルタリングによる振動抑制効果は、最大波より後に発揮する。一方、第一制御部による振動抑制効果は、振動開始直後の最大波のピーク値の低減を可能とする。このように、制御装置が第一制御部と第二制御部とを備えることにより、振動開始直後の最大波の振動の抑制とその後の振動の効果的な抑制とが可能となる。
【００２４】
また、前記複数のセンサは、各センサの候補位置における複数の複素固有モードベクトル成分の位相差、及び、各前記センサの候補位置における複数の複素固有モードベクトルの直交性評価値に基づいて決定された位置に配置されるようにしてもよい。
【００２５】
複数のセンサの配置位置が、面材上の任意の位置（センサの候補位置）の中から複数の複素固有モードベクトル成分の位相差が小さくなる位置となる。そのため、配置された複数のセンサ同士の固有モーダル応答の位相差が小さくなるため、第二制御部は、複数のセンサの検出値を実モードと同等に取り扱うことができる。従って、第二制御部は、複数のセンサの検出値に対してモーダルフィルタリングを行うことが可能となる。
【００２６】
さらに、複数のセンサ同士の配置位置は、直交性評価値を考慮されている。各々のセンサの検出値が相互に直交性を有する場合には、第二制御部はモーダルフィルタリングを行うことが可能となるが、逆に１次従属に近い場合には、第二制御部はモーダルフィルタリングを行うことができない。そこで、直交性評価値を考慮して、各々のセンサの検出値が相互に直交性を有するように、複数のセンサを配置することで、第二制御部が複数のセンサの検出値に対してモーダルフィルタリングを行うことが可能となる。従って、複素固有モードを有する面材において、少数のセンサの検出値に基づいて第二制御部がアクチュエータを制御することにより、確実に面材の面外振動が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態の能動型制振装置の概要を説明する図を示す。
【図２】センサの検出値の挙動を示す。
【図３】センサの検出値の周波数特性を示す。
【図４】図２のセンサの検出値の絶対値を示す。
【図５】第一実施形態の制御装置の機能ブロック図を示す。
【図６】第一制御部の記憶部に記憶される情報を示す。
【図７Ａ】記憶部に記憶される第一出力信号１ａを示す。
【図７Ｂ】記憶部に記憶される第一出力信号１ｂを示す。
【図８Ａ】第一制御部及び第二制御部によりアクチュエータを制御した場合のセンサの検出値を示す。
【図８Ｂ】第一制御部のみによりアクチュエータを制御した場合のセンサの検出値を示す。
【図８Ｃ】第二制御部のみによりアクチュエータを制御した場合のセンサの検出値を示す。
【図８Ｄ】制御装置による制御を行わない場合のセンサの検出値を示す。
【図９】センサ配置決定処理を示すフローチャートである。
【図１０】図９のＳ１におけるセンサ位置の例を示す図である。
【図１１】図９のＳ１における複素固有モードベクトルXの成分（振幅B，位相θ）を示す複素平面図である。
【図１２】図９のＳ２におけるモード次数毎に複素平面上にプロットした図である。
【図１３】１次モードの複素平面上にて、図９のＳ４における各位置を−Φ回転させた図である。
【図１４】１次モードの複素平面上にて、図９のＳ５における１次モードの二つの閾値直線の間の範囲（ハッチング）を示す図である。Ｓ５の処理により抽出された位置を黒丸にて示す。
【図１５】２次モードの複素平面上にて、図９のＳ５における２次モードの二つの閾値直線の間の範囲（ハッチング）を示す図である。Ｓ５の処理により抽出された位置を黒丸にて示す。
【図１６】１次モードの複素平面上にて、図９のＳ６における全てのモード次数に共通する位置を抽出した図である。Ｓ６の処理により抽出された位置を黒丸にて示す。
【図１７】１次モードの複素平面上にて、図９のＳ７における全次数に共通する位置を抽出した図である。Ｓ７の処理により抽出された位置を黒丸にて示す。
【図１８】アクチュエータ配置決定処理を示すフローチャートである。
【図１９】１次モードの複素平面上にて、図１８のＳ１１におけるアクチュエータの位置を示す図である。
【図２０】図９及び図１８の処理により決定された複数のセンサ及びアクチュエータの位置を示す図である。
【図２１】図９のＳ５における閾値直線により抽出される範囲の他の例を示す図である。当該処理により抽出された位置を黒丸にて示す。
【図２２】第二実施形態の制御装置の機能ブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第一実施形態＞
（１．能動型制振装置の概要）
能動型制振装置は、図１に示すように、例えば建物の床材などの面材１０の面外振動を抑制するための装置である。面材１０は、例えば、軽量気泡コンクリート（ALC）などの床材などである。当該装置は、面材１０に配置されたアクチュエータ２０と、面材１０にそれぞれ配置され面外振動の振動レベルを検出する複数のセンサ３１〜３５と、複数のセンサ３１〜３５により検出された検出値に基づいてアクチュエータ２０を制御する制御装置４０とを備える。ここで、振動レベルとは、加速度、速度、変位の何れかである。
【００２９】
アクチュエータ２０は、面材１０に振動を付与する加振器である。センサ３１〜３５は、加速度センサ、速度センサ、変位センサなどである。もちろん、センサ３１〜３５は、直接的には加速度を検出して、速度又は変位に変換することもできる。制御装置４０は、モーダルフィルタリングによるフィードバック制御に加えて、振動開始直後の最大波付近における振動に対するフィードフォワード制御を行う。
【００３０】
（２．センサ３１〜３５の検出値）
面材１０に面外振動が付与された場合に、センサ３１〜３５の検出値は、図２に示すような挙動となる。図２において、時刻０は、振動の発生時刻とする。ただし、センサ３１〜３５の各々の検出値は、それぞれ異なる値を示す。例えば、図２は、センサ３１の検出値を示すものとする。
【００３１】
図２に示すセンサ３１の検出値の周波数特性は、図３に示す。ここでは、卓越周波数が、二点差線にて囲む周波数（例えば３７Ｈｚ付近）となる。ただし、面材１０の種類、大きさ、支持方法などが異なれば、卓越周波数は、上記とは異なる周波数帯となる場合がある。一般に、建物の床材において、重量床衝撃音の卓越周波数は、オクターブ帯域中心周波数６３Ｈｚ帯となる。
【００３２】
そして、図２に示すように、面材１０に面外振動が付与された場合において、センサ３１の検出値のうち卓越周波数の振動レベルが、第一波から次第に増大して、第二波以降にて最大波となる。図２においては、第二波が最大波となる例を示すが、第三波以降が最大波となる場合もある。面材１０の卓越周波数の振動レベルは、最大波以降に減少する。
【００３３】
ここで、第一波、第二波、最大波とは、センサ３１の検出値から所定周波数（ここでは卓越周波数）の成分のみを抽出したと仮定した場合において、第一番目のピークを含む振動波、第二番目のピークを含む振動波、最大のピーク値を含む振動波を意味する。また、センサ３１の検出値において第一波から最大波に至るまでの間は、面材１０の振動モードが安定していな状態であって、最大波付近にて面材１０の振動モードが安定した状態となる。つまり、後述するが、モーダルフィルタリングによる制振効果が発揮されるのは、振動モードが安定した後、すなわち最大波以降となる。
【００３４】
また、センサ３１の検出値の絶対値は、図４に示すようになる。当該絶対値は、面材１０の振動の片振幅に相当し、振動の大きさを表す。センサ３１の検出値の絶対値は、時刻ｔ１にて閾値Ｔｈを超え、時刻ｔ１から時刻ｔ２に至るまでの間、閾値ｔｈを超えた状態を継続する。閾値ｔｈは、面材１０に面外振動が発生した場合に生じる振動レベルの最小値に相当する。
【００３５】
また、センサ３１〜３５が上記のように卓越周波数の振動の第一波及び最大波を確実に検出するためには、センサ３１〜３５のサンプリング周波数が、面材１０の振動特性における卓越周波数の２倍以上とする。サンプリング周波数は、好ましくは卓越周波数の５倍以上、より好ましくは卓越周波数の１０倍以上である。
【００３６】
（３．制御装置４０の説明）
制御装置４０は、図５に示すように、第一制御部５０と第二制御部６０とを備える。第一制御部５０は、振動開始直後の最大波付近の振動を抑制するために、フィードフォワード制御（以下、第一制御とも称する）を行う。第一制御部５０は、フィードフォワード制御信号としての第一出力信号に基づいて、アクチュエータ２０を制御する。第二制御部６０は、モーダルフィルタリングを行うことにより、フィードバック制御（以下、第二制御とも称する）を行う。第二制御部６０は、フィードバック制御信号としての第二出力信号に基づいて、アクチュエータ２０を制御する。
【００３７】
制御装置４０は、第一制御部５０による第一出力信号と第二制御部６０による第二出力信号の両者をアクチュエータ２０に出力する。つまり、制御装置４０による第一制御と第二制御とは、並列に実行され得ることになる。ただし、第一制御は、主として振動開始直後の最大波のピーク値の抑制を目的とするため、最大波付近において実行される。一方、第二制御は、主として最大波以降の振動を早期に減衰させることを目的とするため、最大波以降において実行される。
【００３８】
第一制御部５０は、記憶部５１と、判定部５２と、第一信号出力部５３とを備える。記憶部５１は、図６に示すように、フィードフォワード制御を行うための複数の第一出力信号を記憶する。つまり、記憶部５１は、振動初期の振動レベルに応じて予め設定されたアクチュエータ２０への複数の第一出力信号を記憶する。
【００３９】
詳細には、記憶部５１は、センサ３１〜３５毎に複数の第一出力信号１ａ〜１ｃ，・・・，５ａ〜５ｃを記憶する。例えば、第一出力信号１ａ〜１ｃは、センサ３１に対応しており、振動初期におけるセンサ３１の検出値の大きさに応じて異なる。例えば、第一出力信号１ａは、図７Ａに示し、第一出力信号１ｂは、図７Ｂに示す。第一出力信号５ａ〜５ｃは、センサ３５に対応しており、振動初期におけるセンサ３５の検出値の大きさに応じて異なる。
【００４０】
ここで、振動初期は、面材１０に面外振動が付与された場合において、卓越周波数の第一波の発生時から最大波のピーク時より前までの間である。特に、振動初期は、卓越周波数の第一波の発生時から第一波のピーク時までの間とすることが好ましい。そのために、上述したように、センサ３１〜３５のサンプリング周波数は、卓越周波数の２倍以上、好ましくは５倍以上、より好ましくは１０倍以上とする。
【００４１】
第一出力信号１ａは、図７Ａに示すように、例えば、１周期分に相当する振動波形である。もちろん、第一出力信号１ａは、２周期以上の振動波形としてもよいし、半周期の振動波形とすることもできる。また、第一出力信号１ａ，１ｂは、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、振幅の最大値の異なる信号である。図７Ａに示す第一出力信号１ａは、面材１０に大きさ振動が付与された場合に対応し、図７Ｂに示す第一出力信号１ｂは、面材１０に小さな振動が付与された場合に対応する。
【００４２】
また、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、時刻０、ｔ１は、図４の時刻０、ｔ１に対応する。第一出力信号１ａ，１ｂは、面材１０に振動が付与された場合に、最大波（図４の第二波）及び最大波の次の波（図４の第三波）の大きさ及び時刻に対応する信号となる。つまり、第一出力信号１ａ，１ｂは、最大波のピーク時より前に、アクチュエータ２０による加振を開始する信号となる。
【００４３】
さらに、センサ３１〜３５は、図１に示すように、面材１０においてそれぞれ異なる位置に配置される。また、センサ３１〜３５は、アクチュエータ２０との距離も異なる。従って、記憶部５１は、センサ３１〜３５に対応する第一出力信号を記憶する。
【００４４】
記憶部５１に記憶される複数の第一出力信号１ａは、以下のようにして決定する。まず、面材１０にある大きさの面外振動を付与した場合のセンサ３１の検出値に基づいて、所定位置における振動、具体的にはアクチュエータ２０の位置における振動を推定する。そして、第一出力信号１ａは、当該推定値を減少する振動、具体的には当該推定値の逆位相の振動に対応する信号とする。第一出力信号１ｂは、異なる大きさの面外信号を面材１０に付与した場合のセンサ３１の検出値に基づいて推定された推定値を減少させる振動、具体的には推定値の逆位相の振動に対応する信号とする。他の第一出力信号は、同様に、対応するセンサ３２〜３５の検出値を用いて決定される。
【００４５】
図５に示す判定部５２は、複数のセンサ３１〜３５の検出値を取得し、アクチュエータ２０に出力する第一出力信号を決定するための１つのセンサを判定する。１つのセンサの判定方法は、以下の２通りある。第一の判定方法は、複数のセンサ３１〜３５のそれぞれの検出値に基づいて、閾値ｔｈ（図４に示す）を最初に超えたセンサを判定する。第二の判定方法は、複数のセンサ３１〜３５のそれぞれの検出値に基づいて、振動初期における振動レベルとなるセンサ、ここでは卓越周波数の第一波における振動レベルが最大となるセンサを判定する。
【００４６】
判定部５２は、１つのセンサを決定した後には、当該センサの検出値に基づいて振動初期の振動レベルを判定する。具体的には、判定部５２は、当該センサにより検出される卓越周波数の第一波のピーク値を判定する。なお、判定部５２は、第一波が小さい場合には、第二波以降の検出値を振動初期の振動レベルとする。
【００４７】
また、判定部５２は、決定された１つのセンサの検出値が閾値Ｔｈを超えた後において、閾値Ｔｈを下回るか否かを判定する。検出値が閾値Ｔｈを下回る時刻は、図４のｔ２に相当する。
【００４８】
図５に示す第一信号出力部５３は、記憶部５１に記憶される複数の第一出力信号１ａ〜１ｃ，・・・，５ａ〜５ｃの中から、判定部５２によって判定された１つのセンサ及び当該１つのセンサの振動初期の振動レベルに応じた第一出力信号を決定する。そして、第一信号出力部５３は、決定された第一出力信号をアクチュエータ２０に出力する。そうすると、アクチュエータ２０は、出力された第一出力信号に応じた振動を発生する。
【００４９】
ここで、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、第一出力信号１ａ，１ｂは、面材１０の最大波及び最大波の次の波（図４の第三波）の時刻に対応する。つまり、第一信号出力部５３は、最大波のピーク時より前に第一出力信号をアクチュエータ２０に出力し、最大波のピーク時より前にアクチュエータ２０の加振を開始させる。さらに、第一信号出力部５３は、最大波から第一出力信号をアクチュエータ２０に出力しており、且つ、所定時間後において第一出力信号の出力を停止する。所定時間後は、最大波から所定数の波（本実施形態では最大波から１つ目の波）とする。
【００５０】
さらに、第一信号出力部５３は、アクチュエータ２０に第一出力信号を出力した時から、当該センサの検出値が閾値Ｔｈを下回るまでの間、アクチュエータ２０に次の第一出力信号を出力しない。センサの検出値が閾値Ｔｈを下回ったか否かは、判定部５２により判定される。
【００５１】
第二制御部６０は、図５に示すように、モード分解部６１と、モード毎信号生成部６２と、第二信号出力部６３とを備える。モード分解部６１は、複数のセンサ３１〜３５の検出値に基づいてモーダルフィルタリングを行うことにより、モード毎振動を取得する。後述するが、複数のセンサ３１〜３５は、複数の複素固有モードベクトル成分の位相差、及び、複数の複素固有モードベクトルの直交性評価値に基づいて決定された面材１０の位置に配置される。つまり、複数のセンサ３１〜３５は、位相差が小さく、且つ、ほぼ直交性を有する。従って、モード分解部６１は、確実にモードフィルタリングを行うことができる。そして、モード分解部６１は、モード毎振動に相当する各モード次数（ここでは、１次〜５次）の速度成分を算出する。
【００５２】
モード毎信号生成部６２は、各モード次数の速度成分に基づいて、振幅調整及び位相調整を行うことで、モード毎出力信号を生成する。モード毎信号は、アクチュエータ２０の位置における各モード次数の振動の逆位相の振動に相当する。つまり、複数のセンサ３１〜３５の位置からアクチュエータ２０の位置までの伝達関数を考慮して、モード毎出力信号が決定される。
【００５３】
第二信号出力部６３は、各モード次数のモード毎出力信号を合成することにより、合成出力信号を生成する。さらに、第二信号出力部６３は、合成出力信号である第二出力信号をアクチュエータ２０に出力する。
【００５４】
（４．実験結果）
上述した制御装置４０を適用した場合の効果を確認するために、制御装置４０の第一制御部５０及び第二制御部６０によりアクチュエータ２０を制御した場合の他、第一制御部５０のみによりアクチュエータ２０を制御した場合、第二制御部６０のみによりアクチュエータ２０を制御した場合、制御装置４０による制御を行わない場合のそれぞれについて、加速度を検出するセンサ３１の検出値（加速度）を計測した。
【００５５】
図８Ａは、第一制御部５０及び第二制御部６０によりアクチュエータ２０を制御した場合のセンサ３１の検出値を示し、図８Ｂは、第一制御部５０のみによりアクチュエータ２０を制御した場合のセンサ３１の検出値を示し、図８Ｃは、第二制御部６０のみによりアクチュエータ２０を制御した場合のセンサ３１の検出値を示し、図８Ｄは、制御装置４０による制御を行わない場合のセンサ３１の検出値を示す。
【００５６】
図８Ａ〜図８Ｃと図８Ｄとによれば、第一制御部５０又は第二制御部６０を適用する場合には、制御しない場合に比べて、面材１０の振動が早期に減衰している。また、図８Ａ〜図８Ｂと図８Ｃとによれば、第一制御部５０を適用する図８Ａ及び図８Ｂは、第一制御部５０を適用しない図８Ｃに比べて、最大波が小さくなっている。
【００５７】
また、図８Ａと図８Ｂとによれば、第一制御部５０と第二制御部６０とを適用する場合には、第一制御部５０のみを適用する場合に比べて、より早く振動が減衰している。さらに、図８Ａと図８Ｃとによれば、第一制御部５０と第二制御部６０とを適用する場合には、第二制御部６０のみを適用する場合に比べて、最大波が小さくなることに伴って、振動がより早期に減衰している。
【００５８】
また、それぞれの最大音圧は、表１に示すとおりである。表１に示すように、第一制御部５０と第二制御部６０とを適用する場合が、他の場合に比べて、最も良好な結果を得られることが分かる。なお、最大音圧は、面材から放射された音圧を面材の略中央の下部に配置した精密騒音計（リオン株式会社製ＮＬ３１）で実測した波形から３１．５Ｈｚ帯域（１／１オクターブバンド）の最大音圧（ｄＢ）を算出した値である。
【００５９】
【表１】
2015175405.tif 000003
【００６０】
（５．効果）
以上より、第一制御部５０が振動初期の振動レベルに応じたフィードフォワード制御を行うことにより、高速な制振効果が得られる。さらに、振動初期の振動レベルに応じて、異なる第一出力信号がアクチュエータ２０に出力される。従って、振動初期の振動レベルに適した制振効果が得られる。このように、振動開始直後の最大波付近における制振効果を確実に発揮することにより、結果として、面材１０の高い制振効果が得られる。
【００６１】
さらに、制御装置４０は、第一制御部５０に加えて、モーダルフィルタリングを行う第二制御部６０を備える。上記から分かるように、モーダルフィルタリングを行うことによる振動抑制効果は、面材１０の振動モードが安定した後に効果を発揮する。面材１０の振動モードは、振動が発生して直ちに安定するのではなく、振動レベルが増大したころに安定することになる。つまり、モーダルフィルタリングによる振動抑制効果は、最大波より後に発揮する。一方、第一制御部５０による振動抑制効果は、振動開始直後の最大波のピーク値の低減を可能とする。このように、制御装置４０が第一制御部５０と第二制御部６０とを備えることにより、振動開始直後の最大波の振動の抑制とその後の振動の効果的な抑制とが可能となる。
【００６２】
また、第一制御部５０は、卓越周波数の第一波の発生時から最大波のピーク時より前までの間における振動レベルを検出し、当該振動レベルに応じた第一出力信号をアクチュエータ２０に出力する。第一制御部５０が最大波のピーク時よりも前における振動レベルを用いたフィードフォワード制御を行うことにより、卓越周波数の最大波のピーク値の低減が可能となる。
【００６３】
また、第一信号出力部５３は、最大波のピーク時より前に第一出力信号をアクチュエータ２０に出力する。つまり、アクチュエータ２０の加振は、最大波のピーク時より前に開始される。従って、最大波のピーク値が確実に低減する。より詳細には、第一信号出力部５３は、最大波から第一出力信号をアクチュエータ２０に出力開始し、最大波から所定数の波において、第一出力信号の出力を停止する。フィードフォワード制御である第一制御部５０による制振効果は、振動モードが安定する前までにおいて効果的に作用する。従って、第一信号出力部５３が第一出力信号の出力を最大波から所定数の波において停止するとしても、十分な制振効果が発揮される。また、長期においてフィードフォワード制御を行うことによる悪影響を受けることがない。
【００６４】
また、記憶部５１に記憶される各々の第一出力信号１ａ〜１ｃ，・・・，５ａ〜５ｃは、面材１０に異なる大きさの振動を付与した場合のセンサ３１〜３５の各々の検出値に基づいて推定されたアクチュエータ２０の位置における各々の振動の逆位相の振動に対応する。つまり、各々の第一出力信号１ａ，・・・は、予め面材１０に異なる大きさの振動が付与された時に生じるセンサ３１〜３５の各々の検出値に基づいて得られる。さらに、各々の検出値に基づいてアクチュエータ２０の位置における各々の振動が推定され、推定された振動の逆位相の振動に対応するように第一出力信号１ａ，・・・が得られる。このようにして得られた第一出力信号１ａ，・・・を用いることにより、確実に面材１０の振動の低減が可能となる。
【００６５】
また、第一信号出力部５３は、検出値が所定閾値を最初に超えたセンサを用いて、第一出力信号を決定するか、振動初期の振動レベルが最大となるセンサを用いて、第一出力信号を決定するようにしている。これらにより、効果的に、面材の振動の低減が可能となる。
【００６６】
また、センサ３１〜３５の検出値のサンプリング周波数は、面材１０の振動特性における卓越周波数の２倍以上、好ましくは５倍以上、より好ましくは１０倍以上とする。これにより、確実に、卓越周波数の最大波の低減が可能となる。
【００６７】
また、第一信号出力部５３は、アクチュエータ２０に第一出力信号を出力した時から、センサ３１〜３５の検出値が閾値Ｔｈを下回るまでの間、アクチュエータ２０に次の第一出力信号を出力しない。これにより、第一制御部５０による振動低減対象が、振動開始直後の最大波付近における振動となる。従って、確実に振動開始直後の最大波付近における振動の低減が可能となる。
【００６８】
（６．センサ３１〜３５の配置決定処理）
次に、複数のセンサ３１〜３５の配置を決定する処理について、図９〜図１７，図２０を参照して説明する。この処理により、複数のセンサ３１〜３５は、対象となる各センサ３１〜３５の位置における複素固有モードベクトルの成分の位相差、及び、対象となる各センサ３１〜３５の位置における複数のモード次数の複素固有モードベクトルより２つを選ぶ全ての組合せに対する直交性評価値MACに基づいて決定された位置に配置される。すなわち、複数のモード次数についての位相差及び直交性評価値MACを考慮して、複数のセンサ３１〜３５の配置位置を決定する。以下、詳細に説明する。
【００６９】
各センサ候補位置Pの各モード次数の複素固有モードベクトルXの成分（振幅B，位相θ）を算出する（図９のＳ１）。ここで、図１０に示すように、面材１０上の多数の候補位置（ここでは、55箇所）をPj（j＝1〜n）（n=55）として、設定する。これらのセンサ候補位置P1〜P55は、センサ３１〜３５を配置し得る位置である。なお、図１０においては、各センサ候補位置P1〜P55は、面材１０を四角形の要素に分割したときの各節点としたが、三角形要素としてもよいし、他の形状の要素に分割してもよい。
【００７０】
そして、センサ３１〜３５の面材１０上の候補位置Pjにおける変位 uj(t)の一般解は、式（１）により表される。つまり、各センサ候補位置Pjにおける変位uj(t)は、式（１）に示すように、各モード次数mの変位の和となり、各モード次数mの変位は、該当するモード次数mの固有モードベクトルXmにより表される。
【００７１】
【数１】
2015175405.tif 000004
【００７２】
そして、面材１０の有する減衰は、一般に、レイリー減衰などの比例減衰では表されず非比例減衰になることがしばしば生じる。このとき、センサ候補位置Pj（j=1,2,・・・,55）におけるm次固有モードベクトルXmjは、その各成分が異なる偏角を持つ複素数となるような複素固有モードベクトルとなる。従って、各センサ候補位置Pjにおけるm次固有モードベクトルXmjの成分は、式（２）のように表される。センサ候補位置Pjによって位相θmjが異なる。
【００７３】
【数２】
2015175405.tif 000005
【００７４】
この式（２）における振幅Bmjと位相θmjについて、図１１に示す複素平面を用いて説明する。図１１に示すように、複素平面上において、複素固有モードベクトルXmjの成分の振幅Bmjは、原点からの距離として表され、位相θmjは、実数Reの正軸からの反時計回りの角度として表される。つまり、複素固有モードベクトルXmjの成分を実数と虚数に分解すると、式（３）のようになる。
【００７５】
【数３】
2015175405.tif 000006
【００７６】
つまり、図９のＳ１において、各候補位置Pjにおける振動の挙動をモード次数m毎にモード分解することで、各候補位置Pjにおける複素固有モードベクトルXmjの成分の振幅Bmj及び位相θmjを算出することができる。ここで、各成分Bmj,θmjの算出の際に、各候補位置Pjの振動の挙動は、解析により得ることもできるし、実験による同定値として得ることもできる。
【００７７】
続いて、図１２に示すように、振動モードのモード次数m毎に、各候補位置Pjの複素固有モードベクトルXmjの成分の位置を複素平面上にプロットする（図９のＳ２）。ここでは、１次〜５次までの振動モードについて処理するため、５つの複素平面ができる。そして、各複素平面上において、５５個の点がプロットされる。ただし、図においては、説明の容易化のため、点の数は異なる。
【００７８】
続いて、モード次数m毎に、全ての候補位置Pj（j＝1〜55）の位相θmjの平均値Φmを算出する。位相平均値Φmは、式（４）により算出する（図９のＳ３）。つまり、位相平均値Φmは、原点を通り、点群を近似する平均的な直線を最小二乗法により求めたときの傾きに類似する。この位相平均値Φmは、図１２に示す。また、図１２には、点P1〜P55の近似直線を実線にて示す。
【００７９】
【数４】
2015175405.tif 000007
【００８０】
続いて、図１３に示すように、モード次数m毎に、複素平面上にて、各候補位置Pjについて、原点を中心とする角度−Φmの回転座標変換を行う（図９のＳ４）。そうすると、複素平面上の点Pj（j＝1〜55）の近似直線が実数軸に一致する状態となる。この処理は、後の処理を行いやすくするために行う。
【００８１】
続いて、複素平面上において、候補位置Pjの中から、位相差が設定範囲Y内となる位置Pを抽出する（図９のＳ５）。具体的には、位置Pjの中から、予め設定された閾値直線Thma,Thmbの間の範囲Y内にある複数の候補位置Pを抽出する。これは、複素固有モードベクトルXmjの成分は上述したように相互に位相差を有するが、それらの中から位相差が無視できるような複数の候補位置Pを抽出することを意味する。
【００８２】
このようにすることで、抽出された複数の候補位置Pは、見かけ上、実モードとなり、モーダルフィルタリング処理を適用できる。ここで、閾値直線Thma,Thmbは、図１４に示すように、原点を通り、実数軸に対してそれぞれ異なる傾き（±ψm）を持つ直線である。つまり、当該範囲Yは、少なくとも実数軸の一部分を含む範囲となる。具体的には、閾値直線Thma,Thmbは、式（５）にて表される。
【００８３】
【数５】
2015175405.tif 000008
【００８４】
そして、位相差の設定範囲Y（図１４のハッチング）内に含まれる候補位置Pは、式（６）を満たす位相θmjとなる候補位置Pである。つまり、式（６）を満たす位相θmjとなる候補位置Pは、相互に位相差が小さく、かつ、原点から遠い位置となる。換言すると、当該設定範囲Y内に含まれる候補位置Pを抽出することにより、相互に位相差が大きなセンサ候補位置Pが排除されることに加えて、原点付近のセンサ候補位置Pが排除される。
【００８５】
【数６】
2015175405.tif 000009
【００８６】
このように、位相差が小さな候補位置Pを抽出することにより、見かけ上、実モードとして取り扱うことができる。また、複素平面上の原点付近は、振動モード形の節付近となり、当該モード振動の振幅が小さくなるため、種々のノイズの影響を受けやすくなる結果、振動抑制効果を得ることができないおそれがある。しかし、上記処理により、原点付近のセンサ候補位置Pが排除されているため、振動モーダル応答の振幅が大きくなるため、ノイズの影響を受けにくい。
【００８７】
図１４には、１次モード（m=1）について示したが、他の次数モードについても同様に処理する。例えば、２次モード（m=2）の場合には、図１５に示すとおりである。ここで、１次モードにおいて位相差の設定範囲Yに含まれる候補位置Pと、２次モードにおいて位相差の設定範囲Yに含まれる候補位置Pとは、異なる。このように、それぞれのモード次数mにおいて、位相差の設定範囲Yに含まれる位置Pは異なる。なお、直線閾値Thma,Thmbの傾き（±ψm）は、モード次数m毎に異なる値としてもよいし、同一値としてもよい。
【００８８】
続いて、全てのモード次数（m=1〜5）において、共通する候補位置Pを抽出する（図９のＳ６）。抽出された候補位置Pは、図１６の黒丸にて示す候補位置Pとなる。この時点において抽出されている候補位置Pは、１〜５次の全てにおいて、相互に位相差が小さく、かつ、原点から遠い関係を有する。
【００８９】
続いて、Ｓ６で抽出された候補位置Pの中から、直交性評価値を用いて、５個の候補位置Pを抽出する（図９のＳ７）。ここで、モーダルフィルタリング処理を適用するためには、抽出された５個の候補位置Pに対応する成分より作られたモードベクトルXp1,Xp2,・・・,Xp5を考え、そのうち何れの１つもそれ以外の４つと１次従属に近い状態にならず、相互になるべく直交に近いことが望ましい。
【００９０】
そこで、この判定に、直交性評価値としてモード信頼性評価基準MAC（Modal Assurance Criterion）を用いる。直交性評価値MACは、モードベクトルXa,Xb間の相関を示す指標であり、式（７）で定義される。式（７）において、Xpa,Xpbの定義、Xpa,Xpbの内積（Xpa・Xpb）の定義、及び、‖Xpa‖2, ‖Xpb‖2の定義は、式（８）に示す通りである。
【００９１】
【数７】
2015175405.tif 000010
【００９２】
【数８】
2015175405.tif 000011
【００９３】
そして、MAC(Xpa,Xpb)の値が、１に近いほど二つのモードベクトルXpa,Xpbが接近し、０に近いほど直交に近いこととなる。つまり、相互に直交に近いモードベクトルの組Xp1,・・・,Xp5を見出すことは、a次モード、b次モードのa≠bであるような全ての組合せについて、MAC(Xpa,Xpb)の値が０に近くなるセンサの候補位置Pを抽出することに相当する。
【００９４】
そこで、図９のＳ６で抽出された候補位置Pの中から５個の位置Pの組み合わせを作る。そして、それぞれの５個の組み合わせの候補位置Pに対して、式（９）に示す評価関数Jの値を算出し、当該評価関数Jが最小値となる組み合わせの候補位置Pを抽出する。
【００９５】
【数９】
2015175405.tif 000012
【００９６】
このようにして抽出された候補位置Pは、図１７に示す５個の候補位置P12,P27,P29,P41,P45となる。そして、図２０に示すように、センサ３１〜３５の配置位置を、抽出された候補位置P12,P27,P29,P41,P45に決定する（図９のＳ８）。これらの位置P12,P27,P29,P41,P45は、１〜５次の全てにおいて、相互に位相差が小さく、原点から遠い関係を有すると共に、固有モードベクトルが相互に直交に近い関係を有する。従って、これらの位置P12,P27,P29,P41,P45に配置されたセンサ３１〜３５により検出された検出値を用いて、モーダルフィルタリング処理を行うことができると共に、ノイズの影響を受けにくい状態で振動を検出することができる。
【００９７】
（７．アクチュエータ２０の配置決定処理）
次に、アクチュエータ２０の配置を決定する処理について、図１８〜図２０を参照して説明する。この処理により、アクチュエータ２０は、抽出されたセンサの５個の候補位置Pjにおけるｍ次複素固有モードベクトルXmjの成分の位相θmjと当該アクチュエータ２０の面材１０上の候補位置PACTにおけるｍ次複素固有モードベクトルXm(ACT)の成分の位相θm(ACT)との位相差に基づいて決定された位置に配置される。以下、詳細に説明する。
【００９８】
アクチュエータ２０の位置として、センサ３１〜３５の各位置における各モード次数mにおける位相平均値Φmに近く、かつ、複素平面上の原点から遠い位置PActを取得する（図１８のＳ１１）。この位置PActは、上述したセンサ配置決定処理において算出した面材１０の各候補位置Pj（j＝1〜55）の複素固有モードベクトルXmjの成分（Bmj,θmj）を用いる。
【００９９】
図１９に、面材１０の各位置Pjの複素固有モードベクトルXmjの成分を複素平面上にプロットしている。そして、アクチュエータ２０の位置は、位置PA1が最良となる。この理由について説明する。
【０１００】
センサ３１〜３５の位置P12,P27,P29,P41,P45とアクチュエータ２０の位置とで固有モードベクトル成分に位相差が生じる場合には、センサ３１〜３５の検出値から算出された制御力をアクチュエータ２０に出力させると、制御力と加振点のモーダル応答振動に位相差を生じる。
【０１０１】
ここで、固有周波数ωのある振動モードにおいて、アクチュエータ２０の位置PActとセンサ位置P12,P27,P29,P41,P45との固有モードベクトル成分の位相差をζとすると、センサ位置P12,P27,P29,P41,P45での速度dusen/dt、アクチュエータ２０の位置PActでの速度duAct/dtは、式（１０）のように表される。
【０１０２】
【数１０】
2015175405.tif 000013
【０１０３】
このとき、例えば、速度比例の制御力ｆActを算出すると、式（１１）のようになる。
【０１０４】
【数１１】
2015175405.tif 000014
【０１０５】
ここで、アクチュエータ２０の位置PActでの振動の運動方程式に式（１１）を代入すると、式（１２）のようになり、式（１２）を展開すると式（１３）のようになる。
【０１０６】
【数１２】
2015175405.tif 000015
【０１０７】
【数１３】
2015175405.tif 000016
【０１０８】
式（１３）から分かるように、制御力ｆとその位置PActでの速度に位相差を生じ、減衰付与の状況から外れ、結果として制御効果が損なわれることになる。例えば、図１９における位置PA3にアクチュエータ２０を配置すると、位相差が大きくなり、制御効果が低下する。
【０１０９】
また、ある振動モード形の節では、当該モード振動の振幅が小さいため、その位置で加振したとしてもモーダル応答に対する影響が小さい。そのため、節となる位置にアクチュエータ２０を配置すると、その節となる振動モードへの振動抑制制御が行われないことになる。そこで、振動抑制制御を行うためには、アクチュエータ２０を振動モード形の節以外に配置することが必要であり、特に振動モード形の腹に近いことが望ましい。
【０１１０】
ここで、複素平面上の原点は、振動モード形の節となる位置である。例えば、図１９における位置PA2は、１次モード形の節となる位置である。そのため、当該位置PA2は、アクチュエータ２０の位置PActとしては適切ではない。
【０１１１】
以上より、アクチュエータ２０の位置PActとしては、図１９に示す複素平面上の位置PA1が最良となる。この位置の算出方法としては、例えば、各モード次数mにおける位相平均値Φmとの位相差が小さな候補位置Pを複数抽出する、もしくは、位相差が小さな候補位置Pのうち隣接位置の組合せを複数組抽出する。これらの中から、最も振幅Bの大きな候補位置P、もしくは組合せを抽出する。
【０１１２】
続いて、抽出した候補位置Pもしくは候補位置Pの組合せに基づいて、アクチュエータ２０の配置位置を決定する（図１８のＳ１２）。Ｓ１１にて、隣接位置Pの組合せではなく、ある一箇所の候補位置Pそのものが抽出された場合には、当該候補位置Pをアクチュエータ２０の配置位置PActに決定する。
【０１１３】
Ｓ１１にて、隣接位置Pの組合せが抽出された場合には、当該組合せに基づいてアクチュエータ２０の配置位置PActを決定する。例えば、上記処理により、位置P18とP19の組が抽出されたとすると、図２０の位置PActにて示すように、位置P18,P19の中間点を、アクチュエータ２０の配置位置として決定する。
【０１１４】
図２０に示すように、センサ３１〜３５を位置P12,P27,P29,P41,P45に配置し、かつ、アクチュエータ２０を位置PActに配置して、制御装置４０にて、センサ３１〜３５の検出値を用いてモード分解して１〜５次モードの制御力を算出し、当該制御力によりアクチュエータ２０を駆動することで、面材１０の１〜５次の振動モードの振動を抑制することができる。
【０１１５】
この理由は、以下のとおりである。複数のセンサ３１〜３５は、ｍ次複素固有モードベクトルXmの成分の位相差が小さくなる位置に配置している。そのため、配置された複数のセンサ３１〜３５同士の固有モーダル応答の位相差が小さくなるため、実モードと同等に取り扱うことができることになり、複数のセンサ３１〜３５の検出値に対してモーダルフィルタリング処理を適用可能となるからである。
【０１１６】
さらに、次の理由としては、配置された複数のセンサ３１〜３５同士は、直交性評価値MACを用いて相互に直交性を有する位置に配置されていることにより、モーダルフィルタリング処理を適用可能となるからである。従って、複素固有モードベクトルXを有する面材１０において、少数のセンサ３１〜３５の検出値に基づいてアクチュエータ２０を制御することにより、確実に面材１０の面外振動を抑制することができる。仮に、複数のセンサ３１〜３５の位置の固有モードベクトルXが１次従属に近い場合には、モーダルフィルタリング処理を適用できない。
【０１１７】
さらに、モーダルフィルタリング処理により、複数のモード次数mについての処理を行っている。特に、センサ３１〜３５の配置位置として、複数のモード次数m全てに対して振動抑制効果を発揮できる候補位置Pを抽出している。従って、複数のモード次数（上記においては、１〜５次）の振動モードに対して振動抑制効果を発揮できる。
【０１１８】
＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態の制御装置１４０について、図２２を参照して説明する。図２２に示すように、制御装置１４０は、第一制御部５０と第二制御部１６０とを備える。第一制御部５０は、第一実施形態と同一である。
【０１１９】
第二制御部１６０は、モーダルフィルタリングを行わず、センサ３１〜３５の検出値に基づいて所定のモードに対応する第二出力信号を生成し、当該第二出力信号に基づいてアクチュエータ２０を制御する。第二制御部１６０は、第一制御部５０と並列に実行される。
【０１２０】
第二制御部１６０は、図２２に示すように、モード信号生成部１６１と、第二信号出力部１６２とを備える。モード信号生成部１６１は、センサ３１〜３５の検出値に基づいて、モーダルフィルタリングを行わずに、所定のモードに対応する第二出力信号を生成する。センサ３１〜３５がそれぞれ所定のモードの振動を検出できるように配置されることで、モーダルフィルタリングを行わずに、所定のモードに対応する第二出力信号が生成される。例えば、モード信号生成部１６１は、１つのセンサの検出値に基づいて１種のモードに対応する第二出力信号を生成してもよいし、複数のセンサの検出値に基づいて、１種のモードに対応する第二出力信号を生成してもよい。
【０１２１】
第二信号出力部１６２は、モード信号生成部１６１により生成された第二出力信号をアクチュエータ２０に出力する。この場合には、モーダルフィルタリングを行わなくても、アクチュエータ２０を第二出力信号に基づいて振動させることで、面外振動が抑制される。
【０１２２】
＜その他＞
第一、第二実施形態において、閾値直線Thma,Thmbは、原点を通り、実数軸から±ψmの傾きとなる直線としている。この他に、図２１に示すような閾値直線を用いてもよい。すなわち、図２１に示すように、位相差の設定範囲は、複素平面上にて原点を通り位相平均値Φmの傾きを有する基準直線（近似直線）Laに対して、正負両方向に設定距離離れた平行な二つの直線L1,L2を設定する。
【０１２３】
そして、位相差の設定範囲を、これらの直線L1,L2の間のうち、原点を含む中央範囲を除外した範囲に設定する。この範囲を図２１のハッチングにて示す。設定範囲を直線L1,L2の間とすることで、位相差が大きな候補位置Pが確実に排除されるため、振動抑制効果を発揮できる。
【０１２４】
さらに、位相差の設定範囲は、原点を含む中央範囲を除外した範囲とすることにより、複素平面上の原点付近の候補位置Pが排除される。上述したように、原点付近は、振幅が小さいため、当該候補位置Pのセンサ検出値を用いて制御したとしても十分な振動抑制効果を得ることができない。そこで、原点付近の候補位置Pを除く範囲からセンサ３１〜３５の配置位置を決定することで、確実に振動抑制効果を発揮することができる。
【０１２５】
また、基準直線（近似直線）Laは、複素平面上において原点を通り各センサ３１〜３５の候補位置Pj（j＝1〜55）における複素固有モードベクトルXmjの成分の位相平均値Φmを傾きとする直線としたが、複素平面上において各センサ３１〜３５の候補位置Pjにおける最小二乗法により得られた傾きを有しかつ原点を通る直線としてもよい。この場合にも、同様の効果を得ることができる。
【０１２６】
また、処理の容易化のため、図１３に示すように、複素平面上にて、各候補位置Pjについて、原点を中心とする角度−Φmの回転座標変換を行った。ただし、回転座標変換を行うことなく、閾値直線Thma,Thmbを設定することもできる。
【符号の説明】
【０１２７】
１０：面材、  ２０：アクチュエータ、  ３１−３５：センサ、  ４０：制御装置、  ５０：第一制御部、  ５１：記憶部、  ５２：判定部、  ５３：第一信号出力部、  １ａ−１ｃ，５ａ−５ｃ：第一出力信号、  ６０：第二制御部、  ６１：モード分解部、  ６２：モード毎信号生成部、  ６３：第二信号出力部
【図１】
2015175405.tif 000017
【図２】
2015175405.tif 000018
【図３】
2015175405.tif 000019
【図４】
2015175405.tif 000020
【図５】
2015175405.tif 000021
【図６】
2015175405.tif 000022
【図７Ａ】
2015175405.tif 000023
【図７Ｂ】
2015175405.tif 000024
【図８Ａ】
2015175405.tif 000025
【図８Ｂ】
2015175405.tif 000026
【図８Ｃ】
2015175405.tif 000027
【図８Ｄ】
2015175405.tif 000028
【図９】
2015175405.tif 000029
【図１０】
2015175405.tif 000030
【図１１】
2015175405.tif 000031
【図１２】
2015175405.tif 000032
【図１３】
2015175405.tif 000033
【図１４】
2015175405.tif 000034
【図１５】
2015175405.tif 000035
【図１６】
2015175405.tif 000036
【図１７】
2015175405.tif 000037
【図１８】
2015175405.tif 000038
【図１９】
2015175405.tif 000039
【図２０】
2015175405.tif 000040
【図２１】
2015175405.tif 000041
【図２２】
2015175405.tif 000042