(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制振対象に対して振動を付与するアクチュエータと、
前記アクチュエータに周期的な制御信号を出力する制御装置と、
前記アクチュエータによる加振力に相関する状態信号を検出する設定用センサと、
前記制振対象の振動を検出する複数の制御用センサと、
を備え、
前記制御装置は、
前記複数の制御用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、モード毎に、前記加振力に相当する目標制御信号を生成するモード毎目標生成部と、
モード毎に、前記目標制御信号の積分値又は微分値に相当する位相調整信号を生成するモード毎調整信号生成部と、
モード毎に、前記目標制御信号及び前記位相調整信号に対して所定の調整処理を施すことによりモード毎制御信号を生成するモード毎制御信号生成部と、
前記モード毎制御信号に基づいて前記制御信号を生成する統合制御信号生成部と、
を備え、
前記制御装置は、
前記アクチュエータに第一制御信号を出力した場合において前記設定用センサにより検出された第一状態信号を取得する信号取得部と、
前記第一制御信号と前記第一状態信号とについての振幅及び位相の相違分を演算する相違分演算部と、
前記相違分に基づいて前記所定の調整処理を決定する処理決定部と、
をさらに備える、能動型制振装置。
【請求項２】
前記処理決定部は、基準目標制御信号に基づいて前記モード毎制御信号が生成され、且つ、生成された前記モード毎制御信号が前記アクチュエータに出力された場合に、前記設定用センサにより検出される前記状態信号と前記基準目標制御信号とが一致するような前記所定の調整処理を決定する、請求項１に記載の能動型制振装置。
【請求項３】
前記調整信号生成部は、異なる処理により複数の位相調整信号を生成し、
前記モード毎制御信号生成部は、前記目標制御信号及び前記複数の位相調整信号に対して所定の調整処理を施すことにより前記モード毎制御信号を生成する、請求項１又は２に記載の能動型制振装置。
【請求項４】
前記モード毎制御信号生成部は、モードに応じて異なる前記所定の調整処理を施すことにより、モードに応じた前記モード毎制御信号を生成する、請求項１−３の何れか一項に記載の能動型制振装置。
【請求項５】
前記モード毎調整信号生成部は、
高次モードにおいて、少ない積分処理の回数により前記位相調整信号を生成し、
低次モードにおいて、多い積分処理の回数により前記位相調整信号を生成する、請求項４に記載の能動型制振装置。
【請求項６】
前記制御用センサは、前記制振対象の加速度を検出し、
前記モード分解部は、前記制振対象の加速度に基づいてモーダルフィルタリングを行うことにより、前記制振対象のモード毎の加速度に相当する前記モード毎振動を取得し、
前記モード毎目標生成部は、モード毎に、前記モード毎振動を積分することで前記目標制御信号を生成し、
高次モードにおける前記モード毎調整信号生成部は、前記モード毎振動を前記位相調整信号として生成し、
低次モードにおける前記モード毎調整信号生成部は、前記モード毎振動を２回積分することで前記位相調整信号を生成する、請求項５に記載の能動型制振装置。
【請求項７】
前記アクチュエータは、
前記制振対象に取り付けられたバネ要素と、
前記バネ要素に取り付けられ前記制振対象に対して振動するマスと、
前記マスを駆動する駆動装置と、
を備え、
前記設定用センサは、前記状態信号として前記マスの加速度を検出する、請求項１−６の何れか一項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、能動型制振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の振動モードを有する面材を制振対象とし、面材の振動を検出する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によりモード毎の制振信号を生成することが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、構造物の変位位置の積分値と可動マスの変位位置とが同位相で変化するように、アクチュエータを制御することが記載されている。特許文献３には、質量付加型の能動型制振装置のコントローラとして、ＤＶＦＢ（Direct Velocity Feedback）や最適レギュレータを用いることが記載されている。
【０００４】
特許文献４には、振動感知センサが感知した床振動に基づいて床振動の振動波形を予測し、振動発生装置が振動波形を相殺する逆位相の振動の指令により床を加振することが記載されている。特許文献５には、制振対象物の振動を検知するセンサの検知信号に応じて、制振対象物で発生した振動と周波数が同じで且つ位相が逆である振動を制振対象物に付与することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１７５４０５号公報
【特許文献２】特開平６−１７５５９号公報
【特許文献３】特許第３０４０３０３号公報
【特許文献４】特開平７−３９３３号公報
【特許文献５】特開２００９−１１４８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
制振対象物を制振するためには、アクチュエータが発生する振動が、制振対象物の振動の逆位相であることが重要となる。しかし、制御装置が入力信号から制御信号を生成する際に生じる位相ずれ、及び、制御信号とアクチュエータが発生する振動との位相ずれによって、アクチュエータが発生する振動が所望の振動とならないおそれがある。そのため、従来の制振装置は、十分な制振効果を得ることができないおそれがあった。
【０００７】
本発明は、複数の振動モード（以下、モードとも言う）を有する面材又は梁材などを制振対象とし、アクチュエータが発生するモード毎の振動を所望の位相に一致させることができるように、制御信号の位相調整が可能とな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】
【０００８】
本発明に係る能動型制振装置は、制振対象に対して振動を付与するアクチュエータと、前記アクチュエータに周期的な制御信号を出力する制御装置と、前記アクチュエータによる加振力に相関する状態信号を検出する設定用センサと、前記制振対象の振動を検出する複数の制御用センサとを備える。
【０００９】
前記制御装置は、前記複数の制御用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、モード毎に、前記加振力に相当する目標制御信号を生成するモード毎目標生成部と、モード毎に、前記目標制御信号の積分値又は微分値に相当する位相調整信号を生成するモード毎調整信号生成部と、モード毎に、前記目標制御信号及び前記位相調整信号に対して所定の調整処理を施すことによりモード毎制御信号を生成するモード毎制御信号生成部と、前記モード毎制御信号に基づいて前記制御信号を生成する統合制御信号生成部とを備える。
【００１０】
さらに、前記制御装置は、前記アクチュエータに第一制御信号を出力した場合において前記設定用センサにより検出された第一状態信号を取得する信号取得部と、前記第一制御信号と前記第一状態信号とについての振幅及び位相の相違分を演算する相違分演算部と、前記相違分に基づいて前記所定の調整処理を決定する処理決定部とを備える。
【００１１】
制御装置のモード毎制御信号生成部は、モード毎に、目標制御信号及び位相調整信号を用いた上で、目標制御信号及び位相調整信号に対して所定の調整処理を施すことによってモード毎制御信号を生成している。従って、制御装置は、位相調整機能を有するため、生成されたモード毎制御信号を所望の位相と一致させることができる。そして、位相調整信号は、目標制御信号の積分値又は微分値に相当する。従って、位相調整信号の生成は、容易である。
【００１２】
さらに、制御装置は、信号取得部、相違分演算部、及び、処理決定部を備える。これらの構成によって、モード毎制御信号生成部が実行する所定の調整処理を容易に決定できる。特に、処理決定部は、位相調整信号が目標制御信号の積分値又は微分値に相当する信号であることから、所定の調整処理を容易に且つ確実に決定できる。そして、決定された所定の調整処理は、制御装置が目標制御信号からモード毎制御信号を生成する際に生じる位相ずれ、及び、制御信号とアクチュエータが発生する位相ずれを考慮した処理となる。その結果、アクチュエータが発生するモード毎の振動を所望の位相と一致させることができ、確実に制振効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】能動型制振装置の構成を示す図である。
【図２】制御用センサの検出値の周波数特性を示すグラフであって、周波数に対する制振対象の振動加速度を示す。
【図３】制振制御時における第一実施形態の制御装置の構成を示す図である。
【図４】図３の各モード処理部の詳細構成を示す図である。
【図５】設定時における制御装置の構成を示す図である。
【図６】係数β、γの設定処理において各信号の関係を示す図である。
【図７】制振制御時における第二実施形態の制御装置の構成を示す図である。
【図８】制振制御時における第三実施形態の制御装置の構成を示す図である。
【図９】制振制御時における第三実施形態の制御装置の一態様の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第一実施形態＞
（１−１．能動型制振装置１の構成）
能動型制振装置１の構成について、図１を参照して説明する。能動型制振装置１による制振対象２は、例えば、面材又は梁材などであり、複数の振動モードを有する部材である。本実施形態においては、図１に示すように、制振対象２は、軽量気泡コンクリート（ALC）などの面材を例にあげる。制振対象２としての面材は、両端が単純支持されており、撓み変形する。
【００１５】
能動型制振装置１は、アクチュエータ１０（Ａｃｔとも記載する）、複数の制御用センサ２１−２５、設定用センサ３０、制御装置４０、増幅回路５０（Ａｍｐとも記載する）を備える。アクチュエータ１０は、制振対象２に取り付けられ、制振対象２に対して振動を付与する。アクチュエータ１０は、振動を発生する構成であれば、種々の構成を適用できる。
【００１６】
本実施形態においては、アクチュエータ１０は、バネ要素１１、マス１２、及び、駆動装置１３を備える。バネ要素１１は、金属バネ、エラストマーなど種々の材料を適用できる。マス１２は、バネ要素１１に取り付けられ、制振対象２に対して振動する。そして、マス１２の振動とバネ要素１１の弾性変形によって、制振対象２に振動が付与される。駆動装置１３は、マス１２を能動的に振動させる。駆動装置１３は、例えば、ソレノイドやボイスコイルなどを適用できる。
【００１７】
制御用センサ２１−２５は、制振対象２にそれぞれ配置され、当該位置の振動を検出する。制御用センサ２１−２５は、アクチュエータ１０による制振制御を行う際に、制振対象２の振動を検出する。つまり、制御用センサ２１−２５により検出される振動は、アクチュエータ１０の制御に用いられる。制御用センサ２１−２５は、制振対象２の振動加速度、振動速度、及び、振動変位の何れかを検出するセンサである。本実施形態においては、制御用センサ２１−２５は、制振対象２の振動加速度を検出するセンサを用いる。
【００１８】
ここで、制御用センサ２１−２５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制振対象２の位置に配置される。つまり、制御用センサ２１−２５は、位相差が小さく、且つ、ほぼ直交性を有する。制御用センサ２１−２５の配置の決定方法は、特開２０１５−１７５４０５号公報に記載されている。
【００１９】
設定用センサ３０は、制御装置４０の設定処理に用いるセンサである。つまり、設定用センサ３０は、制振制御に用いるセンサではない。設定用センサ３０は、アクチュエータ１０による加振力に相関する状態信号を検出する。加振力に相関する状態信号は、マス１２の加速度、速度及び変位の何れか、又は、アクチュエータ１０による加振力そのものである。つまり、設定用センサ３０は、加速度センサ、速度センサ、変位センサ、荷重センサなどを適宜適用できる。
【００２０】
制御装置４０は、アクチュエータ１０に周期的な制御信号を出力する。制御装置４０は、制振対象２の制振制御を行う際には、制御用センサ２１−２５の検出値を入力することにより、制御信号を生成する。一方、制御装置４０は、制御装置４０自身の設定の際には、設定用センサ３０の検出値を入力する。なお、制御装置４０による制御信号の生成処理、制御装置４０自身の設定処理については、後述する。増幅回路５０は、制御装置４０により出力された制御信号を増幅して、アクチュエータ１０の駆動装置１３に駆動電力を供給する。
【００２１】
（１−２．制御用センサ２１−２５の検出値）
制振対象２が振動する場合に、制御用センサ２１−２５の検出値は、図２に示すような周波数特性を有する。図２から分かるように、制振対象２は、複数の振動モードを有する。１次モードの共振周波数は約５０Ｈｚであり、２次モードの共振周波数は約１００Ｈｚであり、３次モードの共振周波数は約１５０Ｈｚであり、４次モードの共振周波数は約１８０Ｈｚであり、５次モードの共振周波数は約２１０Ｈｚであり、６次モードの共振周波数は約２２０Ｈｚである。制振対象２は、７次以上の高次の振動モードをさらに有する。本実施形態においては、能動型制振装置１は、図２の破線円にて示した１次から５次の振動モードを制振対象のモードとする。もちろん、能動型制振装置１は、さらに高次の振動モードを制振対象のモードとすることもできる。
【００２２】
（１−３．制振制御時における制御装置４０の構成）
制振制御時における制御装置４０の構成について、図３及び図４を参照して説明する。制御装置４０は、制御用センサ２１−２５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制御信号を生成し、モード毎制御信号に基づいて制御信号を生成する。制御装置４０は、図３に示すように、モード分解部４１、モード毎処理部４２、及び統合制御信号生成部４３を備える。
【００２３】
モード分解部４１は、制御用センサ２１−２５の検出値を入力し、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。本実施形態においては、モード分解部４１は、モード毎振動として、１次から５次のモードの振動加速度を取得する。ここで、制御用センサ２１−２５の検出値は、上述したように、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４１は、複数の制御用センサ２１−２５の検出値を用いて、確実にモーダルフィルタリングを行うことができる。
【００２４】
モード毎処理部４２は、モード毎振動に基づいて、モード毎制御信号を生成する。ここで、モード毎処理部４２は、モード毎に処理を行うため、図３に示すように、１次から５次のモード処理部４２ａ−４２ｅを備える。例えば、１次モード処理部４２ａは、モード分解部４１により得られた１次モードの振動加速度に基づいて、１次モードに対応する制御信号を生成する。
【００２５】
統合制御信号生成部４３は、モード毎処理部４２により生成された複数のモード毎制御信号に基づいて、制御信号を生成する。つまり、統合制御信号生成部４３は、複数のモード毎制御信号を統合、すなわち加算することにより、制御信号を生成する。
【００２６】
モード毎処理部４２の詳細について、図４を参照して説明する。１次から５次のモード処理部４２ａ−４２のそれぞれは、モード毎目標生成部１０１、モード毎調整信号生成部１０２及びモード毎制御信号生成部１０３を備える。
【００２７】
モード毎目標生成部１０１は、モード毎に、アクチュエータ１０による加振力に相当する目標制御信号Ｙ１を生成する。例えば、１次モード処理部４２ａにおけるモード毎目標生成部１０１は、１次モードの目標制御信号Ｙ１を生成する。ここで、目標制御信号Ｙ１は、周期的な信号であって、マス１２の加速度の目標値である。
【００２８】
モード毎目標生成部１０１は、モード分解部４１により得られたモード毎振動を入力する入力部１０１ａと、入力したモード毎振動信号を積分して目標制御信号Ｙ１を生成する積分器１０１ｂとを備える。そして、制御用センサ２１−２５は、加速度センサであるため、制振対象２の振動加速度を検出する。つまり、本実施形態においては、目標制御信号Ｙ１は、モード毎において、制振対象２の振動加速度信号の１回積分値に相当する信号、すなわち、制振対象２の振動速度に相当する。
【００２９】
モード毎調整信号生成部１０２は、モード毎に、目標制御信号Ｙ１に対して位相調整を行うための位相調整信号Ｙａを生成する。例えば、１次モード処理部４２ａにおけるモード毎調整信号生成部１０２は、１次モードの位相調整信号Ｙａを生成する。本実施形態においては、モード毎調整信号生成部１０２は、目標制御信号Ｙ１を積分して位相調整信号Ｙａを生成する積分器１０２ａを備える。つまり、位相調整信号Ｙａは、マス１２の速度成分に相当する。そして、位相調整信号Ｙａは、目標制御信号Ｙ１を積分した信号であるため、目標制御信号Ｙ１に対して９０°の位相ずれの信号となる。
【００３０】
モード毎制御信号生成部１０３は、モード毎に、目標制御信号Ｙ１及び位相調整信号Ｙａに対して調整処理を施すことによりモード毎制御信号Ｙ２を生成する。例えば、１次モード処理部４２ａにおけるモード毎制御信号生成部１０３は、１次モードの制御信号Ｙ２を生成する。モード毎制御信号生成部１０３は、係数βの乗算器１０３ａ、係数γの乗算器１０３ｂ、及び、出力部１０３ｃを備える。係数βの乗算器１０３ａは、目標制御信号Ｙ１に対して係数βを乗算する。係数γの乗算器１０３ｂは、位相調整信号Ｙａに対して係数γを乗算する。出力部１０３ｃは、係数βの乗算器１０３ａの出力信号と係数γの乗算器１０３ｂの出力信号の和を生成し、統合制御信号生成部４３に出力する。
【００３１】
つまり、モード毎制御信号Ｙ２は、式（１）により表される。モード毎制御信号生成部１０３による調整処理とは、モード毎に、目標制御信号Ｙ１に係数βを乗算し、位相調整信号Ｙａに係数γを乗算すると共に、これらを加算する処理である。つまり、調整処理は、目標制御信号Ｙ１と位相調整信号Ｙａの割合を調整して、これらを加算する処理となる。言い換えると、調整処理は、目標制御信号Ｙ１の位相を変化させる処理に相当する。位相調整信号Ｙａの割合を大きくするほど、目標制御信号Ｙ１の位相の変化量が大きくなる。
【００３２】
【数１】
0006637840.tif 000002
【００３３】
ここで、係数β，γは、モード毎に異なる値に設定される。つまり、１次モード処理部４２ａのモード毎制御信号生成部１０３における係数β，γと、２次モード処理部４２ｂのモード毎制御信号生成部１０３における係数β，γとは、異なる値に設定される。
【００３４】
（１−４．設定時における制御装置４０の機能）
次に、設定時における制御装置４０の構成について、図５及び図６を参照して説明する。制御装置４０は、モード毎制御信号生成部１０３における係数β及び係数γの設定処理を行う。制御装置４０は、第一制御信号生成部４４、第一状態信号取得部４５、相違分演算部４６、基準目標信号生成部４７、処理決定部４８、モード毎処理部４２（図３にも示す）を備える。
【００３５】
第一制御信号生成部４４は、モード毎に、任意に設定された第一制御信号Ｙ３を生成する。第一制御信号Ｙ３は、式（２）により表される。角周波数ωが、各モードに対応する値に設定される。第一制御信号Ｙ３は、例えば、正弦波で、位相成分を有しない信号とする。そして、第一制御信号生成部４４は、モード毎に、第一制御信号Ｙ３を、増幅回路５０を介してアクチュエータ１０に出力する。
【００３６】
【数２】
0006637840.tif 000003
【００３７】
ここで、第一制御信号Ｙ３が出力されたアクチュエータ１０は、加振する。そうすると、設定用センサ３０が、モード毎に、アクチュエータ１０による加振力に相関する第一状態信号Ｙ４、すなわちマス１２の加速度としての第一状態信号Ｙ４を検出する。そうすると、第一状態信号取得部４５は、モード毎に、第一制御信号Ｙ３がアクチュエータ１０に出力された場合において、設定用センサ３０により検出された第一状態信号Ｙ４を取得する。第一状態信号Ｙ４は、式（３）により表される。
【００３８】
【数３】
0006637840.tif 000004
【００３９】
相違分演算部４６は、モード毎に、第一制御信号Ｙ３と第一状態信号Ｙ４とについての振幅及び位相の相違分を演算する。つまり、図６の上段に示すように、第一状態信号Ｙ４は、第一制御信号Ｙ３に対して、振幅が（Ｑ／Ｐ）倍となり、位相が（＋φ）だけずれている。
【００４０】
基準目標信号生成部４７は、モード毎に、任意の基準目標制御信号Ｙ５を生成する。基準目標制御信号Ｙ５は、図４に示すモード毎目標生成部１０１により生成される目標制御信号Ｙ１に相当する。ここで、基準目標制御信号Ｙ５は、式（４）により表される。
【００４１】
【数４】
0006637840.tif 000005
【００４２】
処理決定部４８は、モード毎に、相違分演算部４６により演算された相違分と、基準目標制御信号Ｙ５とに基づいて、統合制御信号生成部４３による調整処理に用いられる係数β及び係数γを決定する。
【００４３】
ここで、処理決定部４８による係数β及び係数γの決定方法について、詳細に説明する。図６に示すように、基準目標制御信号Ｙ５に基づいて生成された制御信号Ｙ６は、式（５）のように表される。式（５）の第一式は、上述した式（１）と同様である。式（５）の第一式を展開すると、制御信号Ｙ６は、第二式のように表される。
【００４４】
【数５】
0006637840.tif 000006
【００４５】
次に、アクチュエータ１０の加振力、すなわちマス１２の加速度が、基準目標制御信号Ｙ５に一致することが理想状態である。そこで、両者が一致するような、調整処理に用いられる係数β及び係数γを決定する。そこで、図６の下欄に示すように、基準目標制御信号Ｙ５に基づいて生成された制御信号Ｙ６をアクチュエータ１０に出力した場合において、設定用センサ３０により検出される状態信号Ｙ７が、基準目標制御信号Ｙ５に一致するものとする。つまり、状態信号Ｙ７は、式（６）のように表される。式（６）の右辺が、式（４）の右辺と一致する。
【００４６】
【数６】
0006637840.tif 000007
【００４７】
ここで、第一制御信号Ｙ３と第一状態信号Ｙ４との相違分は、上述したように予め把握できている。つまり、図６の上段に示すように、第一状態信号Ｙ４は、第一制御信号Ｙ３に対して、振幅が（Ｑ／Ｐ）倍となり、位相が（＋φ）だけずれている。そして、制御信号Ｙ６と、状態信号Ｙ７との関係も同様となるものとする。そうすると、制御信号Ｙ６は、状態信号Ｙ７に対して、振幅が（Ｐ／Ｑ）倍となり、位相が（−φ）だけずれている。従って、制御信号Ｙ６は、式（７）の第一式のように表される。式（７）の第一式を展開すると、第二式のように表される。
【００４８】
【数７】
0006637840.tif 000008
【００４９】
式（５）の第二式と式（７）の第二式とを比較すると、第一項は共にｓｉｎ（ωｔ＋θ）を有しており、第二項は共にｃｏｓ（ωｔ＋θ）を有している。そこで、式（５）の第二式と式（７）の第二式において、第一項同士の関係と、第二項同士の関係とから、式（８）の関係を導き出すことができる。
【００５０】
【数８】
0006637840.tif 000009
【００５１】
このようにして、処理決定部４８は、係数β及び係数γを決定することができる。決定された係数β及び係数γは、モード毎処理部４２の各次モード処理部４２ａ−４２ｅにて設定される。ここで、係数β、γは、上記導出方法より、制御装置４０の設定処理において、基準目標制御信号Ｙ５と状態信号Ｙ７とが一致する関係となるような係数である。つまり、制御装置４０によるモード毎の制振制御において、目標制御信号Ｙ１とマス１２の加速度が一致するようなモード毎制御信号Ｙ２が生成されることになる。従って、係数β、γを用いて調整されたモード毎制御信号Ｙ２によって駆動されたアクチュエータ１０は、モード毎に、所望の位相と一致するような加振力を発生することができる。
【００５２】
＜２．第二実施形態＞
制振制御時における第二実施形態のモード毎処理部４２の構成について、図７を参照して説明する。１次から５次のモード処理部４２ａ−４２ｅは、モード毎調整信号生成部２０４、モード毎目標生成部２０１、モード毎制御信号生成部２０３を備える。なお、第一実施形態と同一構成については、同一符号を付す。
【００５３】
モード毎調整信号生成部２０４は、モード分解部４１により得られたモード毎振動を入力する入力部２０４ａを備える。モード毎調整信号生成部２０４は、入力した信号そのものを位相調整信号Ｙｂとする。位相調整信号Ｙｂは、目標制御信号Ｙ１に対する微分値に相当する。つまり、位相調整信号Ｙｂは、マス１２の加加速度成分に相当する。モード毎目標生成部２０１は、入力部２０４ａに入力した振動信号（位相調整信号Ｙｂ）を積分して目標制御信号Ｙ１を生成する積分器２０１ａを備える。
【００５４】
モード毎制御信号生成部２０３は、目標制御信号Ｙ１及び位相調整信号Ｙｂに対して調整処理を施すことによりモード毎制御信号Ｙ１２を生成する。モード毎制御信号生成部２０３は、係数βの乗算器１０３ａ、係数αの乗算器２０３ｄ及び出力部２０３ｃを備える。係数βの乗算器１０３ａは、目標制御信号Ｙ１に対して係数βを乗算する。係数αの乗算器２０３ｄは、位相調整信号Ｙｂに対して係数αを乗算する。出力部２０３ｃは、係数βの乗算器１０３ａの出力信号と係数αの乗算器２０３ｂの出力信号の和を生成し、統合制御信号生成部４３に出力する。
【００５５】
モード毎制御信号Ｙ１２は、式（９）により表される。この場合、第一実施形態のモード毎処理部４２による係数β及び係数γの設定処理と同様の考え方により、係数β及び係数αは、式（１０）に示すように決定される。
【００５６】
【数９】
0006637840.tif 000010
【００５７】
【数１０】
0006637840.tif 000011
【００５８】
ここで、係数α，βは、モード毎に異なる値に設定される。つまり、１次モード処理部４２ａのモード毎制御信号生成部２０３における係数α，βと、２次モード処理部４２ｂのモード毎制御信号生成部２０３における係数α，βとは、異なる値に設定される。
【００５９】
＜３．第三実施形態＞
制振制御時における第三実施形態のモード毎処理部４２の構成について、図８を参照して説明する。１次から５次のモード処理部４２ａ−４２ｅは、モード毎第一調整信号生成部２０４、モード毎目標生成部２０１、モード毎第二調整信号生成部１０２、モード毎制御信号生成部３０３を備える。なお、第一、第二実施形態と同一構成については、同一符号を付す。
【００６０】
モード毎目標生成部２０１が、目標制御信号Ｙ１を生成し、モード毎第一調整信号生成部２０４が、第一位相調整信号Ｙｂを生成し、モード毎第二調整信号生成部１０２が、第二位相調整信号Ｙａを生成する。モード毎制御信号生成部３０３は、目標制御信号Ｙ１、第一位相調整信号Ｙｂ及び第二位相調整信号Ｙａに対して構成処理を施すことによりモード毎制御信号Ｙ２２を生成する。
【００６１】
モード毎制御信号生成部３０３は、係数βの乗算器１０３ａ、係数αの乗算器２０３ｄ、係数γの乗算器１０３ｂ及び出力部３０３ｃを備える。係数βの乗算器１０３ａは、目標制御信号Ｙ１に対して係数βを乗算する。係数αの乗算器２０３ｄは、第一位相調整信号Ｙｂに対して係数αを乗算する。係数γの乗算器１０３ｂは、第二位相調整信号Ｙａに対して係数γを乗算する。出力部３０３ｃは、係数βの乗算器１０３ａの出力信号、係数αの乗算器２０３ｄの出力信号及び係数γの乗算器１０３ｂの出力信号の和を生成し、統合制御信号生成部４３に出力する。このとき、モード毎制御信号Ｙ２２は、式（１１）により表される。
【００６２】
【数１１】
0006637840.tif 000012
【００６３】
この場合、第一実施形態のモード毎処理部４２による係数β及び係数γの設定処理と同様の考え方により、係数β、係数α及び係数γを導き出すことができる。ただし、係数αと係数γの条件を予め設定しておく必要がある。条件とは、例えば、係数αと係数γが所定の比となるようにするなどである。
【００６４】
ここで、係数α，β，γは、モード毎に異なる値に設定される。つまり、１次モード処理部４２ａのモード毎制御信号生成部３０３における係数α，β，γと、２次モード処理部４２ｂのモード毎制御信号生成部３０３における係数α，β，γとは、異なる値に設定される。
【００６５】
具体的には、低次モードである１次、２次のモード処理部４２ａ，４２ｂにおいては、積分処理の回数を多くする調整処理を施すように、係数α，β，γが設定されるとよい。例えば、係数αが係数γに比べて小さな値となるように設定される。つまり、係数γに対する係数αの比（α／γ）が小さな値となるように、係数α，γが設定される。
【００６６】
例えば、係数αをゼロとする。この場合、モード毎制御信号Ｙ２２は、係数αの乗算器２０３ｄの影響を全く受けない。この場合の１次、２次のモード処理部４２ａ，４２ｂは、第一実施形態のモード処理部４２ａ，４２ｂと同様の動作を行うことになる。つまり、１次、２次のモード処理部４２ａ，４２ｂにおいて、モード毎調整信号生成部１０２は、制振対象２の加速度に相当するモード毎振動を、２回積分することで位相調整信号Ｙａを生成する。
【００６７】
一方、高次モードである３次、４次、５次のモード処理部４２ｃ，４２ｄ，４２ｅにおいては、積分処理の回数を少なくする調整処理を施すように、係数α，β，γが設定されるとよい。例えば、係数γが係数αに比べて小さな値となるように設定される。つまり、係数αに対する係数γの比（γ／α）が小さな値となるように、係数α，γが設定される。
【００６８】
例えば、係数γをゼロとする。この場合、モード毎制御信号Ｙ２２は、係数γの乗算器１０３ｂの処理の影響を全く受けない。この場合の３次、４次、５次のモード処理部４２ｃ，４２ｄ，４２ｅは、第二実施形態のモード処理部４２ｃ，４２ｄ，４２ｅと同様の動作を行うことになる。つまり、３次、４次、５次のモード処理部４２ｃ，４２ｄ，４２ｅにおいて、モード毎調整信号生成部２０４は、制振対象２の加速度に相当するモード毎振動そのものである位相調整信号Ｙｂを生成する。
【００６９】
つまり、１次、２次のモード処理部４２ａ，４２ｂにおける係数αをゼロとし、３次、４次、５次のモード処理部４２ｃ，４２ｄ，４２ｅにおける係数γをゼロとした場合には、モード毎処理部４２は、図９に示すような構成となる。
【００７０】
このように、高次モードにおいて、積分処理の回数を少なくする調整処理を施すことにより、応答性の良好な処理を行うことができる。一方、低次モードにおいて、積分処理の回数を多くする調整処理を施すことにより、安定性の良好な処理を行うことができる。低次モードにおいては、位相を一致させるべき振動自体が低周波であるため、応答性が十分に良好であるため、安定性を重視した処理となっている。
【００７１】
＜４．実施形態の効果＞
第一実施形態−第三実施形態の能動型制振装置１は、面材又は梁材などの制振対象２に対して振動を付与するアクチュエータ１０と、アクチュエータ１０に周期的な制御信号を出力する制御装置４０と、アクチュエータ１０による加振力に相関する状態信号を検出する設定用センサ３０と、制振対象２の振動を検出する複数の制御用センサ２１−２５とを備える。
【００７２】
制御装置４０は、複数の制御用センサ２１−２５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４１と、モード毎振動に基づいて、モード毎に、加振力に相当する目標制御信号Ｙ１を生成するモード毎目標生成部１０１，２０１と、モード毎に、目標制御信号Ｙ１の積分値又は微分値に相当する位相調整信号Ｙａ，Ｙｂを生成するモード毎調整信号生成部１０２，２０４と、モード毎に、目標制御信号Ｙ１及び位相調整信号Ｙａ，Ｙｂに対して所定の調整処理を施すことによりモード毎制御信号Ｙ２，Ｙ１２，Ｙ２２を生成するモード毎制御信号生成部１０３，２０３，３０３と、モード毎制御信号Ｙ２，Ｙ１２，Ｙ２２に基づいて制御信号を生成する統合制御信号生成部４３とを備える。
【００７３】
さらに、制御装置４０は、アクチュエータ１０に第一制御信号Ｙ３を出力した場合において設定用センサ３０により検出された第一状態信号Ｙ４を取得する第一状態信号取得部４５と、第一制御信号Ｙ３と第一状態信号Ｙ４とについての振幅及び位相の相違分を演算する相違分演算部４６と、相違分に基づいて所定の調整処理を決定する処理決定部４８とを備える。
【００７４】
制御装置４０のモード毎制御信号生成部１０３，２０３，３０３は、モード毎に、目標制御信号Ｙ１及び位相調整信号Ｙａ，Ｙｂを用いた上で、目標制御信号Ｙ１及び位相調整信号Ｙａ，Ｙｂに対して所定の調整処理を施すことによってモード毎制御信号Ｙ２，Ｙ１２，Ｙ２２を生成している。従って、制御装置４０は、位相調整機能を有するため、生成されたモード毎制御信号Ｙ２，Ｙ１２，Ｙ２２を所望の位相と一致させることができる。そして、位相調整信号Ｙａ，Ｙｂは、目標制御信号Ｙ１の積分値又は微分値に相当する。従って、位相調整信号Ｙａ，Ｙｂの生成は、容易である。
【００７５】
さらに、制御装置４０は、第一状態信号取得部４５、相違分演算部４６、及び、処理決定部４８を備える。これらの構成によって、モード毎制御信号生成部１０３，２０３，３０３が実行する所定の調整処理を容易に決定できる。特に、処理決定部４８は、位相調整信号Ｙａ，Ｙｂが目標制御信号Ｙ１の積分値又は微分値に相当する信号であることから、所定の調整処理を容易に且つ確実に決定できる。そして、決定された所定の調整処理は、制御装置４０が目標制御信号Ｙ１からモード毎制御信号Ｙ２，Ｙ１２，Ｙ２２を生成する際に生じる位相ずれ、及び、モード毎制御信号Ｙ２，Ｙ１２，Ｙ２２とアクチュエータ１０が発生する位相ずれを考慮した処理となる。その結果、アクチュエータ１０が発生するモード毎の振動を所望の位相と一致させることができ、確実に制振効果を発揮できる。
【００７６】
また、処理決定部４８は、基準目標制御信号Ｙ５に基づいてモード毎制御信号Ｙ２，Ｙ１２，Ｙ２２が生成され、且つ、生成されたモード毎制御信号Ｙ２，Ｙ１２，Ｙ２２がアクチュエータ１０に出力された場合に、設定用センサ３０により検出される状態信号Ｙ７と基準目標制御信号Ｙ５とが一致するような所定の調整処理を決定する。
【００７７】
これにより、制御装置４０による制振制御において、目標制御信号Ｙ１とマス１２の加速度が一致するようなモード毎制御信号Ｙ２，Ｙ１２，Ｙ２２が生成されることになる。従って、所定の調整処理により調整されたモード毎制御信号Ｙ２，Ｙ１２，Ｙ２２によって駆動されたアクチュエータ１０は、所望の位相と一致するような加振力を発生することができる。
【００７８】
また、第三実施形態の制御装置４０においては、モード毎調整信号生成部１０２，２０４は、異なる処理により複数の位相調整信号を生成し、モード毎制御信号生成部３０３は、目標制御信号Ｙ１及び複数の位相調整信号Ｙａ，Ｙｂに対して所定の調整処理を施すことによりモード毎制御信号Ｙ２２を生成する。このように、複数の位相調整信号Ｙａ，Ｙｂを用いることで、振動モードや振動状態に応じて適切な調整処理とすることができる。
【００７９】
また、第一実施形態−第三実施形態の制御装置４０において、モード毎制御信号生成部１０３，２０３，３０３は、モードに応じて異なる所定の調整処理を施すことにより、モードに応じたモード毎制御信号Ｙ２，Ｙ１２，Ｙ２２を生成する。つまり、係数α，β，γがモードに応じて適宜設定される。これにより、アクチュエータ１０が発生するモード毎の振動を所望の位相と確実に一致させることができ、確実に制振効果を発揮できる。
【００８０】
また、第三実施形態に記載したように、モード毎調整信号生成部１０２，２０４は、高次モードにおいて、少ない積分処理の回数により位相調整信号Ｙｂを生成し、低次モードにおいて、多い積分処理の回数により位相調整信号Ｙａを生成する。
【００８１】
高次モードにおいて、積分処理の回数を少なくする調整処理を施すことにより、応答性の良好な処理を行うことができる。一方、低次モードにおいて、積分処理の回数を多くする調整処理を施すことにより、安定性の良好な処理を行うことができる。低次モードにおいては、位相を一致させるべき振動自体が低周波であるため、応答性が十分に良好であるため、安定性を重視した処理となっている。
【００８２】
特に、上記においては、制御用センサ２１−２５は、制振対象２の加速度を検出し、モード分解部４１は、制振対象２の加速度に基づいてモーダルフィルタリングを行うことにより、制振対象２のモード毎の加速度に相当するモード毎振動を取得し、モード毎目標生成部１０１，２０１は、モード毎に、モード毎振動を積分することで目標制御信号Ｙ１を生成する。そして、高次モードにおけるモード毎調整信号生成部２０４は、モード毎振動を位相調整信号Ｙｂとして生成する。一方、低次モードにおけるモード毎調整信号生成部１０２は、モード毎振動を２回積分することで位相調整信号Ｙａを生成する。これにより、確実に複数のモードの振動に対して制振効果を発揮できる。
【００８３】
また、第一実施形態−第三実施形態の能動型制振装置１において、アクチュエータ１０は、制振対象２に取り付けられたバネ要素１１と、バネ要素１１に取り付けられ制振対象２に対して振動するマス１２と、マス１２を駆動する駆動装置１３とを備える構成とした。そして、設定用センサ３０は、状態信号としてマス１２の加速度を検出する。これにより、設定用センサ３０は、アクチュエータ１０による加振力に相関する状態信号を確実に且つ容易に取得できる。その結果、モード毎制御信号生成部１０３，２０３，３０３における調整処理を、より適切に決定できる。
【符号の説明】
【００８４】
１：能動型制振装置、  ２：制振対象、  １０：アクチュエータ、  １１：バネ要素、  １２：マス、  １３：駆動装置、  ２１−２５：制御用センサ、  ３０：設定用センサ、  ４０：制御装置、  ４１：モード分解部、  ４２：モード毎処理部、  ４２ａ−４２ｅ：１次から５次のモード処理部、  ４３：統合制御信号生成部、  ４４：第一制御信号生成部、  ４５：第一状態信号取得部、  ４６：相違分演算部、  ４７：基準目標信号生成部、  ４８：処理決定部、  ５０：増幅回路、  １０１，２０１：モード毎目標生成部、  １０２，２０４：モード毎調整信号生成部、  １０３，２０３，３０３：モード毎制御信号生成部、  Ｙ１：目標制御信号、  Ｙ２，Ｙ１２，Ｙ２２：モード毎制御信号、  Ｙ３：第一制御信号、  Ｙ４：第一状態信号、  Ｙ５：基準目標制御信号、  Ｙ６：制御信号、  Ｙ７：状態信号、  Ｙａ，Ｙｂ：位相調整信号、  α，β，γ：係数
【図１】
0006637840.tif 000013
【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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