(57)【要約】【課題】少ない処理にて室内騒音を低減する能動騒音低減装置を提供する。【解決手段】マイクロホンＭ１〜Ｍｋの出力をＡ／Ｄ変換したうえフーリエ変換した信号を演算制御装置７に入力し演算制御装置７にて、スピーカＳＰ１で駆動して予め定めた制御荷重を発生させたときの音圧ベクトル、音響共振固有モードマトリックス、音響モード係数ベクトル及び前記制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギーを予め求め、時系列的に入力されてくる信号に基づいて音響モードマトリックスを用いて音響モード係数ベクトルの変化分を求め、音響モード係数ベクトルの変化分に基づいて音響ポテンシャルエネルギーの変化分を求め、音響ポテンシャルエネルギーと予め求めておいた音響ポテンシャルエネルギーとの比に基づいてスピーカ駆動信号を補正する。【選択図】図１
2007286595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の音圧検出のための音圧検出手段と、室内音を加振励起する加振手段と、前記音圧検出手段からの出力信号を入力するフーリエ変換器と、該フーリエ変換器からの出力を入力する演算制御装置と、該演算制御装置からの出力を入力として出力に基づき加振手段を駆動するフーリエ逆変換器とを備え、
演算制御装置は、加振手段を駆動して予め定めた制御荷重を発生させたときにおける音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力を音圧ベクトルとして予め求め、且つ制御周波数範囲内における前記室内の音響共鳴固有モードマトリックスと、該音響共鳴固有モードマトリックスと前記音圧ベクトルに基づく音響モード係数ベクトルと、前記予め定めた制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギーとを予め求めておいて、
入力されてくるフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルと時系列的にその直前に入力されたフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルとの差と前記予め求めておいた音響共鳴固有モードマトリックスとを用いて音響モード係数ベクトルの変化分を求め、該音響モード係数ベクトルの変化分に基づく音響ポテンシャルエネルギーの変化分を求め、音響ポテンシャルエネルギーの変化分と前記予め求めておいた音響ポテンシャルエネルギーとの比に基づいて制御荷重を発生する出力の補正を行い、該補正された出力をフーリエ逆変換器へ送出する
ことを特徴とする能動騒音低減装置。
【請求項２】
制御対象周波数域内において、室内音を近似する音響共鳴固有モードの数ｎより大きい数であるｋ個の室内音圧検出のための音圧検出手段と、室内に設けられ且つ駆動により発生する音響制御荷重に基づいて室内を加振する音響加振手段と、前記各音圧検出手段からのｋ個の出力信号を入力するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器からの出力を入力するフーリエ変換器と、該フーリエ変換器からの出力を入力する演算制御装置と、該演算制御装置からの出力を入力するフーリエ逆変換器と、フーリエ逆変換器からの出力を入力とし且つ出力に基づき音響加振手段を駆動するＤ／Ａ変換器とを備え、
演算制御装置は、音響加振手段を駆動して予め定めた音響制御荷重を発生させたときにおける各音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力を音圧ベクトルとして予め求め、且つフーリエ変換された各音圧検出手段からのｋ個の出力信号に基づくｎ個の音響固有モードベクトル成分からなる音響共鳴固有モードマトリックスと、前記音響共鳴固有モードマトリックスと前記音圧ベクトルに基づく音響モード係数ベクトルと、前記予め定めた音響制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギーとを予め求めておいて、
入力されてくるフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルと時系列的にその直前に入力されたフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルとの差と前記予め求めておいた音響共鳴固有モードマトリックスとを用いて音響モード係数ベクトルの変化分を求め、該音響モード係数ベクトルの変化分に基づく音響ポテンシャルエネルギーの変化分を求め、音響ポテンシャルエネルギーの変化分と前記予め求めておいた音響ポテンシャルエネルギーとの比に基づいて音響制御荷重を発生する出力の補正を行い、補正された出力をフーリエ逆変換器へ送出する
ことを特徴とする能動騒音低減装置。
【請求項３】
制御対象周波数域内において、室内音を近似する音響共鳴固有モードの数ｎより大きい数であるｋ個の室内音圧検出のための音圧検出手段と、室内に設けられ且つ駆動により発生する音響制御荷重に基づいて室内を加振する音響加振手段と、室構造体に設けられ且つ駆動により発生する構造制御荷重に基づいて室内を加振する構造加振手段と、前記各音圧検出手段からのｋ個の出力信号を入力するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器からの出力を入力するフーリエ変換器と、該フーリエ変換器からの出力を入力する演算制御装置と、該演算制御装置からの出力を入力するフーリエ逆変換器と、フーリエ逆変換器からの出力を入力とし且つ出力に基づき音響加振手段と構造加振手段とを駆動するＤ／Ａ変換器とを備え、
演算制御装置は、予め定めた音響制御荷重を発生させたときにおける各音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力を第１音圧ベクトルとして予め求め、予め定めた構造制御荷重を発生させたときにおける各音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力を第２音圧ベクトルとして予め求め、
フーリエ変換された各音圧検出手段からのｋ個の出力信号に基づいてｎ個の音響固有モードベクトル成分からなる音響共鳴固有モードマトリックスと、前記音響共鳴固有モードマトリックスと第１音圧ベクトルとに基づく第１音響モード係数ベクトルと、前記音響共鳴固有モードマトリックスと第２音圧ベクトルとに基づく第２音響モード係数ベクトルと、前記予め定めた音響制御荷重に基づく第１音響ポテンシャルエネルギーと、前記予め定めた構造制御荷重に基づく第２音響ポテンシャルエネルギーと、前記予め定めた構造制御荷重による影響を受けた音響制御荷重に基づく第３音響ポテンシャルエネルギーと、前記予め定めた音響制御荷重による影響を受けた構造制御荷重に基づく第４音響ポテンシャルエネルギーとを予め求めておいて、
入力されてくるフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルと時系列的にその直前に入力されたフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルとの差と前記予め求めておいた音響共鳴固有モードマトリックスとを用いて音響モード係数ベクトルの変化分を求め、
前記第１、第２、第３及び第４音響ポテンシャルエネルギーと前記第１音響モード係数ベクトルと前記音響モード係数ベクトルの変化分とに基づく音響ポテンシャルエネルギーの変化分に基づく音響制御荷重の補正を行って補正された音響制御荷重を発生する出力を求め、該出力をフーリエ逆変換器へ送出して音響加振手段を駆動し、
前記第１、第２、第３及び第４音響ポテンシャルエネルギーと前記第２音響モード係数ベクトルと前記音響モード係数ベクトルの変化分とに基づく音響ポテンシャルエネルギーの変化分に基づく構造制御荷重の補正を行って補正された構造制御荷重を発生する出力を求め、該出力をフーリエ逆変換器へ送出して構造加振手段を駆動する
ことを特徴とする能動騒音低減装置。
【請求項４】
室内の音圧検出のための音圧検出手段と、室内音を加振励起する加振手段と、前記音圧検出手段からの出力信号を入力とし且つ出力に基づき加振手段を駆動する演算制御装置とを備え、
演算制御装置は、
音圧検出手段からの出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
加振手段を駆動して予め定めた制御荷重を発生させたときにおける音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力を音圧ベクトルとして予め求め、且つ制御周波数範囲内における音響固有モードベクトル成分からなる前記室内の音響共鳴固有モードマトリックス、該音響共鳴固有モードマトリックスと前記音圧ベクトルに基づく音響モード係数ベクトル及び前記予め定めた制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギーから得られ且つ外乱による音圧ベクトルに乗算されて制御荷重を得る係数マトリックスを予め求めておく演算手段と、
該演算手段により求めた前記係数マトリックスをフーリエ逆変換するフーリエ逆変換手段と、
前記フーリエ逆変換手段により時間領域に変換された前記係数マトリックスと前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を制御荷重とし、前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルと時系列的に次に前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとの間の変化分を求め、該変化分と前記フーリエ逆変換手段により時間領域に変換された前記係数マトリックスとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を補正量とし且つ該補正量によって前記制御荷重を補正した補正制御荷重を求める畳み込み演算手段とを有し、
前記補正制御荷重に基づいて前記加振手段を駆動することを特徴とする能動騒音低減装置。
【請求項５】
室内の音圧検出のための音圧検出手段と、室内に設けられ且つ駆動により発生する音響制御荷重に基づいて室内を加振する音響加振手段と、室構造体に設けられ且つ駆動により発生する構造制御荷重に基づいて室内を加振する構造加振手段と、前記各音圧検出手段からの出力を入力とし且つ出力に基づき音響加振手段と構造加振手段を駆動する演算制御装置とを備え、
演算制御装置は、
音圧検出手段からの出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
音響加振手段を駆動して予め定めた音響制御荷重を発生させたときにおける各音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力を第１音圧ベクトルとして予め求め、構造加振手段を駆動して予め定めた構造制御荷重を発生させたときにおける各音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力を第２音圧ベクトルとして予め求め、且つ制御周波数範囲内におけるフーリエ変換された各音圧検出手段からの出力に基づく音響固有モードベクトル成分からなる前記室内の音響共鳴固有モードマトリックス、前記音響共鳴固有モードマトリックスと第１音圧ベクトルとに基づく第１音響モード係数ベクトル、前記予め定めた音響制御荷重に基づく第１音響ポテンシャルエネルギー、前記予め定めた構造制御荷重に基づく第２音響ポテンシャルエネルギー、前記予め定めた構造制御荷重による影響を受けた音響制御荷重に基づく第３音響ポテンシャルエネルギー及び前記予め定めた音響制御荷重による影響を受けた構造制御荷重に基づく第４音響ポテンシャルエネルギーから得られ且つ外乱による第１音圧ベクトルに乗算されて音響制御荷重を得る第１係数マトリックスを予め求め、前記音響共鳴固有モードマトリックス、前記音響共鳴固有モードマトリックスと第２音圧ベクトルとに基づく第２音響モード係数ベクトル及び前記第１乃至第４音響ポテンシャルエネルギーとから得られ且つ外乱による第２音圧ベクトルに乗算されて構造制御荷重を得る第２係数マトリックスを予め求めておく演算手段と、
該演算手段により求めた前記第１係数マトリックス及び前記第２係数マトリックスをフーリエ逆変換するフーリエ逆変換手段と、
前記フーリエ逆変換手段により時間領域に変換された前記第１係数マトリックスと前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を音響制御荷重とし、前記フーリエ逆変換手段により時間領域に変換された前記第２係数マトリックスと前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を構造制御荷重とし、前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルと時系列的に次に前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとの間の変化分を求め、該変化分と前記フーリエ逆変換手段により時間領域に変換された前記第１係数マトリックスとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を補正量とし且つ該補正量によって前記音響制御荷重を補正した補正音響制御荷重を求め、前記変化分と前記フーリエ逆変換手段により時間領域に変換された前記第２係数マトリックスとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を補正量とし且つ該補正量によって前記構造制御荷重を補正した補正構造制御荷重を求める畳み込み演算手段とを有し、
前記補正音響制御荷重に基づいて前記音響加振手段を駆動し且つ前記補正構造制御荷重に基づいて前記構造加振手段を駆動することを特徴とする能動騒音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は能動騒音低減装置に関し、例えば、室内騒音に対して相殺振動を発生することによって室内騒音を低減する能動騒音低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造体が媒質中で振動して音波を発生する際に、その反力として構造体は媒質からの音圧を負荷として受ける、音響場と構造場とが強連成する構造音響連成系とみなせる閉空間場が知られている。車室は係る構造音響連成系とみなせる。本発明は係る閉空間場を対象として、このような閉空間場における騒音を低減するものである。
【０００３】
従来、車室の騒音を低減する能動騒音低減装置として、エンジンなどの騒音源からの信号を参照信号として適応フィルタを含む制御装置に供給し、制御装置からの出力によって２次音源として車室に設けたスピーカを駆動して車室内騒音と逆位相の振動を発生させると共に、音響センサとしてマイクロホンを車室に設けることにより車室内騒音を検知して、マイクロホンからの出力を適応フィルタに供給して車室内の騒音を最小化するように適応フィルタのフィルタ係数を順次更新制御して、室内車室内空間の騒音を低減させることが知られている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特表平１−５０１３４４号公報
【０００５】
一方、解析解に基づく能動騒音制御及び能動振動制御による閉空間場における音響ポテンシャルエネルギーを最小化することにより、閉空間場の音場を制御して閉空間場における対象周波数域の構造音響連成共鳴ピークの大半を低減する手法が知られている（非特許文献１）。
【０００６】
【非特許文献１】日本機械学会論文集（Ｃ編）７０巻６９０号（２００４−２）論文Ｎｏ．０３−０５９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示されているような能動騒音低減装置は、スピーカとマイクロホンとの間の伝達関数に基づいて騒音を低減させる能動振動制御、所謂ＡＮＣと称されている技術であって、マイクロホンが設けられている位置近傍の騒音が低減されるものであり、例えば、マイクロホンを乗員の耳元に設けた場合マイクロホン近傍の騒音が低減される。このために、乗員が移動したりして耳の位置が変化すると期待する騒音低減効果が得られないという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献１に開示されているＡＮＣでは、制御対象部分の数と同数の音響制御加振源であるスピーカとマイクロホンとが必要であるため、制御対象部分の数に比例した制御装置が必要であると同時に多数のスピーカ間の干渉除去のための制御アルゴリズムは複雑となって、結局制御装置の費用は増大するという問題点があった。また、このＡＮＣでよく用いる騒音低減制御のＦｉｌｔｅｒｅｄ−ｘ法では、二次経路モデルが必要であるが、二次経路と二次経路モデルの間には少なからず誤差（モデル化誤差）があり、これがシステムを不安定にすることがあるという問題点もある。またさらに、ＡＮＣでよく用いる騒音低減制御自体、システムが複雑で、その設計は困難なことが多いという問題もある。
【０００９】
一方、上記非特許文献１に開示されている論文での制御対象構造物は解析解が存在し、且つ音響ポテンシャルエネルギー最小化条件もその解析解を用いて表現できる構造物に限定されていた。従って、解析解が存在しない車両のような複雑な構造物に対しては、膨大な計算が必要となり、この騒音制御方法の実質的な適用が困難であるというという問題点があった。また、たとえ複雑な構造物に対してＦＥＭなどの数値解析で近似解を得たとしても、その音響ポテンシャルエネルギー最小化条件を得るには膨大な計算時間が必要になり、車両のように常に変動する騒音の制御への適用は困難であるという問題点があった。さらに、従来の技術では、外乱は与えられたものとして取り扱っているが、実際の車両のような場合、外乱は予測できず、従って、従来の技術では車室内騒音の音響ポテンシャルエネルギー最小化は不可能であるという問題点もあった。
【００１０】
本発明は、少ない処理によって得た信号により加振手段を駆動して室内騒音の低減をする能動騒音低減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】
【００１１】
本発明に係る請求項１記載の能動騒音低減装置は、室内の音圧検出のための音圧検出手段と、室内音を加振励起する加振手段と、前記音圧検出手段からの出力信号を入力するフーリエ変換器と、該フーリエ変換器からの出力を入力する演算制御装置と、該演算制御装置からの出力を入力として出力に基づき加振手段を駆動するフーリエ逆変換器とを備え、
演算制御装置は、加振手段を駆動して予め定めた制御荷重を発生させたときにおける音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力を音圧ベクトルとして予め求め、且つ制御周波数範囲内における前記室内の音響共鳴固有モードマトリックスと、該音響共鳴固有モードマトリックスと前記音圧ベクトルに基づく音響モード係数ベクトルと、前記予め定めた制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギーとを予め求めておいて、
入力されてくるフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルと時系列的にその直前に入力されたフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルとの差と前記予め求めておいた音響共鳴固有モードマトリックスとを用いて音響モード係数ベクトルの変化分を求め、該音響モード係数ベクトルの変化分に基づく音響ポテンシャルエネルギーの変化分を求め、音響ポテンシャルエネルギーの変化分と前記予め求めておいた音響ポテンシャルエネルギーとの比に基づいて制御荷重を発生する出力の補正を行い、該補正された出力をフーリエ逆変換器へ送出する
ことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る請求項２記載の能動騒音低減装置は、制御対象周波数域内において、室内音を近似する音響共鳴固有モードの数ｎより大きい数であるｋ個の室内音圧検出のための音圧検出手段と、室内に設けられ且つ駆動により発生する音響制御荷重に基づいて室内を加振する音響加振手段と、前記各音圧検出手段からのｋ個の出力信号を入力するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器からの出力を入力するフーリエ変換器と、該フーリエ変換器からの出力を入力する演算制御装置と、該演算制御装置からの出力を入力するフーリエ逆変換器と、フーリエ逆変換器からの出力を入力とし且つ出力に基づき音響加振手段を駆動するＤ／Ａ変換器とを備え、
演算制御装置は、音響加振手段を駆動して予め定めた音響制御荷重を発生させたときにおける各音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力を音圧ベクトルとして予め求め、且つフーリエ変換された各音圧検出手段からのｋ個の出力信号に基づくｋ個の音響固有モードベクトル成分からなる音響共鳴固有モードマトリックスと、前記音響共鳴固有モードマトリックスと前記音圧ベクトルに基づく音響モード係数ベクトルと、前記予め定めた音響制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギーとを予め求めておいて、
入力されてくるフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルと時系列的にその直前に入力されたフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルとの差と前記予め求めておいた音響共鳴固有モードマトリックスとを用いて音響モード係数ベクトルの変化分を求め、該音響モード係数ベクトルの変化分に基づく音響ポテンシャルエネルギーの変化分を求め、音響ポテンシャルエネルギーの変化分と前記予め求めておいた音響ポテンシャルエネルギーとの比に基づいて音響制御荷重を発生する出力の補正を行い、補正された出力をフーリエ逆変換器へ送出することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る請求項３記載の能動騒音低減装置は、制御対象周波数域内において、室内音を近似する音響共鳴固有モードの数ｎより大きい数であるｋ個の室内音圧検出のための音圧検出手段と、室内に設けられ且つ駆動により発生する音響制御荷重に基づいて室内を加振する音響加振手段と、室構造体に設けられ且つ駆動により発生する構造制御荷重に基づいて室内を加振する構造加振手段と、前記各音圧検出手段からのｋ個の出力信号を入力するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器からの出力を入力するフーリエ変換器と、該フーリエ変換器からの出力を入力する演算制御装置と、該演算制御装置からの出力を入力するフーリエ逆変換器と、フーリエ逆変換器からの出力を入力とし且つ出力に基づき音響加振手段と構造加振手段とを駆動するＤ／Ａ変換器とを備え、
演算制御装置は、予め定めた音響制御荷重を発生させたときにおける各音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力を第１音圧ベクトルとして予め求め、予め定めた構造制御荷重を発生させたときにおける各音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力を第２音圧ベクトルとして予め求め、
フーリエ変換された各音圧検出手段からのｋ個の出力信号に基づいてｎ個の音響固有モードベクトル成分からなる音響共鳴固有モードマトリックスと、前記音響共鳴固有モードマトリックスと第１音圧ベクトルとに基づく第１音響モード係数ベクトルと、前記音響共鳴固有モードマトリックスと第２音圧ベクトルとに基づく第２音響モード係数ベクトルと、前記予め定めた音響制御荷重に基づく第１音響ポテンシャルエネルギーと、前記予め定めた構造制御荷重に基づく第２音響ポテンシャルエネルギーと、前記予め定めた構造制御荷重による影響を受けた音響制御荷重に基づく第３音響ポテンシャルエネルギーと、前記予め定めた音響制御荷重による影響を受けた構造制御荷重に基づく第４音響ポテンシャルエネルギーとを予め求めておいて、
入力されてくるフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルと時系列的にその直前に入力されたフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルとの差と前記予め求めておいた音響共鳴固有モードマトリックスとを用いて音響モード係数ベクトルの変化分を求め、
前記第１、第２、第３及び第４音響ポテンシャルエネルギーと前記第１音響モード係数ベクトルと前記音響モード係数ベクトルの変化分とに基づく音響ポテンシャルエネルギーの変化分に基づく音響制御荷重の補正を行って補正された音響制御荷重を発生する出力を求め、該出力をフーリエ逆変換器へ送出して音響加振手段を駆動し、
前記第１、第２、第３及び第４音響ポテンシャルエネルギーと前記第２音響モード係数ベクトルと前記音響モード係数ベクトルの変化分とに基づく音響ポテンシャルエネルギーの変化分に基づく構造制御荷重の補正を行って補正された構造制御荷重を発生する出力を求め、該出力をフーリエ逆変換器へ送出して構造加振手段を駆動する
ことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る請求項４記載の能動騒音低減装置は、室内の音圧検出のための音圧検出手段と、室内音を加振励起する加振手段と、前記音圧検出手段からの出力信号を入力とし且つ出力に基づき加振手段を駆動する演算制御装置とを備え、
演算制御装置は、
音圧検出手段からの出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
加振手段を駆動して予め定めた制御荷重を発生させたときにおける音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力を音圧ベクトルとして予め求め、且つ制御周波数範囲内における音響固有モードベクトル成分からなる前記室内の音響共鳴固有モードマトリックス、該音響共鳴固有モードマトリックスと前記音圧ベクトルに基づく音響モード係数ベクトル及び前記予め定めた制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギーから得られ且つ外乱による音圧ベクトルに乗算されて制御荷重を得る係数マトリックスを予め求めておく演算手段と、
該演算手段により求めた前記係数マトリックスをフーリエ逆変換するフーリエ逆変換手段と、
前記フーリエ逆変換手段により時間領域に変換された前記係数マトリックスと前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を制御荷重とし、前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルと時系列的に次に前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとの間の変化分を求め、該変化分と前記フーリエ逆変換手段により時間領域に変換された前記係数マトリックスとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を補正量とし且つ該補正量によって前記制御荷重を補正した補正制御荷重を求める畳み込み演算手段とを有し、
前記補正制御荷重に基づいて前記加振手段を駆動する
ことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る請求項５記載の能動騒音低減装置は、室内の音圧検出のための音圧検出手段と、室内に設けられ且つ駆動により発生する音響制御荷重に基づいて室内を加振する音響加振手段と、室構造体に設けられ且つ駆動により発生する構造制御荷重に基づいて室内を加振する構造加振手段と、前記各音圧検出手段からの出力を入力とし且つ出力に基づき音響加振手段と構造加振手段を駆動する演算制御装置とを備え、
演算制御装置は、
音圧検出手段からの出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
音響加振手段を駆動して予め定めた音響制御荷重を発生させたときにおける各音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力を第１音圧ベクトルとして予め求め、構造加振手段を駆動して予め定めた構造制御荷重を発生させたときにおける各音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力を第２音圧ベクトルとして予め求め、且つ制御周波数範囲内におけるフーリエ変換された各音圧検出手段からの出力に基づく音響固有モードベクトル成分からなる前記室内の音響共鳴固有モードマトリックス、前記音響共鳴固有モードマトリックスと第１音圧ベクトルとに基づく第１音響モード係数ベクトル、前記予め定めた音響制御荷重に基づく第１音響ポテンシャルエネルギー、前記予め定めた構造制御荷重に基づく第２音響ポテンシャルエネルギー、前記予め定めた構造制御荷重による影響を受けた音響制御荷重に基づく第３音響ポテンシャルエネルギー及び前記予め定めた音響制御荷重による影響を受けた構造制御荷重に基づく第４音響ポテンシャルエネルギーから得られ且つ外乱による第１音圧ベクトルに乗算されて音響制御荷重を得る第１係数マトリックスを予め求め、前記音響共鳴固有モードマトリックス、前記音響共鳴固有モードマトリックスと第２音圧ベクトルとに基づく第２音響モード係数ベクトル及び前記第１乃至第４音響ポテンシャルエネルギーとから得られ且つ外乱による第２音圧ベクトルに乗算されて構造制御荷重を得る第２係数マトリックスを予め求めておく演算手段と、
該演算手段により求めた前記第１係数マトリックス及び前記第２係数マトリックスをフーリエ逆変換するフーリエ逆変換手段と、
前記フーリエ逆変換手段により時間領域に変換された前記第１係数マトリックスと前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を音響制御荷重とし、前記フーリエ逆変換手段により時間領域に変換された前記第２係数マトリックスと前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を構造制御荷重とし、前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルと時系列的に次に前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとの間の変化分を求め、該変化分と前記フーリエ逆変換手段により時間領域に変換された前記第１係数マトリックスとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を補正量とし且つ該補正量によって前記音響制御荷重を補正した補正音響制御荷重を求め、前記変化分と前記フーリエ逆変換手段により時間領域に変換された前記第２係数マトリックスとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を補正量とし且つ該補正量によって前記構造制御荷重を補正した補正構造制御荷重を求める畳み込み演算手段とを有し、
前記補正音響制御荷重に基づいて前記音響加振手段を駆動し且つ前記補正構造制御荷重に基づいて前記構造加振手段を駆動する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の請求項１及び２記載の能動騒音低減装置によれば、入力されてくるフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルと時系列的にその直前における音圧ベクトルとの差と音響共鳴固有モードマトリックスとを用いて音響モード係数ベクトルの変化分が求められ、求められた音響モード係数ベクトルの変化分に基づき音響ポテンシャルエネルギーの変化分が求められて、この音響ポテンシャルエネルギーの変化分と予め求めておいた音響ポテンシャルエネルギーとの比に基づいて補正された出力により加振手段、音響加振手段が駆動されるため、室内の音圧レベルは低減させられる。
【００１７】
本発明の請求項３記載の能動騒音低減装置によれば、入力されてくるフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルと時系列的にその直前に入力されたフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルとの差と予め求めておいた音響共鳴固有モードマトリックスとを用いて音響モード係数ベクトルの変化分が求められ、第１、第２、第３及び第４音響ポテンシャルエネルギーと第１音響モード係数ベクトルと音響モード係数ベクトルの変化分とに基づく音響ポテンシャルエネルギーの変化分に基づく音響制御荷重の補正が行われて補正された音響制御荷重になるように音響加振手段が駆動され、第１、第２、第３及び第４音響ポテンシャルエネルギーと第２音響モード係数ベクトルと音響モード係数ベクトルの変化分とに基づく音響ポテンシャルエネルギーの変化分に基づく構造制御荷重の補正を行われて補正された構造制御荷重になるように構造加振手段が駆動されるために、室内の音圧レベルは低減させられる。
【００１８】
本発明の請求項１から３記載に係る能動騒音低減装置によれば、制御対象周波数域の音場全体の音響ポテンシャルエネルギー、すなわち音場全体の音圧レベルが低減されるために、構造連成系全体の共鳴ピークの殆どが低減されて、制御対象周波数域の音場全体の騒音が低減される。音場全体の音圧レベルが低減されるために乗員が移動して乗員の耳元位置が変化しても、乗員に騒音が感ぜられない。また、ＦＥＭ解析等を用いず実測値の処理で騒音低減が行われて、室の構造が複雑であっても加振手段を駆動するための信号を得る為の演算処理は少なくて済み、さらに時々刻々変化する室内の騒音低減が図れる。また、音響検出手段や加振手段の位置に大きな制約もない。さらに、加振手段は、例えば、１個でも音場全体の音響ポテンシャルエネルギーの低減が図れる。窓が開いて左右方向の音響共鳴固有モードが変化しても、前後、上下の音響共鳴固有モードは変化しないため、音響共鳴固有モードに関する音響ポテンシャルエネルギーの制御が可能である等の効果が得られる。
【００１９】
本発明の請求項４記載の能動騒音低減装置によれば、加振手段を駆動して予め定めた制御荷重を発生させたときにおける音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力が音圧ベクトルとして予め求められ、且つ室内の音響共鳴固有モードマトリックス、該音響共鳴固有モードマトリックスと前記音圧ベクトルに基づく音響モード係数ベクトル及び前記予め定めた制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギーから得られ且つ外乱による音圧ベクトルに乗算されて制御荷重を得る係数マトリックスが、フーリエ変換出力から、予め求められる。この係数マトリックスは予め求めた量から演算にて得ることができて、係数マトリックスを求める演算は１回で済む。
【００２０】
次いで、本発明の請求項４記載の能動騒音低減装置によれば、フーリエ逆変換により時間領域に変換された前記係数マトリックスと演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとが畳み込み演算されて該畳み込み演算出力が制御荷重とされ、前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルと時系列的に次に前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとの間の変化分とフーリエ逆変換により時間領域に変換された前記係数マトリックスとが畳み込み演算されて該畳み込み演算出力が補正量とされ、該補正量によって前記制御荷重が補正されて補正制御荷重とされ、補正制御荷重に基づいて前記加振手段が駆動されて音響ポテンシャルエネルギーが最小に制御され、騒音が低減される。
【００２１】
本発明の請求項５記載の能動騒音低減装置によれば、音響加振手段を駆動して予め定めた音響制御荷重を発生させたときにおける各音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力が第１音圧ベクトルとして予め求められ、構造加振手段を駆動して予め定めた構造制御荷重を発生させたときにおける各音圧検出手段からの出力信号のフーリエ変換出力が第２音圧ベクトルとして予め求められ、且つ室内の音響共鳴固有モードマトリックス、前記音響共鳴固有モードマトリックスと第１音圧ベクトルとに基づく第１音響モード係数ベクトル、前記予め定めた音響制御荷重に基づく第１音響ポテンシャルエネルギー、前記予め定めた構造制御荷重に基づく第２音響ポテンシャルエネルギー、前記予め定めた構造制御荷重による影響を受けた音響制御荷重に基づく第３音響ポテンシャルエネルギー及び前記予め定めた音響制御荷重による影響を受けた構造制御荷重に基づく第４音響ポテンシャルエネルギーから得られ且つ外乱による第１音圧ベクトルに乗算されて音響制御荷重を得る第１係数マトリックスが予め求められ、前記音響共鳴固有モードマトリックス、前記音響共鳴固有モードマトリックスと第２音圧ベクトルとに基づく第２音響モード係数ベクトル及び前記第１乃至第４音響ポテンシャルエネルギーとから得られ且つ外乱による第２音圧ベクトルに乗算されて構造制御荷重を得る第２係数マトリックスが、フーリエ変換出力から、予め求められる。この第１及び第２係数マトリックスは予め求めた量から演算にて得ることができて、第１及び第２係数マトリックスを求める演算は１回で済む。
【００２２】
次いで、本発明の請求項５記載の能動騒音低減装置によれば、フーリエ逆変換により時間領域に変換された前記第１係数マトリックスと演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとが畳み込み演算されて該畳み込み演算出力が音響制御荷重とされ、フーリエ逆変換により時間領域に変換された前記第２係数マトリックスと前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとが畳み込み演算されて該畳み込み演算出力が構造制御荷重とされ、前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルと時系列的に次に前記演算制御装置に入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとの間の変化分が求められ、該変化分とフーリエ逆変換により時間領域に変換された前記第１係数マトリックスとが畳み込み演算されて該畳み込み演算出力が補正量とされ、該補正量によって前記音響制御荷重が補正されて補正音響制御荷重とされ、前記変化分とフーリエ逆変換により時間領域に変換された前記第２係数マトリックスとが畳み込み演算されて該畳み込み演算出力が補正量とされ、該補正量によって前記構造制御荷重が補正されて補正構造制御荷重とされ、前記補正音響制御荷重に基づいて前記音響加振手段が駆動され、前記補正構造制御荷重に基づいて前記構造加振手段が駆動されて、音響ポテンシャルエネルギーが最小に制御され、騒音が低減される。
【００２３】
本発明の請求項４及び請求項５に係る能動騒音低減装置によれば、係数マトリックスを求める演算は１回ですみ、さらに畳み込み演算を用いることによって、騒音低減をすることができる。この場合、制御荷重を全てフーリエ変換とフーリエ変換した量の演算とフーリエ逆変換した量から求める場合に比較して、畳み込み演算が必要になるが時々刻々変化する音響外乱荷重、構造外乱荷重による音圧測定点の音圧ベクトルに対して、その都度、フーリエ変換やフーリエ逆変換を行う演算が不要となるため、その分騒音低減のための制御系の応答速度が向上する場合もあるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る能動騒音低減装置を実施の形態によって説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施の第１の形態に係る能動騒音低減装置の構成を示す模式ブロック図である。
【００２６】
本発明の実施の第１の形態では室内は車室内の場合を例示している。本発明の実施の第１の形態では、車室内の音圧を検出する為の音圧検出点に音圧検出手段としてｋ個のマイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋを備え、室内に設けられ且つ駆動により発生する音響制御荷重に基づいて室内を加振する音響加振手段としてのスピーカＳＰ１とを備えている。ここで、ｋは制御対象周波数域内における音響共鳴固有モードの数ｎより大きい数である。ｋ値のマイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋから出力されるｋ個の音圧検出信号を増幅器４にて増幅し、増幅出力をＡ／Ｄ変換器５にてデジタル信号に変換し、Ａ／Ｄ変換出力信号をフーリエ変換器６にてフーリエ変換して周波数領域の信号に変換し、フーリエ変換出力信号をデジタルシグナルプロセッサからなる演算制御装置７に入力し、演算制御装置７からの出力信号をフーリエ逆変換器８に供給して逆フーリエ変換することで時間領域の信号に変換し、逆フーリエ変換出力をＤ／Ａ変換器９にてアナログ信号に変換し、Ｄ／Ａ変換出力信号を増幅器１０にて増幅のうえ増幅出力信号をスピーカＳＰ１に供給しスピーカＳＰ１を駆動して、車室内の音響ポテンシャルエネルギーＥＰを最小値に制御する。
【００２７】
ここで、増幅器４の入力側で、例えば、演算制御装置７の制御の下に、マイクロホンからの出力信号のスキャンニングを行って、増幅器４の出力をＡ／Ｄ変換し、フーリエ変換のうえ、演算制御装置７で処理を行う。
【００２８】
演算制御装置７における演算制御内容について説明する。スピーカＳＰ１を駆動して予め定めた音響制御荷重を発生させたときにおけるｋ個のマイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋからの出力信号をフーリエ変換して音圧ベクトルとして予め求めておくと共に、フーリエ変換されたｋ個のマイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋから出力されるｋ個の音圧検出信号に基づく、ｋ個のマイクロホン位置におけるｎ個の音響固有モードベクトル成分からなる音響共鳴固有モードマトリックスと、該音響共鳴固有モードマトリックスと音圧ベクトルとに基づく音響モード係数ベクトルと、前記予め定めた音響制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギーとを予め求めておいて、時系列的に順次演算制御装置７に入力されてくる１時点のフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルとその直前に入力されているフーリエ変換出力に基づく音圧ベクトルとの差と前記音響共鳴固有モードマトリックスとを用いて音響モード係数ベクトルの変化分を求め、該音響モード係数ベクトルの変化分に基づく音響ポテンシャルエネルギーの変化分を求め、該音響ポテンシャルエネルギーの変化分と前記予め求めておいた音響ポテンシャルエネルギーとの比に基づいて音響制御荷重の補正を行い、補正された音響制御荷重を発生する出力をフーリエ逆変換器へ送出することを繰り返して、車室内の音響ポテンシャルエネルギーを最小値に制御する。ここで、モード係数ベクトルは、物理度標系をモーダル座標系で現わしたときの固有モードベクトルに係る係数を各モード毎に並べてベクトルにしたものであり、モード係数は場合によってはモード寄与率とも称されている。
【００２９】
演算制御装置７の作用説明のために、以下、部分モード解析から車室内の音響ポテンシャルの最小化条件、即ち車室の音圧レベルの最小化条件を求め、音響ポテンシャル最小化時の音響制御荷重を求める。次いで、予め定めた音響荷重を導入して実機による測定データの取得、音響ポテンシャルを最小化するべく音響加振手段であるスピーカの駆動について説明する。次いで、音響加振手段であるスピーカＳＰ１と共に、構造加振手段である加振器ＳＰ２を駆動する場合について、順次説明する。
【００３０】
構造音響連成系における平衡方程式から、複雑な荷重条件、形状構造物でも解析できるＦＥＭ手法によって表現した物理座標系の構造音響連成解析ＦＥＭモデルは公知のように（１）式で表される。
【００３１】
【数１】
2007286595.tif 000003
【００３２】
添え字ｓは構造系を示す記号とし、ａは音響系を示す記号として用いる。
Ｋｓ；構造系の剛性マトリックス、
Ｍｓ；構造系の質量マトリックス、
Ｋａ；音響系の剛性マトリックス、
Ｍａ；音響系の質量マトリックス、
Ｄｓ；構造系の動剛性マトリックス減衰のない場合には（Ｋｓ−ω2・Ｍｓ）、
Ｄａ；音響系の動剛性マトリックス減衰のない場合には（Ｋａ−ω2・Ｍａ）、
Ｘ；構造系と音響系の連成マトリックス、
Ｕ；構造系の変位ベクトル、
Ｐ；音響系の音圧ベクトル、
Ｆｓ；構造系の荷重ベクトル、
Ｆａ；音響系の荷重ベクトル、
ρ；音響系の媒質の密度、
ω；構造音響連成系の制御対象角周波数、
であり、
Tは、ベクトル、マトリックスの転置を示す記号とし、Hはベクトル、マトリックスの複素共役転置を示す記号とし、-1は逆マトリックスを示す記号とする。
【００３３】
構造系の変位ベクトルＵ、音響系の音圧ベクトルＰ、構造系の荷重ベクトルＦｓ、音響系の荷重ベクトルＦａは複素成分を持つベクトルである。
【００３４】
構造音響連成系を音響系と構造系との２つの部分に分け、各部分のモード解析を行って音響固有モードと構造固有モードを求めて部分モード合成法によって構造系の変位ベクトルＵ及び音響系の音圧ベクトルＰを表現すると（２）式となる。
【００３５】
【数２】
2007286595.tif 000004
【００３６】
Φは構造系共振固有モードマトリックス、
Ψは音響系共鳴固有モードマトリックス、
ｕは構造モード係数ベクトル、
ｐは音響モード係数ベクトル、
を示し、・は、ベクトルの内積、ベクトルとマトリックスとの掛け算、マトリックスとマトリックスとの掛け算等の演算を示す記号として用いている。
【００３７】
構造系共振固有モードベクトルの最大近似次数をｍ、
音響系共鳴固有モードベクトルの最大近似次数をｎ、
構造系のｍ次の共振固有モードベクトルをφｍ、
音響系のｎ次の共鳴固有モードベクトルをψｎ、
として、
構造系共振固有モードマトリックスΦと、音響系共鳴固有モードマトリックスΨと、構造モード係数ベクトルｕの転置と、音響モード係数ベクトルｐの転置とをそれぞれ示せば、（３）式の如くに表せる。Ｕ、Ｐ等の如く大文字は物理座標系による表示であることを示し、ｕ、ｐ等の如く小文字はモーダル座標系による表示であることを示している。
【００３８】
【数３】
2007286595.tif 000005
【００３９】
構造音響連成系全体の音響ポテンシャルエネルギーＥＰを求めるために（１）式をモーダル座標系に変換すれば、（４）式に示すモーダル座標系の構造音響連成解析ＦＥＭモデルで示される。
【００４０】
【数４】
2007286595.tif 000006
【００４１】
ｄｓ；構造系のモード動剛性マトリックス、
ｘ；構造系と音響系のモード連成マトリックス
ｄａ；音響系のモード動剛性マトリックス、
ｆｓ；構造系のモード荷重ベクトル、
ｆａ；音響系のモード荷重ベクトル、
を示し、それぞれ（５）式にて示されている。ここで、ｄｓは構造系の動剛性に、ｄａは音響系の動剛性に相当し、構造モード係数ベクトルｕ、音響モード係数ベクトルｐは構造系の変位ベクトルＵ、音響系の音圧ベクトルＰをモーダル座標系に変換したものである。音響モード係数ベクトルｐ、構造モード係数ベクトルｕ、構造系のモード荷重ベクトルｆｓ、音響系のモード荷重ベクトルｆａは複素成分を持つベクトルである。
【００４２】
【数５】
2007286595.tif 000007
【００４３】
次に音響ポテンシャルエネルギーを求めるために、構造音響連成系の情報全て（（４）式の情報全て）を含む音響モード係数ベクトルｐを求める。
音響系の係数マトリックスをＧａ、
構造系の係数マトリックスをＧｓ、
構造音響連成系の等価音響モード動剛性マトリックスをｄａ′、
とし、音響モード係数ベクトルｐは、（６）式に示す如くになる。
【００４４】
【数６】
2007286595.tif 000008
【００４５】
（６）式の、それぞれ第１項は音響加振手段、例えば、音響外乱荷重やスピーカによって発生する部分であり、第２項は構造加振手段、例えば、構造外乱荷重や加振機によって発生する部分であって、構造音響連成系は線形系であり音響外乱荷重やスピーカによって発生する音響系の部分と構造系外乱荷重や加振機によって発生する構造系の部分との加算で示される。ここで、音響系の係数マトリックスＧａ、構造系の係数マトリックスＧｓ、構造音響連成系の等価音響モード動剛性マトリックスｄａ′は（７）式に示す如くである。
【００４６】
【数７】
2007286595.tif 000009
【００４７】
ここで、加振手段が音響加振手段であるスピーカのみであるとして、車室に加わる荷重が、外乱により加わる外乱荷重と、スピーカの駆動により加わる制御荷重（音響制御荷重とも記す）との場合に、外乱荷重による音響モード係数ベクトル、音響制御荷重による音響モード係数ベクトル、外乱荷重と音響制御荷重による音響モード係数ベクトルを求める。外乱はどういうタイミングでどんな方向から加わるか不明である。
【００４８】
外乱荷重による音響モード係数ベクトルをｐｄ、
音響加振だけの音響制御荷重が加わったときの音響モード係数ベクトルをｐｃ、
音響制御荷重と外乱荷重との両方が加わったときの音響モード係数ベクトルをｐｃｄ、
音響系の外乱荷重による荷重ベクトルをＦａｄ、
構造系の外乱荷重による荷重ベクトルをＦｓｄ、
音響制御荷重による荷重ベクトル（以下、音響制御荷重ベクトルとも記す）をＦａｃとすると、
（８）式に示す如く、（６）式を参照して音響モード係数ベクトルｐｄが求められ、音響加振だけの音響制御荷重による音響モード係数ベクトルｐｃ、音響制御荷重と外乱荷重との両方が加わったときの音響モード係数ベクトルｐｃｄが求められる。
【００４９】
【数８】
2007286595.tif 000010
【００５０】
音響制御荷重と外乱荷重との両方が加わったときの音響モード係数ベクトルｐｃｄが外乱荷重による音響モード係数ベクトルｐｄと音響制御荷重が加わったときの音響モード係数ベクトルｐｃの加算で示されるのは系が線形であるためである。
【００５１】
閉空間内の音響ポテンシャルエネルギーＥＰは、音響固有モードベクトルψの直交性から、音響モード係数ベクトルｐとその複素共役の転置ベクトルｐHとの内積を４ρＣ2にて割ることにより（９）式にて求められる。参考までに言えば、これは前記非特許文献１における式７に記載と同様である。Ｃは構造音響系内の媒質の音速である。
【００５２】
【数９】
2007286595.tif 000011
【００５３】
４ρＣ2は定数であるため、（９）式は（１０）式のように変形でき、外乱荷重と音響制御荷重とが同時に加わったときの音響モード係数ベクトルｐｃｄから、（８）式を参照して、新たに定義した音響ポテンシャルエネルギーＥＰ´は（１０）式により求められる。
【００５４】
【数１０】
2007286595.tif 000012
【００５５】
（１０）式において、音響ポテンシャルエネルギーＥＰ′及びＥＰｃｄ′としてあるのは、４ρＣ2を音響ポテンシャルエネルギーＥＰに乗算したためである。ここで、音響モード係数ベクトルｐｃｄとその複素共役との内積（＝音響ポテンシャルエネルギーＥＰｃｄ′）は実数であり、常に正の値である。また、（Ｇａ・ΨT・Ｆａｃ）H・（Ｇａ・ΨT・Ｆａｃ）はスピーカによる音響ポテンシャルエネルギーである。
【００５６】
音響ポテンシャルエネルギーＥＰを最小化することは音響ポテンシャルエネルギーＥＰ′を最小化することに等しく、最小化する為の条件、即ち車室内の音圧レベルを最小化する条件は、構造系については制御されていない場合であるため、（１０）式を音響制御荷重による制御荷重ベクトルＦａｃによって微分して０と置くことによって（１１）式の如く得られる。
【００５７】
【数１１】
2007286595.tif 000013
【００５８】
（１１）式を物理的に解釈すると次の如くである。ＥＰｃｄ′＝（ｐｃｄ）H・（ｐｃｄ）≧０であるから１番小さい場合は０であり、ｍｉｎ（ＥＰｃｄ′）→０に等しい。（８）式を参照してｅ、（ｐｄ＋ｐｃ）、ｙ、Ｘ1、ａ1は（１２．１）式に示す如くになり、音響ポテンシャルエネルギーＥＰｃｄ′は（１２．２）式の如くになる。従って、ｍｉｎ（ＥＰｃｄ′）→０はｍｉｎ｜ｅ｜2→０に等しい。これは、（１２．２）式から音響ポテンシャルエネルギーＥＰｃｄ′は差ｅ（＝ｙ−（Ｘ1・ａ1））の２乗和（音響共鳴固有モードの総数にわたっての和）を最小とすることと同等となる。音響ポテンシャルエネルギーＥＰｃｄ′の最小化は、外乱荷重による音響モード係数ベクトルｐｄの音響制御荷重による音響モード係数ベクトルｐｃ、すなわちＦａｃによる最小二乗近似と同等であって、（ｐｄ＋ｐｃ）＝０、つまり、ｐｄ＝−ｐｃの時が最小であり、これは音響モード係数ベクトルｐｄの音響モード係数ベクトルｐｃによるＡＮＣと同等である。
【００５９】
【数１２】
2007286595.tif 000014
【００６０】
（１１）式をＦａｃで解けば、Ｈａａ及びＨａｄを（１３）式の如く置いて、音響制御荷重ベクトルＦａｃは（１４）式の如くになる。これからも明らかなように、音響ポテンシャルエネルギーＥＰ最小時の音響制御荷重ベクトルＦａｃは、外乱による音響モード係数ベクトルｐｄと音響系の係数マトリックスＧａの演算から求めることができることになる。
【００６１】
【数１３】
2007286595.tif 000015
【００６２】
【数１４】
2007286595.tif 000016
【００６３】
しかしながら、理論解析モデルや、ＦＥＭ解析モデルからは精度の良い実車の音響系の係数マトリックスＧａを導出することができない。また、音響系の係数マトリックスＧａを求めるためには膨大なマトリックス演算時間が必要であって、変動音の制御に用いることはできない。さらに、車両のように複雑で常に変動する外乱荷重を受ける場合の音響モード係数ベクトルｐｄを予測することは不可能である。これらのために、別の方法で音響系荷重ベクトルＦａｃを求める。
【００６４】
Ｆａｃ０を予め定めた音響制御荷重ベクトル、Ｆｓｃ０を予め定めた構造制御荷重ベクトル、ｐａｃ０を音響制御荷重ベクトルＦａｃ０による音響モード係数ベクトル、ｐｓｃ０を構造制御荷重ベクトルＦｓｃ０による音響モード係数ベクトル、Ｅｘｘを音響ポテンシャルエネルギーとして、先ず、予め定めた音響制御荷重ベクトルＦａｃ０によるＨａａ-1、（Ｈａａ-1・Ｈａｄ）を求める。Ｈａａに左からＦａｃ０Hを掛け、右からＦａｃ０を掛け、ｐａｃ０＝Ｇａ・ΨT・Ｆａｃ０を勘案して、（１５．１）式に示す如くになる。ここで音響ポテンシャルエネルギーＥｘｘも含めて０は予め定めたことを示す記号として用いている。
【００６５】
ここで、Ｅａｃ０ａｃ０は、音響モード係数ベクトルｐａｃ０自身の内積で音響ポテンシャルエネルギーに比例する値であり、スカラー量である。さらに、Ｈａａに左から（Ｆａｃ０・Ｆａｃ０H）を掛け、右から（Ｆａｃ０・Ｆａｃ０H）を掛けると、（１５．２）式に示す如くＨａａ-1が得られる。これを用いて（Ｈａａ-1・Ｈａｄ）は（１６）式に示すように得られる。ここで、音響ポテンシャルエネルギーＥａｃ０ｄは（１７）式の如くにおいた。
【００６６】
【数１５】
2007286595.tif 000017
2007286595.tif 000018
【００６７】
【数１６】
2007286595.tif 000019
【００６８】
【数１７】
2007286595.tif 000020
【００６９】
従って、音響制御荷重ベクトルＦａｃ０は（１８）式のように得られる。以上（１８）式からも明らかなように、音響ポテンシャルエネルギーＥＰ´を最小にする音響制御荷重ベクトルＦａｃは、予め定めた音響制御荷重ベクトルＦａｃ０と、ｐａｃ０及びｐｄから求められる音響ポテンシャルエネルギーの比とから求めることができる。すなわち、音響ポテンシャルエネルギーＥＰ´を最小にする音響制御荷重ベクトルＦａｃは、予め定めた音響制御荷重ベクトルＦａｃ０自体による音響ポテンシャルエネルギーＥａｃ０ａｃ０と、外乱と予め定めた音響制御荷重ベクトルＦａｃ０による音響ポテンシャルエネルギーＥａｃ０ｄとの比に、予め定めた音響制御荷重ベクトルＦａｃ０を乗じたものから得ることができる。
【００７０】
【数１８】
2007286595.tif 000021
【００７１】
予め定めた音響制御荷重ベクトルＦａｃ０に対する音響モード係数ベクトルｐａｃ０及び外乱荷重による音響モード係数ベクトルｐｄは（１９）式に示す如くになる。
【００７２】
【数１９】
2007286595.tif 000022
【００７３】
以上の説明では、加振手段が音響加振手段であるスピーカのみであるとして説明したが、これに加えて加振手段に構造加振手段として機械的な加振器を有する場合について次に説明する。
【００７４】
構造系と音響系とを共に制御する場合、（８）式に対応して外乱荷重、構造制御荷重及び音響制御荷重による音響モード係数ベクトルｐｄ、ｐｃ、ｐｃｄを求める。
【００７５】
外乱荷重による音響モード係数ベクトルをｐｄ、
音響制御荷重と構造制御荷重が加わったときの音響モード係数ベクトルをｐｃ（音響加振のみによる加振の場合も音響モード係数ベクトルｐｃとしたが、音響加振と構造加振とを行う場合も混乱のない限り、音響制御荷重と構造制御荷重が加わったときの音響モード係数ベクトルをｐｃとする）、
音響制御荷重と構造制御荷重と外乱荷重とが加わったときの音響モード係数ベクトルをｐｃｄ、
音響系の外乱による荷重ベクトルをＦａｄ、
構造系の外乱による荷重ベクトルをＦｓｄ、
音響系の制御荷重による荷重ベクトルをＦａｃ、
構造系の制御荷重による荷重ベクトルをＦｓｃ、
とすると、
（２０）式に示す如く、外乱荷重による音響モード係数ベクトルｐｄ、音響制御荷重と構造制御荷重とによる音響モード係数ベクトルｐｃ、音響系の制御荷重と構造系の制御荷重と外乱荷重とが加わったときの音響モード係数ベクトルｐｃｄが求められる。
【００７６】
【数２０】
2007286595.tif 000023
【００７７】
また、音響モード係数ベクトルｐ、外乱荷重と音響制御荷重及び構造制御荷重とによる音響モード係数ベクトルｐｃ、ｐｄ、ｐｃｄから音響ポテンシャルエネルギーＥＰ´は、（９）式及び（１０）式に対応して（２１）式及び（２２）式によって得られる。
【００７８】
【数２１】
2007286595.tif 000024
【００７９】
【数２２】
2007286595.tif 000025
【００８０】
音響ポテンシャルエネルギーを最小化する為の条件、即ち車室内の音圧レベルを最小化する条件は、構造系についても制御されている場合であるため、（２２）式を音響制御荷重ベクトルＦａｃと構造制御荷重ベクトルＦｓｃによって偏微分してそれぞれ０と置くことによって（２３．１）式及び（２３．２）式の如く得られる。
【００８１】
【数２３】
2007286595.tif 000026
【００８２】
（２３）式を物理的に解釈すると次の如くである。ＥＰｃｄ′＝（ｐｃｄ）H・（ｐｃｄ）≧０であるから１番小さい場合は０であり、ｍｉｎ（ＥＰｃｄ′）→０に等しい。（２０）式を参照してｅ、（ｐｄ＋ｐｃ）、ａ1、ａ2、ｙ、Ｘ1、Ｘ2は（２４．１）式に示す如くになり、ＥＰｃｄ′は（２４．２）式の如くになる。従って、ｍｉｎ（ＥＰｃｄ′）→０はｍｉｎ｜ｅ｜2→０に等しい。（２４．２）式から音響ポテンシャルエネルギーＥＰｃｄ′は差ｅ（＝ｙ−（Ｘ1・ａ1＋Ｘ2・ａ2））の２乗和（音響共鳴固有モードの総数にわたっての和）を最小とすることと同等となる。音響ポテンシャルエネルギーＥＰｃｄ′の最小化は、外乱荷重による音響モード係数ベクトルｐｄの音響制御荷重及び構造制御荷重による音響モード係数ベクトルｐｃ、すなわち、Ｆａｃ、Ｆｓｃによる最小二乗近似と同等であって、（ｐｄ＋ｐｃ）＝０、つまり、ｐｄ＝−ｐｃの時が最小であり、これは音響モード係数ベクトルｐｄの音響モード係数ベクトルｐｃによるＡＮＣと同等である。
【００８３】
【数２４】
2007286595.tif 000027
【００８４】
ここで、Ｈａａ、Ｈｓａ、Ｈａｄ、Ｈａｓ、Ｈｓｓ、Ｈｓｄを（２５．１）式のように定義し、これを用いてＡａａ、Ａｓｓ、Ａａｄ、Ａｓｄを（２５．２）式のように定義して、（２３．１）式を音響制御荷重ベクトルＦａｃで解き、（２３．２）式を構造制御荷重ベクトルＦｓｃで解けば、音響制御荷重ベクトルＦａｃ及び構造制御荷重ベクトルＦｓｃは（２６）式の如くになる。（２５．２）式においてＩは単位マトリックスを示す。
【００８５】
【数２５】
2007286595.tif 000028
【００８６】
【数２６】
2007286595.tif 000029
【００８７】
（２６）式からも明らかなように、音響ポテンシャルエネルギーＥＰ´最小時の音響制御荷重ベクトルＦａｃ、構造制御荷重ベクトルＦｓｃは外乱による音響モード係数ベクトルｐｄと音響系の係数マトリックスＧａ、及び構造系の係数マトリックスＧｓの演算から求めることができる。
【００８８】
しかし、理論解析モデルや、ＦＥＭ解析モデルからは精度の良い実車の音響系の係数マトリックスＧａを導出することができない。構造系の係数マトリックスＧｓも同様である。また、音響系の係数マトリックスＧａ及び構造系の係数マトリックスＧｓを求めるためには膨大なマトリックス演算時間が必要であって、変動音の制御に用いることはできない。さらに、車両のように複雑で常に変動する外乱荷重を受ける場合の音響モード係数ベクトルｐｄを予測することは不可能である。これらのために、別の方法で音響系制御加重ベクトルＦａｃ及び構造系制御加重Ｆｓｃを求める。
【００８９】
先ず、予め定めた音響制御荷重ベクトルＦａｃ０及び構造制御荷重ベクトルＦｓｃ０によるＨａａ―1、Ｈｓｓ-1、（Ｈａａ-1・Ｈａｄ）、（Ｈｓｓ-1・Ｈｓｄ）、（Ｈａａ-1・Ｈａｓ・Ｈｓｓ-1・Ｈｓａ）、（Ｈｓｓ-1・Ｈｓａ・Ｈａａ-1・Ｈａｓ）、（Ｈａａ-1・Ｈａｓ・Ｈｓｓ-1・Ｈｓｄ）、（Ｈｓｓ-1・Ｈｓａ・Ｈａａ-1・Ｈａｄ）を、（１５）式及び（１６）式に対応して、それぞれ（２７．１）式、（２７．２）式、（２７．３）式、（２７．４）式により求める。
【００９０】
【数２７】
2007286595.tif 000030
2007286595.tif 000031
【００９１】
（２３）式を参照して予め求めた音響制御荷重ベクトルＦａｃ０による音響モード係数ベクトルｐａｃ０、予め定めた構造制御荷重ベクトルＦｓｃ０による音響モード係数ベクトルｐｓｃ０を（２８）式にて定義する。ここでも前記の如く、０は予め求めたことを示す記号として用いている。（２８）式には外乱による音響モード係数ベクトルｐｄも記載してある。さらに、ここでも音響系、構造系音響モード係数ベクトルに基づく音響ポテンシャルエネルギーに比例する値をＥｘｘで示し、Ｅａｃ０ａｃ０、Ｅｓｃ０ｓｃ０、Ｅａｃ０ｓｃ０、Ｅｓｃ０ａｃ０、Ｅａｃ０ｄ、Ｅｓｃ０ｄを（２９）式のように定義する。Ｅａｃ０ａｃ０、Ｅｓｃ０ｓｃ０は実数となるが、Ｅａｃ０ｓｃ０、Ｅｓｃ０ａｃ０、Ｅａｃ０ｄ、Ｅｓｃ０ｄは一般に複素数となる。
【００９２】
【数２８】
2007286595.tif 000032
【００９３】
【数２９】
2007286595.tif 000033
【００９４】
（２５．２）式及び（２７．１）式〜（２７．４）式に基づいてＡａａ-1、Ａｓｓ-1、Ａａｄ、Ａｓｄは（式３０）によって求められ、音響制御荷重ベクトルＦａｃ及び構造制御荷重ベクトルＦｓｃは（３１）式によって求められる。（３１）式からも明らかなように音響制御荷重ベクトルＦａｃ及び構造制御荷重ベクトルＦｓｃは予め定めた音響制御荷重ベクトルＦａｃ０及び構造制御荷重ベクトルＦｓｃ０に基づいて求められる。
【００９５】
【数３０】
2007286595.tif 000034
【００９６】
【数３１】
2007286595.tif 000035
【００９７】
以上（３１）式から、音響ポテンシャルエネルギーＥＰ´を最小にする音響制御荷重ベクトルＦａｃと構造制御荷重ベクトルＦｓｃは、予め定めた音響制御荷重ベクトルＦａｃ０と構造制御荷重ベクトルＦｓｃ０と、音響モード係数ベクトルｐａｃ０、ｐｓｃ０及びｐｄとから求められる音響ポテンシャルエネルギーの比から求めることができる。ここで（３１）式において、Ｆａｃは音響制御荷重ベクトル、Ｆｓｃは構造制御荷重ベクトル、Ｆａｃ０は予め定めた音響制御荷重ベクトル、Ｆｓｃ０は予め定めた構造制御荷重ベクトルであるから、ＥＲＩａは予め定めた音響制御荷重ベクトルＦａｃ０に掛かる分母係数、ＤＥＲａは予め定めた音響制御荷重ベクトルに掛かる分子係数、ＥＲＩｓは予め定めた構造制御荷重ベクトルＦｓｃ０に掛かる分母係数、ＤＥＲｓは予め定めた構造制御荷重ベクトルに掛かる分子係数ともいえる。
【００９８】
次に、実測による音響モード係数ベクトルｐｅ及び実測による音響ポテンシャルエネルギーＥｘｘの求め方について説明する。
【００９９】
ｅ；実測から求めた値であることを示す記号とし、
Ｐ；閉空間のｋ個の音圧側定点における音圧を成分とする音圧ベクトル、
Ψｅ；閉空間の予め求めた音響共鳴固有モードマトリックス、
ψｅ；閉空間の予め求めた音響固有モードベクトル、
ｐ；音響モード係数ベクトル、
とすると、構造音響連成系において、部分モード合成法を採用することにより閉空間の音圧ベクトルＰは音響共鳴固有モーマトリックスΨｅと音響モード係数ベクトルｐを用いて
Ｐ＝Ψｅ・ｐ
にて表すことができる。
【０１００】
ｋ；音圧測定点の数で、ｋ≧ｎ、
ｎ；制御対象周波数域内における物理座標系の音をモーダル座標系で近似するときの音響固有モードの数、
Ｐｅ；ｋ個の音圧測定点の音圧を成分とするｋ行の音圧ベクトル、
Ψｅ；ｋ個の音圧測定点におけるｎ個の音響固有モードベクトルの成分からなるｋ行、ｎ列の音響共鳴固有モードマトリックス、
ｐｅ；ｋ個の音圧測定点から求めたｎ行の音響モード係数ベクトル、
とすると、実測の場合、Ｐｅ＝Ψｅ・ｐｅとなる。
【０１０１】
ここで、Ｐｅ、ｐｅ、Ψｅは、（３２）式の如くになる。
【０１０２】
【数３２】
2007286595.tif 000036
【０１０３】
例えば、音圧測定点１における音響固有モードベクトルψｅ１の１次からｎ次までの成分は（３３．１）式の如くである。ｎ個の未知の音響モード係数からなる音響モード係数ベクトルｐｅに対して、ｎ個以上のｋ個の音圧測定点の音圧を成分とする音圧ベクトルＰｅを設定すると、音響共鳴固有モードマトリックスΨｅはｋ行、ｎ列のマトリックスとなるから、最小二乗法により音響モード係数ベクトルｐｅは（３３．２）式から求めることができる。ｎ＝ｋの場合は、音響共鳴固有モードマトリックスΨｅは（ｎ、ｎ）の正方マトリックスとなるから、音響モード係数ベクトルｐｅは（３３．３）式として求めることができる。
【０１０４】
【数３３】
2007286595.tif 000037
【０１０５】
このように、構造音響連成系の音圧ベクトルＰｅは、車室に設けたｋ個の音圧検出手段、例えば、マイクロホンによって実測が可能であり、車室の音響固有モードベクトルψも実測、又は計算により精度良く求めることができる。さらに、音響共鳴固有モードマトリックスΨｅは全ての音圧測定点における車室の音響固有モードベクトルψｅの成分から簡単に求めることができる。また、全ての音圧測定点を変更しない限り、一定の値のみから構成されるマトリックスとなる。
【０１０６】
つまり、制御対象周波数域における物理座標系の音をモーダル座標系で近似表現するときの音響固有モードの数ｎ個に対し、それ以上のｋ個の音圧測定点の音圧を成分とする音圧ベクトルＰｅとｋ個の音圧測定点におけるｎ個の音響固有モードベクトルψｅを成分とする音響共鳴固有モードマトリックスΨｅとから、ｎ個の音響共鳴固有モード係数を成分とする音響モード係数ベクトルｐｅを求めることができる。
【０１０７】
従って、上記の方法で音響モード係数ベクトルｐｅを求める場合には、実測音圧とｋ個の各音圧測定点におけるｎ個の音響固有モードベクトルの成分が必要なだけで解析モデルは一切不要である。つまり、一般に音響固有モードベクトルψｅと実測音圧値ｐｅは精度良く求めることができるため、簡潔で精度よく音響モード係数ベクトルｐｅを求めることができる。
【０１０８】
すなわち、予め定めた音響制御荷重Ｆａｃ０による全音圧測定点の音圧を成分とする音圧ベクトルをＰａｃ０ｅ、予め定めた構造制御荷重Ｆｓｃ０による全音圧測定点の音圧を成分とする音圧ベクトルをＰｓｃ０ｅ、外乱荷重による全音圧測定点の音圧を成分とする音圧ベクトルをＰｄｅとすると、
Ｐａｃ０ｅ＝Ψｅ・ｐａｃ０、
Ｐｓｃ０ｅ＝Ψｅ・ｐｓｃ０、
Ｐｄｅ＝Ψｅ・ｐｄｅ、
である。
【０１０９】
（３３・２）式からも明らかなように、ｋ≧ｎの場合には、
ｐａｃ０＝[ΨｅT・Ψｅ]-1・ΨｅT・Ｐａｃ０ｅ、
ｐｓｃ０＝[ΨｅT・Ψｅ]-1・ΨｅT・Ｐｓｃ０ｅ、
ｐｄ＝[ΨｅT・Ψｅ]-1・ΨｅT・Ｐｄｅ、
となる。
【０１１０】
[ΨｅT・Ψｅ]-1・ΨｅT、Ｐａｃ０ｅ、Ｐａｓ０ｅは各々、全ての音圧測定点が決まれば、予め求めることができる定数を成分とするマトリックス、予め定めた音響制御荷重による音圧測定点の音圧を定数成分とする音圧ベクトル、予め定めた構造制御荷重による音圧測定点の音圧を定数成分とする音圧ベクトルであり、ｐａｃ０もｐｓｃ０も予め求めることができる定数を成分とする音響モード係数ベクトルである。
【０１１１】
一方、ｐｄは外乱荷重によって時々刻々変化するｋ個の音圧を成分とする音圧ベクトルＰｄｅに、予め求めたマトリックス[ΨｅT・Ψｅ]-1・ΨｅTを掛けて、即座に求めることができる。
【０１１２】
ちなみに、閉空間が実際の車室のときにおいて、制御対象周波数（０−２００Ｈｚ）域内における音響固有モードの数は表１に示す如く１０個で、比較的少なく、制御対象周波数（０−１００Ｈｚ）域内における音響固有モードの数は３個で、非常に少ない。従って音圧測定点は少なくて済み、音圧測定用のマイクロホンの数も比較的少ない数で済ませることが可能である。又、制御対象周波数域（０−２００  Ｈｚ）における物理座標系の音を同じ制御対象周波数域（０−２００  Ｈｚ）に存在する音響共鳴モードの数より少ないｎ個の音響共鳴モードを用いてモーダル座標系において、最小二乗近似することにより、音圧測定点の数ｋを少なくすることができる。表１において、次数欄は音響共鳴固有モードの次数を示し、共鳴周波数欄はモードの次数に対する音響共鳴固有周波数を示し、前後、左右及び上下欄は車両とトランクの前後、左右、上下方向における腹の数を示しており、制御対象周波数０−２００Ｈｚに対して音響共鳴モードの数は１０個であることを示している。
【０１１３】
【表１】
2007286595.tif 000038
【０１１４】
この結果、音圧測定点の数ｋは少なくて済むために、ｎ個の音響固有モードマトリックスを用いてモーダル座標系において、最小二乗近似するときの係数マトリックス（ΨｅT・Ψｅ）-1・ΨｅTの大きさも小さく、外乱荷重による音響モード係数ベクトルＰｄを求める演算も即座に実施可能である。結局、予め定めた音響制御荷重、構造制御荷重又は外乱荷重による全音圧測定点の音圧を成分とする音圧ベクトルＰａｃ０ｅ、Ｐｓｃ０ｅ、Ｐｄｅと、全音圧測定点の音響固有モードベクトルの成分からなる音響共鳴固有モードマトリックスΨｅだけからなる荷重、又は外乱に対する音響モード係数ベクトルｐａｃ０、ｐｓｃ０、ｐｄを従来の解析解の結果やＦＥＭ解析結果を用いることなく求めることができる。
【０１１５】
従って、音響モード係数ベクトルｐａｃ０、ｐｓｃ０、ｐｄを求めることにより、これらによる実測の各音響ポテンシャルエネルギーは、Ｅａｃ０ａｃ０＝ｐａｃ０H・ｐａｃ０、Ｅｓｃ０ｓｃ０＝ｐｓｃ０H・ｐｓｃ０、Ｅａｃ０ｄ＝ｐａｃ０H・ｐｄ、Ｅａｃ０ｓｃ０＝ｐａｃ０H・ｐｓｃ０、Ｅｓｃ０ａｃ０＝ｐｓｃ０H・ｐａｃ０、Ｅｓｃ０ｄ＝ｐｓｃ０H・ｐｄ、として求めることができる。
【０１１６】
ここで図１に示した本発明の実施の第１の形態に係る能動騒音低減装置に戻って、スピーカＳＰ１による音響加振制御の場合についてみれば、車室内の音圧を検出するためにｋ箇所の音圧検出点に音圧検出手段としてのマイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋと、車室１に設けられた加振手段としてのスピーカＳＰ１とを設け、各マイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋから出力されるｋ個の音圧検出信号を増幅し、デジタル信号に変換し、フーリエ変換して周波数領域の信号に変換し、フーリエ変換出力を演算制御装置７に入力し、演算制御装置７からの出力を逆フーリエ変換して時間領域のアナログ信号に変換し、増幅のうえスピーカＳＰ１に供給して車室内の音響ポテンシャルエネルギーＥＰを制御すること前記の通りである。
【０１１７】
次に、演算制御装置７における演算内容について説明する。スピーカＳＰ１を駆動して予め定めた音響制御荷重Ｆａｃ０を発生させたときにおける各マイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋからの出力信号Ｐｋａ０をフーリエ変換して音圧ベクトルＰｋａ０（ω）として予め求めておくと共に、フーリエ変換された各マイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋからのｋ（ｋ≧ｎ）個の音圧検出信号に基づいて、ｎ個の音響固有モードベクトル成分からなる音響共鳴固有モードマトリックスΨｅを予め求めて、音響モード係数ベクトル
ｐａｃ０（ω）＝[ΨｅT・Ψｅ]-1・ΨｅT・Ｐｋａ０（ω）と、
音響ポテンシャルエネルギー
Ｅａｃ０ａｃ０（ω）＝ｐａｃ０（ω）H・ｐａｃ０（ω）
を予め求めておく。ここで、Ｅａｃ０ａｃ０（ω）は前記予め定めた音響制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギーに相当している。
【０１１８】
次に時系列的に順次演算制御装置７に入力されてくる信号に基づいて、νは時刻（ｔ）に入力されてきた信号に基づく値であり、（ν−１）は時刻（ｔ）から予め定めた時間的期間前に入力されてきた信号に基づく値としたとき、音圧ベクトルＰｋａ（ν−１）（ω）、Ｐｋａ（ν）（ω）を用いて音響モード係数ベクトルｐａｃ（ω）の変化分
Δｐ（ν）（ω）＝[ΨｅT・Ψｅ]-1・ΨｅT・｛Ｐｋａ（ν）（ω）−Ｐｋａ（ν−１）（ω）｝
を求め、ｐａｃ（ω）の変化分Δｐ（ν）（ω）に基づく音響ポテンシャルエネルギーの変化分
Ｅａｃ０Δ（ν）（ω）＝ｐａｃ０（ω）H・Δｐ（ν）（ω）
を求める。（ω）はフーリエ変換された信号であることを示し、（ν−１）、（ν）は入力されてくる時間的順序を示し、（ν−１）に次いで（ν）に入力されることを示している。
【０１１９】
次いで、音響ポテンシャルエネルギーの変化分Ｅａｃ０Δ（ν）（ω）に基づく音響制御荷重の補正を行って補正された制御荷重
Ｆａｃ（ν）（ω）＝Ｆａｃ（ν−１）（ω）−｛Ｅａｃ０Δ（ν）（ω）／Ｅａｃ０ａｃ０（ω）｝・Ｆａｃ０（ω）
を求め、補正された制御荷重Ｆａｃ（ν）（ω）をフーリエ逆変換して時間軸に戻し、Ｄ／Ａ変換のうえ増幅してＦａｃ（ｔ）を得てＦａｃ（ｔ）にてスピーカＳＰ１を駆動する。
【０１２０】
ここで、
−｛Ｅａｃ０Δ（ν）（ω）／Ｅａｃ０ａｃ０（ω）｝・Ｆａｃ０（ω）
は音圧の変化分
｛Ｐｋａ（ν）（ω）−Ｐｋａ（ν−１）（ω）｝
に対して、音響ポテンシャルエネルギーを最小にするための修正音響制御荷重ベクトルに対応する修正音響制御荷重であって、Ｆａｃ（ｔ）は車室内の音響ポテンシャルエネルギーＥＰが最小になるように常に補正されて、車室内の音響は最小に維持されることになり、これが繰り返される。
【０１２１】
次に、スピーカＳＰ１を図３の車室天井中央部に設けた音響１点加振制御の場合について、その効果を説明する。
【０１２２】
図４（ａ）及び（ｂ）は音響制御荷重の振幅及び位相を制御周波数領域について示し、図５（ａ）は能動騒音低減制御時の音響ポテンシャルエネルギーを実線及び非制御時を破線で制御周波数領域について示し、図５（ｂ）は音響ポテンシャルエネルギーの制御時と非制御時との差を示している。図５（ａ）及び（ｂ）から音響加振制御の場合、制御の容易さ、コストの点を考慮すると十分な騒音低減効果が得られている。
【０１２３】
以上説明した本発明の実施の第１の形態に係る能動騒音低減装置においてスピーカＳＰ１が１個の場合について例示して説明したが、音響制御荷重ベクトルの成分の数については規定しておらず、音響制御荷重ベクトルの成分の数が複数あっても差し支えなく、スピーカＳＰの数は複数あってもよい。これは、後記する本発明の実施の第３の形態に係る能動騒音低減装置の場合においても同様である。
【０１２４】
次に、本発明の実施の第２の形態に係る能動騒音低減装置について説明する。
【０１２５】
図２は本発明の実施の第２の形態に係る能動騒音低減装置の構成を示す模式ブロック図である。
【０１２６】
本発明の実施の第２の形態に係る能動騒音低減装置では、スピーカＳＰ１に加えて構造加振手段として機械的加振器ＳＰ２を加えた音響構造同時加振制御の場合である。車室内の音圧を検出するためにｋ個の音圧検出点に音圧検出手段としてのマイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋを備え、車室に設けられた加振手段としてのスピーカＳＰ１と車室壁面に設けられた加振手段としての加振器ＳＰ２とを備え、各マイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋから出力されるｋ個の音圧検出信号を増幅器４にて増幅し、増幅出力をＡ／Ｄ変換器５にてデジタル信号に変換し、Ａ／Ｄ変換出力をフーリエ変換器６にてフーリエ変換して周波数領域の信号に変換し、フーリエ変換出力を演算制御装置７Ａに入力し、演算制御装置７Ａからの出力をフーリエ逆変換器８に供給して逆フーリエ変換して時間領域の信号に変換し、逆フーリエ変換出力をＤ／Ａ変換器９にてアナログ信号に変換し、Ｄ／Ａ変換出力を増幅器１０にて増幅のうえ増幅出力をスピーカＳＰ１と加振器ＳＰ２に供給して車室内の音響ポテンシャルエネルギーＥＰを制御する。
【０１２７】
ここで、増幅器４の入力側で、例えば、演算制御装置７Ａの制御の下に、マイクロホンからの出力信号のスキャンニングを行って、増幅器４の出力をＡ／Ｄ変換し、フーリエ変換のうえ、演算制御装置７Ａで処理を行う。さらに、演算制御装置７ＡからスピーカＳＰ１へ出力するときと加振器ＳＰ２へ出力するときとに同期して演算制御装置７Ａの制御の下に増幅器１０の出力をスピーカＳＰ１へ加振器ＳＰ２へと振り分ける。
【０１２８】
次に、演算制御装置７Ａにおける演算内容について説明する。スピーカＳＰ１を駆動して予め定めた音響制御荷重Ｆａｃ０を発生させたときにおける各マイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋからの出力信号Ｐｋａ０をフーリエ変換して音圧ベクトルＰｋａ０（ω）とし、加振器ＳＰ２を駆動して予め定めた音響制御荷重Ｆｓｃ０を発生させたときにおける各マイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋからの出力信号Ｐｋｓ０をフーリエ変換して音圧ベクトルＰｋｓ０（ω）として予め求めておくと共に、フーリエ変換された各マイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋからのｋ（ｋ≧ｎ）個の音圧検出信号に基づいて、ｎ個の音響固有モードベクトル成分からなる音響共鳴固有モードマトリックスΨｅを予め求めて、音響モード係数ベクトル
ｐａｃ０（ω）＝[ΨｅT・Ψｅ]-1・ΨｅT・Ｐｋａ０（ω）と、
ｐｓｃ０（ω）＝[ΨｅT・Ψｅ]-1・ΨｅT・Ｐｋｓ０（ω）と、
音響モード係数ベクトルｐａｃ０（ω）自体の内積、ｐｓｃ０（ω）自体の内積、ｐａｃ０（ω）とｐｓｃ０（ω）との組み合わせに基づく内積から、音響ポテンシャルエネルギー
Ｅａｃ０ａｃ０（ω）＝ｐａｃ０（ω）H・ｐａｃ０（ω）、
Ｅａｃ０ｓｃ０（ω）＝ｐａｃ０（ω）H・ｐｓｃ０（ω）、
Ｅｓｃ０ｓｃ０（ω）＝ｐｓｃ０（ω）H・ｐｓｃ０（ω）、
Ｅｓｃ０ａｃ０（ω）＝ｐｓｃ０（ω）H・ｐａｃ０（ω）、
ＥＲＩａ（ω）＝１／［１−｛Ｅａｃ０ｓｃ０（ω）・Ｅｓｃ０ａｃ０（ω）｝／｛Ｅａｃ０ａｃ０（ω）・Ｅｓｃ０ｓｃ０（ω）｝］、
ＥＲＩｓ（ω）＝１／［１−｛Ｅｓｃ０ａｃ０（ω）・Ｅａｃ０ｓｃ０（ω）｝／｛Ｅｓｃ０ｓｃ０（ω）・Ｅａｃ０ａｃ０（ω）｝］、
を予め求めておく。
【０１２９】
Ｅａｃ０ａｃ０（ω）は予め定めた音響制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギー、Ｅｓｃ０ｓｃ０（ω）は予め定めた構造制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギー、Ｅａｃ０ｓｃ０（ω）は予め定めた構造制御荷重による影響を受けた音響制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギー、Ｅｓｃ０ａｃ０（ω）は予め定めた音響制御荷重による影響を受けた構造制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギーに相当している。
【０１３０】
次に時系列的に順次演算制御装置７Ａに入力されてくる信号に基づく音圧ベクトルＰｋ（ν−１）（ω）、Ｐｋ（ν）（ω）を用いて音響モード係数ベクトルｐｋ（ω）の変化分
Δｐ（ν）（ω）＝Ψｅ-1・｛Ｐｋ（ν）（ω）−Ｐｋ（ν−１）（ω）｝を求め、音響モード係数ベクトルｐｋ（ω）の変化分Δｐ（ｔ）（ω）に基づく音響ポテンシャルエネルギーの変化分
Ｅａｃ０Δ（ν）（ω）＝ｐａｃ０（ω）H・Δｐ（ν）（ω）と、
Ｅｓｃ０Δ（ν）（ω）＝ｐｓｃ０（ω）H・Δｐ（ν）（ω）と、
を求める。（ω）はフーリエ変換された信号であることを示し、（ν−１）、（ν）は入力されてくる時間的順序を示し、（ν−１）に次いで（ν）に入力されることを示している。ここで、スピーカＳＰ１による加振に基づく音圧ベクトルＰｋａ（ν−１）（ω）、Ｐｋａ（ν）（ω）に代わって、音圧ベクトルＰｋ（ν−１）（ω）、Ｐｋ（ν）（ω）を用いるのは、スピーカＳＰ１の加振と加振器ＳＰ２の加振とによる音圧ベクトルであるためである。
【０１３１】
さらに、
ＤＥＲａ（ω）＝［｛Ｅａｃ０ｓｃ０（ω）・Ｅｓｃ０Δ（ν）（ω）｝／｛Ｅａｃ０ａｃ０（ω）・Ｅｓｃ０ｓｃ０｝−｛Ｅａｃ０Δ（ν）（ω）／Ｅａｃ０ａｃ０（ω）｝］、
ＤＥＲｓ（ω）＝［｛Ｅｓｃ０ａｃ０（ω）・Ｅａｃ０Δ（ν）（ω）｝／｛Ｅｓｃ０ｓｃ０（ω）・Ｅａｃ０ａｃ０｝−｛Ｅｓｃ０Δ（ν）（ω）／Ｅｓｃ０ｓｃ０（ω）｝］、
を求めて、ＤＥＲａ（ω）とＤＥＲｓ（ω）とを用いて、音響制御荷重及び構造制御荷重に対するそれぞれの補正音響制御荷重、
ΔＦａｃ（ν）（ω）＝ＥＲＩａ（ω）・ＤＥＲａ（ω）・Ｆａｃ０（ω）、
ΔＦｓｃ（ν）（ω）＝ＥＲＩｓ（ω）・ＤＥＲｓ（ω）・Ｆｓｃ０（ω）、
を求める。これを用いて補正された音響制御荷重Ｆａｃ（ν）（ω）と補正された構造制御荷重Ｆｓｃ（ν）（ω）を、
Ｆａｃ（ν）（ω）＝Ｆａｃ（ν−１）（ω）＋ΔＦａｃ（ν）（ω）
Ｆｓｃ（ν）（ω）＝Ｆｓｃ（ν−１）（ω）＋ΔＦｓｃ（ν）（ω）
によって求めて、補正された音響制御荷重Ｆａｃ（ν）（ω）と補正された構造制御荷重Ｆｓｃ（ν）（ω）を逆フーリエ変換して時間軸に戻し、Ｄ／Ａ変換のうえ増幅してＦａｃ（ｔ）とＦｓｃ（ｔ）を得て、Ｆａｃ（ｔ）にてスピーカＳＰ１を駆動し、Ｆｓｃ（ｔ）にて加振器ＳＰ２を駆動する。
【０１３２】
ここで、ΔＦａｃ（ν）（ω）及びΔＦｓｃ（ν）（ω）は音圧の変化分｛Ｐｋ（ν）（ω）−Ｐｋ（ν−１）（ω）｝に対して、音響ポテンシャルエネルギーを最小にする修正音響制御荷重ベクトル及び修正構造制御荷重ベクトルに対応する修正音響制御荷重であって、Ｆａｃ（ｔ）及びＦｓｃ（ｔ）は協働して車室内の音響ポテンシャルエネルギーＥＰが最小になるように常に補正されて、車室内の音響は最小に維持されることになり、これが繰り返される。
【０１３３】
次に、スピーカＳＰ１が図３の車室天井部分に設けられ、且つ加振器ＳＰ２が図３のバルクヘッドセンタに設けられた音響１点加振制御と構造１点加振制御の構造音響同時加振制御の場合について、その効果を説明する。
【０１３４】
図６（ａ）及び（ｂ）は音響制御加重Ｆａｃの振幅及び位相を制御周波数領域について示し、図７（ａ）は構造制御荷重Ｆｓｃの振幅及び位相を制御周波数領域について示している。図８（ａ）は制御時の音響ポテンシャルエネルギーを実線及び無制御時の音響ポテンシャルエネルギーを破線で制御周波数領域について示し、図８（ｂ）は制御時と無制御時との音響ポテンシャルエネルギーの差を示している。図８（ａ）及び（ｂ）において数字は音響共鳴固有モードの次数を示し、２００Ｈｚまでの音響ポテンシャルエネルギーを約１４ｄＢ低減できていることを示している。
【０１３５】
次に加振器ＳＰ２が図３のバルクヘッドセンタに設けられた構造１点加振制御の場合について説明する。
【０１３６】
図９（ａ）及び（ｂ）は構造制御加重Ｆｓｃの振幅及び位相を制御周波数領域について示している。図１０（ａ）は制御時の音響ポテンシャルエネルギーレベルを実線及び無制御時の音響ポテンシャルエネルギーレベルを破線で制御周波数領域について示し、図１０（ｂ）は制御時と無制御時との音響ポテンシャルエネルギーレベルの差を示している。
【０１３７】
以上説明した本発明の実施の第２の形態に係る能動騒音低減装置において、スピーカＳＰ１と機械的加振器ＳＰ２が各々１個の場合について例示して説明したが、音響制御荷重ベクトルの成分の数や構造制御荷重ベクトルの成分の数については規定しておらず、音響制御荷重ベクトルの成分の数や構造制御荷重ベクトルの成分の数が複数あっても差し支えなく、スピーカＳＰの数及び機械的加振器ＳＰ２の数は各々複数あってもよい。これは、後記する本発明の実施の第４の形態に係る能動騒音低減装置の場合においても同様である。
【０１３８】
次に、本発明の実施の第３の形態に係る能動騒音低減装置について説明する。本発明の実施の第３の形態に係る能動騒音低減装置は本発明の実施の第１の形態に係る能動騒音低減装置に対応しており、本発明の実施の第１の形態に係る能動騒音低減装置と重複する部分の説明は省略してある。
【０１３９】
図１１は本発明の実施の第３の形態に係る能動騒音低減装置の構成を示す模式ブロック図である。
【０１４０】
本発明の実施の第３の形態でも室内は車室内の場合を例示している。本発明の実施の第３の形態では、車室内の音圧を検出する為の音圧検出点に音圧検出手段としてｋ個のマイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋを備え、室内に設けられ且つ駆動により発生する音響制御荷重に基づいて室内を加振する音響加振手段としてのスピーカＳＰ１を備えている。ここで、ｋは制御対象周波数域内における音響共鳴固有モードの数ｎより大きい数である。各マイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋから出力されるｋ個の音圧検出信号を増幅器４にて増幅し、増幅出力をＡ／Ｄ変換器５にてデジタル信号に変換し、Ａ／Ｄ変換出力信号をデジタルシグナルプロセッサからなる演算制御装置７１に入力し、演算制御装置７１からの出力信号をＤ／Ａ変換器９に供給してアナログ信号に変換し、Ｄ／Ａ変換出力信号を増幅器１０にて増幅のうえ増幅出力信号をスピーカＳＰ１に供給しスピーカＳＰ１を駆動して、車室内の音響ポテンシャルエネルギーＥＰを最小値に制御する。
【０１４１】
ここで、増幅器４の入力側で、例えば、演算制御装置７１の制御の下に、マイクロホンからの出力信号のスキャンニングを行って、増幅器４の出力をＡ／Ｄ変換し、演算制御装置７１で処理を行う。
【０１４２】
演算制御装置７１は機能的に、Ａ／Ｄ変換器５によりＡ／Ｄ変換された入力信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段７１１と、フーリエ変換出力を受けて周波数領域における演算を予め行う演算手段７１２と、演算手段７１２による演算結果をフーリエ逆変換するフーリエ逆変換手段７１３と、フーリエ逆変換手段７１３による変換結果と演算制御装置７１に時系列的に順次入力されるＡ／Ｄ変換出力とを畳み込み演算する畳み込み演算手段７１４とを備えている。
【０１４３】
フーリエ変換手段７１１では、Ａ／Ｄ変換された入力信号をフーリエ変換して、周波数領域に変換した信号として出力する。
【０１４４】
演算手段７１２では、フーリエ変換手段７１１において周波数領域に変換された入力信号を受けて、スピーカＳＰ１を駆動して予め定めた音響制御荷重を発生させたときにおける、各マイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋからの出力信号のフーリエ変換出力信号を音圧ベクトルとして予め求めておくと共に、ｋ個のマイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋから出力されるフーリエ変換された音圧検出信号に基づく、ｋ個のマイクロホン位置におけるｎ個の音響固有モードベクトル成分からなる音響共鳴固有モードマトリックス、該音響共鳴固有モードマトリックスと音圧ベクトルとに基づく音響モード係数ベクトル及び前記予め定めた音響制御荷重に基づく音響ポテンシャルエネルギーから得られ且つ外乱による音圧ベクトルに乗算されて音響制御荷重を得る係数マトリックスを予め求めておく演算を行う。
【０１４５】
フーリエ逆変換手段７１３では、演算手段７１２における演算によって予め求めた前記係数マトリックスをフーリエ逆演算して、時間領域の係数マトリックスに変換した信号として出力する。
【０１４６】
畳み込み演算手段７１４では、フーリエ逆変換により時間領域に変換された前記係数マトリックスと演算制御装置７１に入力された時間領域における音圧ベクトルとを畳み込み演算して畳み込み演算出力を音響制御荷重信号とし、且つ演算制御装置７１に入力された時間領域における音圧ベクトルと時系列的に次に演算制御装置７１に入力される時間領域における音圧ベクトルとの間の変化分とフーリエ逆変換により時間領域に変換された前記係数マトリックスとを畳み込み演算して、この畳み込み演算出力を補正量とし該補正量によって前記音響制御荷重信号を補正した補正音響制御荷重信号を求める演算を行い、補正音響制御荷重信号をＤ／Ａ変換器９へ出力する。
【０１４７】
以上のように、フーリエ変換手段７１１におけるフーリエ変換、演算手段７１２による周波数領域における演算及びフーリエ逆変換手段７１３におけるフーリエ逆変換は予め求めておく演算であり、それぞれ１回で済み、フーリエ逆変換により時間領域に変換された前記係数マトリックスを用いて、前記係数マトリックスと順次入力されてくる時間軸領域における音圧ベクトルとの畳み込み演算を畳み込み演算手段７１４によって繰り返して行い、その都度、補正音響制御荷重信号を得ることができ、この補正音響制御荷重信号による加振手段であるスピーカの駆動に基づく加振制御によって車室内の騒音を低減することができる。
【０１４８】
演算制御装置７１の作用についてさらに説明する。なお、以下の説明において、第１及び第２の形態において説明した既出の記号はそのまま用いて、重複を避けるため、その説明は省略する。また、説明の都合上以下において、演算制御装置７１による音響制御荷重による制御と、後記の演算制御装置７１Ａによる音響制御荷重及び構造制御荷重の両方による制御とについて説明する。
【０１４９】
（３１）式における音響制御荷重ベクトルＦａｃ、構造制御荷重ベクトルＦｓｃの右辺におけるＥＲＩａ、ＤＥＲＩａ、ＥＲＩｓ、ＤＥＲＩｓは総てスカラー量であるため、（３１）式における右辺の積の順序を入れ替えても、音響制御荷重ベクトルＦａｃ、構造制御荷重ベクトルＦｓｃの値は変わらない。つまり、音響制御荷重ベクトルＦａｃ、構造制御荷重ベクトルＦｓｃは（３４）式によって示すことができる。
【０１５０】
【数３４】
2007286595.tif 000039
【０１５１】
ただし、（３０）式におけるＤＥＲＩａ、ＤＥＲＩｓは（３５）式で示される。これは（３０）式の後部２式からも明らかである。また、（２９）式から音響ポテンシャルエネルギーＥａｃ０ｄ、Ｅｓｃ０ｄは（３６）式で示される。
【０１５２】
【数３５】
2007286595.tif 000040
【０１５３】
【数３６】
2007286595.tif 000041
【０１５４】
（３３．２）式、又は（３３．３）式において、音響モード係数ベクトルｐｅをｎ個の未知の音響モード係数からなる外乱による音響モード係数ベクトルｐｄと設定し直し、音圧ベクトルＰｅをｎ個以上のｋ個の音圧測定点の音圧を成分とする外乱による音圧ベクトルＰｄと設定し直すと、音響共鳴固有モードマトリックスΨｅはｋ行、ｎ列のマトリックスとなるから、最小二乗法により音響モード係数ベクトルｐｄは後記の（３７．１）式から求めることができる。
【０１５５】
ｎ＝ｋの場合は、音響共鳴固有モードマトリックスΨｅは（ｎ、ｎ）の正方マトリックスとなるから、音響モード係数ベクトルｐｄは後記の（３７．２）式から求めることができる。
【０１５６】
【数３７】
2007286595.tif 000042
【０１５７】
ｋ≧ｎの場合、（３７．１）式において音圧ベクトルＰｄに掛かる係数マトリックス｛ΨｅT・Ψｅ｝―1・ΨｅTを（３８）式の如くΨｅｌｍｓ―1と定義する。
【０１５８】
【数３８】
2007286595.tif 000043
【０１５９】
すると、（３６）式の音響ポテンシャルエネルギーＥａｃ０ｄ、Ｅｓｃ０ｄは（３７．１）式の音響モード係数ベクトルｐｄを用いて、（３９）式となる。
【０１６０】
【数３９】
2007286595.tif 000044
【０１６１】
（３９）式を（３５）式に代入して整理すると、ＤＥＲａ、ＤＥＲｓは（４０）式のようになる。
【０１６２】
【数４０】
2007286595.tif 000045
【０１６３】
（４０）式を（３４）式に代入し、外乱による音圧ベクトルＰｄに乗算することにより音響制御荷重ベクトルＦａｃ、構造制御荷重ベクトルＦｓｃを得ることができる係数マトリックスを、Ｆａｃ０に関しては係数マトリックスＨａｃ０と定義し、Ｆｓｃ０に関しては係数マトリックスＨｓｃ０と定義する。ただし、係数マトリックスＨａｃ０、Ｈｓｃ０、外乱Ｐｄは全て角周波数ωの関数であり、これを明示するために、改めてこれらを係数マトリックスＨａｃ０（ω）、係数マトリックスＨｓｃ０（ω）、外乱Ｐｄ（ω）と表記すると、係数マトリックスＨａｃ０（ω）、Ｈｓｃ０（ω）は（４１）式に示すようになる。
【０１６４】
【数４１】
2007286595.tif 000046
【０１６５】
すると（３４）式で示される音響制御荷重ベクトルＦａｃ（ω）、構造制御荷重ベクトルＦｓｃ（ω）は（４１）式を用いて（４２）式で示される。
【０１６６】
【数４２】
2007286595.tif 000047
【０１６７】
以上は、本発明の実施の第１及び第２の形態の方法による場合の説明でもあるが、畳み込み演算を用いても音響制御荷重、構造制御荷重を求めることができる。
【０１６８】
ここで、係数マトリックスＨａｃ０（ω）、係数マトリックスＨｓｃ０（ω）、外乱Ｐｄ（ω）はある特定の角周波数ωを確定したときの値を示しているに過ぎず、制御対象域の全ての離散周波数に対する値の集合ではない。
【０１６９】
また、係数マトリックスＨａｃ０（ω）、係数マトリックスＨｓｃ０（ω）は、予め定めておいた量から求めておくことができる量であるが、Ｐｄ（ω）は、時事刻々変化する測定音から求める必要がある量である。従って、係数マトリックスＨａｃ０（ω）、係数マトリックスＨｓｃ０（ω）、外乱Ｐｄ（ω）に基づいて音響制御荷重ベクトルＦａｃ、構造制御荷重Ｆｓｃを求めるためには時々刻々変化する外乱の変化量によって補正する必要がある。
【０１７０】
フーリエ逆変換を示す記号をＩＦＴで示すと、係数マトリックスＨａｃ０（ω）及び係数マトリックスＨｓｃ０（ω）は、フーリエ逆変換して時間領域でも求めておくことができる。係数マトリックスＨａｃ０（ω）及び係数マトリックスＨｓｃ０（ω）に対して時間領域でのマトリックスを係数マトリックスｈａｃ０（ｔ）及び係数マトリックスｈｓｃ０（ｔ）で示すと（４３）式に示す如くになる。ただし（ｔ）は時間領域の量であることを示す記号である。また、係数マトリックスｈａｃ０（ｔ）は騒音低減系おける係数マトリックスＨａｃ０（ω）に対応するインパルス応答、係数マトリックスｈｓｃ０（ｔ）は騒音低減系における係数マトリックスＨｓｃ０（ｔ）に対応するインパルス応答でもある。
【０１７１】
【数４３】
2007286595.tif 000048
【０１７２】
（４２）式における外乱Ｐｄ（ω）に対して、フーリエ変換する前の時間領域上の外乱による時々刻々変化する音圧測定点の音圧ベクトルをｑｄ（ｔ）とすると、時間領域における音響制御荷重ベクトルｆａｃ（ｔ）、構造制御荷重ベクトルｆｓｃ（ｔ）は畳み込み演算を用いることにより（４４）式で求めることができる。ただし、＊は畳み込み演算を示す記号であり、τは離散間隔時間を示す記号でｔ≫τ≫０である。
【０１７３】
【数４４】
2007286595.tif 000049
【０１７４】
離散時間領域における音響制御荷重ｆａｃ（ｋｋ）、構造制御荷重ｆｓｃ（ｋｋ）は（４４）式から畳み込み演算を用いて（４５）式で求めることができる。
【０１７５】
【数４５】
2007286595.tif 000050
【０１７６】
ここで、畳み込み演算をＦＩＲフィルタで実現した場合を想定して、
ｋｋは離散時間領域での現時刻
ｎｎは離散時間領域での時刻
Ｎ＋１は１サンプル出力を得るための積和の回数、すなわち音圧ベクトルに対するＦＩＲフィルタの次数
ｆａｃ（ｋｋ）は現時刻ｋｋにおける音響制御荷重
ｆｓｃ（ｋｋ）は現時刻ｋｋにおける構造制御荷重
ｑｄ（ｋｋ−ｎｎ）は標本化した時刻における音圧測定点の音圧ベクトルの離散時間データ
ｈａｃ０（ｎｎ）、ｈｓｃ０（ｎｎ）は時刻ｎｎにおけるｈａｃ０（ｔ）、ｈｓｃ０（ｔ）の値を示し、これらは時不変ＦＩＲフィルタの係数を構成する。
【０１７７】
（ｎｎ）を０〜Ｎとして、ｋｋ回目の標本化によって得られ音圧測定点の音圧ベクトルから求めた時刻（ｋｋ−ｎｎ）における音圧測定点の音圧ベクトルの離散時間データｑｄ（ｋｋ−ｎｎ）と時不変ＦＩＲフィルタの係数ｈａｃ０（ｎｎ）、時不変ＦＩＲフィルタの係数ｈｓｃ０（ｎｎ）とから、（４５）式を用いて音響制御荷重ｆａｃ（ｋｋ）、構造制御荷重ｆｓｃ（ｋｋ）を求め、これらを用いて音響ポテンシャルエネルギーを最小にする。
【０１７８】
このために、実際にはｋｋ回目の標本化によって得られた音圧測定点の音圧ベクトルから求めた時刻（ｋｋ−ｎｎ）における音圧測定点の音圧ベクトルの離散時間データｑｄ（ｋｋ−ｎｎ）の時間的変化分をｄｑｄ（ｋｋ）として、
ｄｑｄ（ｋｋ）＝ｑｄ（ｋｋ−ｎｎ）−ｑｄ（（ｋｋ−１）−ｎｎ）
によって求め、この時間的変化分をｄｑｄ（ｋｋ）と係数マトリックスｈａｃ０（ｎｎ）、ｈｓｃ０（ｎｎ）と畳み込み演算することによって、（４６）式に示す如く、時間的変化分をｄｑｄ（ｋｋ）に対する音響制御荷重の時間的変化分ｄｆａｃ（ｋｋ）、構造制御荷重の時間的変化分ｄｆｓｃ（ｋｋ）である音響制御荷重の補正量ｄｆａｃ（ｋｋ）、構造制御荷重の補正量ｄｆａｃ（ｋｋ）を（４６）式から求める。
【０１７９】
【数４６】
2007286595.tif 000051
【０１８０】
（４６）式で求めた音響制御荷重の補正量ｄｆａｃ（ｋｋ）、構造制御荷重の補正量ｄｆａｃ（ｋｋ）によって（４５）式の音響制御荷重ｆａｃ（ｋｋ）、構造制御荷重ｆｓｃ（ｋｋ）を補正して、補正された音響制御荷重Ｃｆａｃ（ｋｋ）によって音響加振手段を駆動し、補正された構造制御荷重Ｃｆｓｃ（ｋｋ）によって音響加振手段を駆動することによって音響ポテンシャルエネルギーが最小化されて、騒音低減がなされる。
【０１８１】
補正された音響制御荷重Ｃｆａｃ（ｋｋ）、補正された構造制御荷重Ｃｆｓｃ（ｋｋ）は、
Ｃｆａｃ（ｋｋ）＝ｆａｃ（ｋｋ）＋ｄｆａｃ（ｋｋ）、
Ｃｆｓｃ（ｋｋ）＝ｆｓｃ（ｋｋ）＋ｄｆｓｃ（ｋｋ）、
である。
【０１８２】
なお、上記においては、音響制御荷重と構造制御荷重とを併せて説明したが、音響制御荷重による騒音低減、構造制御荷重による騒音低減をそれぞれ実行してもよく、音響制御荷重と構造制御荷重とを共に用いて音響構造連成系に対して適用することもできる。
【０１８３】
次に、本発明の実施の第４の形態に係る能動騒音低減装置について説明する。本発明の実施の第４の形態に係る能動騒音低減装置は、本発明の実施の第２の形態に係る能動騒音低減装置に対応しており、本発明の実施の第４の形態に係る能動騒音低減装置では、本発明の実施の第２及び第３の形態に係る能動騒音低減装置において既に説明してあって重複する部分の説明は省略してある。
【０１８４】
図１２は本発明の実施の第４の形態に係る能動騒音低減装置の構成を示す模式ブロック図である。
【０１８５】
本発明の実施の第４の形態に係る能動騒音低減装置では、スピーカＳＰ１に加えて構造加振手段として機械的加振器ＳＰ２を加えた音響構造同時加振制御の場合である。車室内の音圧を検出するためにｋ個の音圧検出点に音圧検出手段としてのマイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋを備え、車室に設けられた加振手段としてのスピーカＳＰ１と車室壁面に設けられた加振手段としての加振器ＳＰ２とを備えている。
【０１８６】
各マイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋから出力されるｋ個の音圧検出信号を増幅器４にて増幅し、増幅出力をＡ／Ｄ変換器５にてデジタル信号に変換し、Ａ／Ｄ変換出力信号をデジタルシグナルプロセッサからなる演算制御装置７１Ａに入力し、演算制御装置７１Ａからの出力信号をＤ／Ａ変換器９に供給してアナログ信号に変換し、Ｄ／Ａ変換出力信号を増幅器１０にて増幅のうえ増幅出力信号をスピーカＳＰ１と加振器ＳＰ２に供給しスピーカＳＰ１及び加振器ＳＰ２を駆動して、車室内の音響ポテンシャルエネルギーＥＰを最小値に制御する。
【０１８７】
ここで、増幅器４の入力側で、例えば、演算制御装置７１Ａの制御の下に、マイクロホンからの出力信号のスキャンニングを行って、増幅器４の出力をＡ／Ｄ変換し、演算制御装置７１Ａで処理を行う。さらに、演算制御装置７１ＡからスピーカＳＰ１へ出力するときと加振器ＳＰ２へ出力するときとに同期して演算制御装置７１Ａの制御の下に増幅器１０の出力をスピーカＳＰ１へ加振器ＳＰ２へと振り分ける。
【０１８８】
演算制御装置７１Ａは機能的に、Ａ／Ｄ変換器５によりＡ／Ｄ変換された入力信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段７１１Ａと、フーリエ変換出力を受けて周波数領域における演算を予め行う演算手段７１２Ａと、演算手段７１２Ａによる演算結果をフーリエ逆変換するフーリエ逆変換手段７１３Ａと、フーリエ逆変換手段７１３Ａによる変換結果と演算制御装置７１Ａに時系列的に順次入力されるＡ／Ｄ変換出力とを畳み込み演算する畳み込み演算手段７１４Ａとを備えている。
【０１８９】
フーリエ変換手段７１１Ａでは、Ａ／Ｄ変換された入力信号をフーリエ変換して、周波数領域に変換した信号として出力する。
【０１９０】
演算手段７１２Ａでは、フーリエ変換手段７１１において周波数領域に変換された入力信号を受けて、スピーカＳＰ１を駆動して予め定めた音響制御荷重を発生させたときにおける、各マイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋからの出力信号のフーリエ変換出力信号を第１音圧ベクトルとして予め求め、加振記ＳＰ２を駆動して予め定めた構造制御荷重を発生させたときにおける、各マイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋからの出力信号のフーリエ変換出力信号を第２音圧ベクトルとして予め求め、且つ制御周波数範囲内におけるフーリエ変換された各マイクロホンＭ１、Ｍ２、…、Ｍｋからの出力に基づく音響固有モードベクトル成分からなる前記室内の音響共鳴固有モードマトリックス、前記音響共鳴固有モードマトリックスと第１音圧ベクトルとに基づく第１音響モード係数ベクトル、前記予め定めた音響制御荷重に基づく第１音響ポテンシャルエネルギー、前記予め定めた構造制御荷重に基づく第２音響ポテンシャルエネルギー、前記予め定めた構造制御荷重による影響を受けた音響制御荷重に基づく第３音響ポテンシャルエネルギー及び前記予め定めた音響制御荷重による影響を受けた構造制御荷重に基づく第４音響ポテンシャルエネルギーから得られ且つ外乱による第１音圧ベクトルに乗算されて音響制御荷重を得る第１係数マトリックスを予め求め、前記音響共鳴固有モードマトリックス、前記音響共鳴固有モードマトリックスと第２音圧ベクトルとに基づく第２音響モード係数ベクトル及び前記第１乃至第４音響ポテンシャルエネルギーから得られ且つ外乱による第２音圧ベクトルに乗算されて構造制御荷重を得る第２係数マトリックスを予め求めておく演算を行う。
【０１９１】
フーリエ逆変換手段７１３Ａでは、演算手段７１２Ａにおける演算により予め求めた前記第１係数マトリックス及び前記第２係数マトリックスをフーリエ逆変換して、時間領域の第１係数マトリックス及び第２係数マトリックスに変換した信号として出力する。
【０１９２】
畳み込み演算手段７１４Ａでは、フーリエ逆変換手段７１３Ａにより時間領域に変換された前記第１係数マトリックスと演算制御装置７１Ａに入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を音響制御荷重とし、フーリエ逆変換手段７１３Ａにより時間領域に変換された前記第２係数マトリックスと演算制御装置７１Ａに入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を構造制御荷重とし、演算制御装置７１Ａに入力されてくる時間領域における音圧ベクトルと時系列的に次に演算制御装置７１Ａに入力されてくる時間領域における音圧ベクトルとの間の変化分を求め、該変化分とフーリエ逆変換手段７１３Ａにより時間領域に変換された前記第１係数マトリックスとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を補正量とし且つ該補正量によって前記音響制御荷重を補正した補正音響制御荷重を求め、前記変化分と畳み込み演算手段７１４Ａにより時間領域に変換された前記第２係数マトリックスとを畳み込み演算して該畳み込み演算出力を補正量とし且つ該補正量によって前記構造制御荷重を補正した補正構造制御荷重を求める演算を行い、補正音響制御荷重及び補正構造制御荷重をＤ／Ａ変換器９へ出力して補正音響制御荷重に基づいてスピーカＳＰ１を駆動し、且つ前記補正構造制御荷重に基づいて加振器ＳＰ２を駆動する。
【０１９３】
以上、フーリエ変換手段７１１Ａにおけるフーリエ変換、演算手段７１２Ａによる周波数領域における演算及びフーリエ逆変換手段７１３Ａにおけるフーリエ逆変換は、それぞれ１回で済み、フーリエ逆変換により時間軸領域に変換された前記係数マトリックスを用いて、前記係数マトリックスと順次入力されてくる時間軸領域における音圧ベクトルとの畳み込み演算を畳み込み演算手段７１４Ａによって繰り返して行い、その都度、補正音響制御荷重及び補正構造制御荷重を得ることができ、この補正音響制御荷重によるスピーカＳＰ１及び補正構造制御荷重による加振器ＳＰ２の駆動に基づく加振制御によって車室内の騒音を低減することができる。
【０１９４】
次に、演算制御装置７１Ａの作用について説明する。なお、以下の説明において、第１、第２及び第３の形態において説明した既出の記号はそのまま用いて、重複を避けるためその説明は省略する。また、説明の都合上以下において、演算制御装置７１による音響制御荷重による制御の説明の際に、演算制御装置７１Ａによる音響制御荷重及び構造制御荷重の両方による制御について説明した。
【０１９５】
本発明の実施の第４の形態に係る能動騒音低減装置においても、（３４）式から（４５）式による経過を経て、離散時間領域における音響制御荷重ｆａｃ（ｋｋ）、構造制御荷重ｆｓｃ（ｋｋ）を求める。次いで、ｋｋ回目の標本化によって得られた音圧測定点の音圧ベクトルから求めた時刻（ｋｋ−ｎｎ）における音圧測定点の音圧ベクトルの離散時間データｑｄ（ｋｋ−ｎｎ）の時間的変化分ｄｑｄ（ｋｋ）を、
ｄｑｄ（ｋｋ）＝ｑｄ（ｋｋ−ｎｎ）−ｑｄ（（ｋｋ−１）−ｎｎ）
によって求める。
【０１９６】
この時間的変化分ｄｑｄ（ｋｋ）と係数マトリックスｈａｃ０（ｎｎ）、ｈｓｃ０（ｎｎ）と畳み込み演算することによって、時間的変化分ｄｑｄ（ｋｋ）に対する音響制御荷重の時間的変化分ｄｆａｃ（ｋｋ）、構造制御荷重の時間的変化分ｄｆｓｃ（ｋｋ）である音響制御荷重の補正量ｄｆａｃ（ｋｋ）、構造制御荷重の補正量ｄｆａｃ（ｋｋ）を（４６）式から求める。
【０１９７】
（４６）式で求めた音響制御荷重の補正量ｄｆａｃ（ｋｋ）、構造制御荷重の補正量ｄｆａｃ（ｋｋ）によって（４５）式の音響制御荷重ｆａｃ（ｋｋ）、構造制御荷重ｆｓｃ（ｋｋ）を補正して、補正された音響制御荷重Ｃｆａｃ（ｋｋ）（＝ｆａｃ（ｋｋ）＋ｄｆａｃ（ｋｋ））によってスピーカＳＰ１を駆動し、補正された構造制御荷重Ｃｆｓｃ（ｋｋ）（＝ｆｓｃ（ｋｋ）＋ｄｆｓｃ（ｋｋ））によって加振器ＳＰ２を駆動することにより、音響ポテンシャルエネルギーが最小化されて、騒音低減がなされる。
【０１９８】
以上、本発明の実施の第３及び第４の形態に係る能動騒音低減装置によって説明したように、畳み込み演算を用いることによっても、騒音低減をすることができる。この場合、制御荷重を全てフーリエ変換とフーリエ変換した量の演算とフーリエ逆変換した量から求める場合に比較して、上記の場合は、畳み込み演算が必要になるが時々刻々変化する音響外乱荷重、構造外乱荷重による音圧測定点の音圧ベクトルに対して、その都度、フーリエ変換やフーリエ逆変換を行う演算が不要となるため、その分騒音低減のための制御系の応答速度が向上する場合もある。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係る能動騒音低減装置の構成を示す模式ブロック図である。
【図２】本発明の実施の第２の形態に係る能動騒音低減装置の構成を示す模式ブロック図である。
【図３】スピーカ及び加振器の車室における配置位置を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の第１の形態に係る能動騒音低減装置の場合における音響制御荷重の振幅及び位相を示す図である。
【図５】本発明の実施の第１の形態に係る能動騒音低減装置の場合における音響ポテンシャルエネルギーレベルを示す図である。
【図６】本発明の実施の第２の形態に係る能動騒音低減装置の場合における音響制御荷重の振幅及び位相を示す図である。
【図７】本発明の実施の第２の形態に係る能動騒音低減装置の場合における構造制御荷重の振幅及び位相を示す図である。
【図８】本発明の実施の第２の形態に係る能動騒音低減装置の場合における音響ポテンシャルエネルギーレベルを示す図である。
【図９】構造１点加振の場合における構造制御荷重の振幅及び位相を示す図である。
【図１０】構造１点加振の場合における音響ポテンシャルエネルギーレベルを示す図である。
【図１１】本発明の実施に第３の形態に係る能動騒音低減装置の構成を示す模式ブロック図である。
【図１２】本発明の実施に第４の形態に係る能動騒音低減装置の構成を示す模式ブロック図である。
【符号の説明】
【０２００】
１…車室                              ４、１０…増幅器
５…Ａ／Ｄ変換器                      ６…フーリエ変換器
７、７Ａ、７１、７１Ａ…演算制御装置  ８…フーリエ逆変換器
９…Ｄ／Ａ変換器                      ７１１、７１１Ａ…フーリエ変換手段
７１２、７１２Ａ…演算手段            ７１３、７１３Ａ…フーリエ逆変換手段
７１４、７１４Ａ…畳み込み演算手段
Ｍ１、Ｍ２、Ｍｋ…マイクロホン        ＳＰ１…スピーカ
ＳＰ２…加振器
【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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