JP2020086157A - Vibration suppression device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動抑制装置、特に対象物の共鳴透過による振動を抑制する振動抑制装置に関する。 The present invention relates to a vibration suppressing device, and more particularly to a vibration suppressing device that suppresses vibration of a target object due to resonance transmission.
振動抑制装置に関連した従来技術として、例えば特許文献1に開示されたフィードバック型能動騒音制御装置が知られている。特許文献1に開示されたフィードバック型能動騒音制御装置は、二次音の放射により騒音と干渉させて騒音を低減するフィードバック型能動騒音制御装置において、騒音源を包囲し消音すべき騒音の波長に比べて断面寸法が十分小さい一次元のダクトと、該ダクトに設けられ二次音を放射する二次音放射スピーカと、二次音放射スピーカよりも騒音源から遠い位置に設置され二次音放射スピーカから放射される二次音と騒音が干渉して生成される合成波の音圧を検知する誤差検知手段と、該誤差検知手段が検知した音圧に電気的な信号処理を施して二次音用の信号を生成して該二次音放射スピーカに出力する二次音生成フィルタを有し、該二次音生成フィルタは、二次音放射スピーカの入力信号から誤差検知手段の出力信号に至る電気−音響周波数応答の所定の周波数範囲における最小位相特性の逆特性に基づいて誤差検知手段から出力される電気信号に対して信号処理を行うとともに高域周波数成分を低減させることを特徴としている。 As a conventional technique related to the vibration suppression device, for example, a feedback type active noise control device disclosed in Patent Document 1 is known. A feedback type active noise control device disclosed in Patent Document 1 is a feedback type active noise control device that reduces noise by interfering with noise by radiating a secondary sound. A one-dimensional duct with a sufficiently small cross-sectional dimension, a secondary sound emission speaker provided in the duct for emitting a secondary sound, and a secondary sound emission installed at a position farther from a noise source than the secondary sound emission speaker Error detecting means for detecting the sound pressure of a synthetic wave generated by the interference of the secondary sound emitted from the speaker and the noise, and the secondary pressure by performing electrical signal processing on the sound pressure detected by the error detecting means. A secondary sound generation filter for generating a sound signal and outputting it to the secondary sound emission speaker, wherein the secondary sound generation filter converts an input signal of the secondary sound emission speaker into an output signal of the error detection means. The electric signal output from the error detecting means is subjected to signal processing based on the inverse characteristic of the minimum phase characteristic in a predetermined frequency range of the electric-acoustic frequency response to be reached, and the high frequency component is reduced. ..
また、特許文献2に開示されたアクティブ消音装置も知られている。特許文献2に開示されたアクティブ消音装置は、入力手段である一個または複数個の騒音検出手段と、検出騒音の入力信号の中から特定周波数の信号を選択通過させ、通過した信号を逆位相に変換し、増幅する制御部と、出力手段である一個または複数個のスピーカとを具備するアクティブ消音装置において、該制御部における位相変換率および増幅率を個別にも同時にも調節可能としたことを特徴としている。 In addition, the active silencer disclosed in Patent Document 2 is also known. The active silencer disclosed in Patent Document 2 selectively passes a signal having a specific frequency from one or a plurality of noise detection means which are input means and an input signal of detected noise, and makes the passed signal have an opposite phase. In an active silencer including a control unit for converting and amplifying and one or a plurality of speakers as output means, the phase conversion rate and the amplification rate in the control unit can be adjusted individually or simultaneously. It has a feature.
ところで、近年、都市部における住宅の密集化・集合化等により、生活環境の場において騒音防止が重要な問題となっている。このため、騒音防止の手段として、種々の遮音パネルが用いられているが、満足できる遮音性能は得られていないというのが現状である。
例えば、中間に空気層を有する2重構造の壁やガラス窓(二重窓)が軽量で遮音性も比較的良好であるとして使用されている。ここで、壁に窓が取り付けられた場合、窓の遮音性能が比較的低いことから壁全体として見た場合の遮音性能は窓の遮音性能で決まる場合が多いことに留意しておく必要がある。
By the way, in recent years, noise prevention has become an important issue in the environment of living environment due to the concentration and aggregation of houses in urban areas. For this reason, various sound insulation panels have been used as a means for preventing noise, but at present the satisfactory sound insulation performance is not obtained.
For example, a double-structured wall having an air layer in the middle or a glass window (double window) is used because it is lightweight and has relatively good sound insulation. It should be noted here that when a window is attached to a wall, the sound insulation performance of the window as a whole is often determined by the sound insulation performance of the window because the sound insulation performance of the window is relatively low. ..
多重窓は一般に空気層を介して2枚以上の窓ガラスを配置した窓であり、比較的高い遮音性能を有する。二重窓は多重窓のうち、板ガラスを2枚とした場合の例である。住宅用窓の分野では、遮音を含め断熱、結露防止など多様な要望に応えることのできる窓とするために、一重窓を後から二重化する製品なども市場に出回っている。二重窓の遮音性能の高さはガラスを一定の厚みを持った空気層で挟んだ構造による。この原理は建築における遮音壁の遮音原理としてよく知られた原理と共通する原理である。 The multiple window is generally a window in which two or more window glasses are arranged through an air layer, and has relatively high sound insulation performance. The double-glazed window is an example in the case of using two sheet glasses among the multi-glazed windows. In the field of residential windows, products that double the single window afterwards are on the market in order to meet various demands such as heat insulation including sound insulation and prevention of dew condensation. The high sound insulation performance of double glazing is due to the structure in which glass is sandwiched between air layers with a certain thickness. This principle is common to the well-known principle of sound insulation of sound insulation walls in architecture.
ここで、二重窓の窓断面構成を考慮した共鳴透過周波数f0(Hz)は、以下に示す式で表される。二重窓の特徴は、2枚分の重いガラスで一重窓を構成するよりも二重化した方が、共鳴透過周波数よりも高い周波数帯域で遮音性能が高くなることである。
m:ガラス1枚の面密度(kg/m2)
d:空気層の厚さ(m)
ρ:空気の密度(kg/m3)
c:空気の音速(m/s)
Here, the resonance transmission frequency f 0 (Hz) in consideration of the window cross-sectional structure of the double window is expressed by the following formula. The characteristic of the double window is that the double window has a higher sound insulation performance in a frequency band higher than the resonance transmission frequency, rather than the double window having a single window.
m: areal density of one piece of glass (kg/m 2 )
d: Air layer thickness (m)
ρ: Air density (kg/m3)
c: Sound velocity of air (m/s)
ところで二重窓の遮音性能に関しては、上記共鳴透過周波数f0の近傍において、二枚のガラスと空気層の空気バネによる共鳴により低下することが知られている。そのため、共鳴透過周波数を実用的な観点から重要でない低音域に下げることが行われる場合もある。共鳴透過周波数の低下は例えば空気層の厚さを厚くすることにより行う。 By the way, it is known that the sound insulation performance of the double window is lowered in the vicinity of the resonance transmission frequency f 0 due to the resonance caused by the air spring of the two sheets of glass and the air layer. Therefore, the resonance transmission frequency may be lowered to a bass range that is not important from a practical point of view. The resonance transmission frequency is lowered by increasing the thickness of the air layer, for example.
例えば、JISで規定される遮音性能の下限値は125Hz帯域なので、共鳴透過周波数をこの周波数帯域よりも低く設計することが考えられる。一例として6mm厚のフロートガラスを用いた場合、必要な空気層厚さは70mm程度となる。交通騒音や都市雑音に含まれる63Hz帯域の音に対応するためには、設計上300mmもの厚さの空気層が要求される。空気層の厚さがここまで厚くなると、6mm厚程度のフロートガラスでは実際上二重窓を実現することができない。また、空気層を厚くするという手段に対しては建築上の制約が大きくなることも想定される。すなわち、共鳴透過周波数を下げるという手法を用いて共鳴透過周波数に起因する振動の影響を抑制することには限界があり、共鳴透過周波数の影響を抑制する新たな方法が求められている。 For example, since the lower limit of the sound insulation performance specified by JIS is the 125 Hz band, it is conceivable to design the resonance transmission frequency lower than this frequency band. As an example, when a float glass having a thickness of 6 mm is used, the required air layer thickness is about 70 mm. An air layer having a thickness of 300 mm is required by design in order to deal with the 63 Hz band sound included in traffic noise and city noise. When the thickness of the air layer is so thick, it is practically impossible to realize a double window with a float glass having a thickness of about 6 mm. In addition, it is expected that there will be greater architectural constraints on the means of thickening the air layer. That is, there is a limit to suppressing the influence of vibration caused by the resonance transmission frequency by using the method of lowering the resonance transmission frequency, and a new method for suppressing the influence of the resonance transmission frequency is required.
なお、上記では二重窓を例示して窓の遮音について説明したが、単板ガラスを用いた一重窓についても同様の事情が存在する。すなわち、単板ガラスにおいては空気層による共振はないが、板振動による共振が発生する。この板振動による共振も同様に遮音性能の低下を招くため、共鳴透過周波数の影響を抑制する新たな方法があれば、二重ガラスの場合と同様に共鳴の抑制による遮音性能の向上が可能である。 In addition, although the double window was illustrated and the sound insulation of the window was demonstrated above, the same circumstance exists also about the single window using single plate glass. That is, in the single plate glass, resonance does not occur due to the air layer, but resonance occurs due to plate vibration. Resonance due to this plate vibration also causes a decrease in sound insulation performance.Therefore, if there is a new method of suppressing the effect of the resonance transmission frequency, it is possible to improve sound insulation performance by suppressing resonance as in the case of double glass. is there.
この点、特許文献1に係るフィードバック型能動騒音制御装置も、特許文献2に係るアクティブ消音装置も共鳴透過周波数の影響を抑制する新たな方法を提示するものではない。例えば特許文献1に係るフィードバック型能動騒音制御装置は、いわゆる古典フィードバック制御のスミス法を用いるものである。実績のある方法ではあるが、二次音生成フィルタ以外に遅延の補償器回路を設計する必要がある。特許文献1では最小位相について言及しているが、特許文献1は制御フィルタを用いて伝達系の逆振幅特性を発現させることは想定していない。さらに、特許文献1に係るフィードバック型能動騒音制御装置では制御対象系の出力が小さい周波数帯域で大きな制御外力がかかる構造となり、制御対象以外の騒音やノイズに弱いという問題がある。 In this respect, neither the feedback type active noise control device according to Patent Document 1 nor the active silencer according to Patent Document 2 presents a new method for suppressing the influence of the resonance transmission frequency. For example, the feedback type active noise control device according to Patent Document 1 uses the Smith method of so-called classical feedback control. Although it is a proven method, it is necessary to design a delay compensator circuit in addition to the secondary sound generation filter. Although Patent Document 1 refers to the minimum phase, Patent Document 1 does not assume that a control filter is used to develop the inverse amplitude characteristic of the transmission system. Further, the feedback type active noise control device according to Patent Document 1 has a structure in which a large external control force is applied in a frequency band where the output of the controlled system is small, and there is a problem that it is weak against noise and noise other than the controlled system.
さらに、フィードバック制御ではループの位相余裕の低下による不安定化に留意する必要がある。すなわち、位相余裕が低下すると特定の周波数で発振等の問題を引き起こす可能性がある。そのため、フィードバックループ系に位相補償回路を配置することが一般的に行われている。上述のように特許文献1に係るフィードバック型能動騒音制御装置でも位相補償回路が必要とされる。しかしながら、制御系に位相補償回路を設けること自体煩雑である上、位相補償回路は設計にも手間がかかり、制御系のパラメータが変化した場合は基本的に再度設計し直す必要がある。従って、位相補償回路がなくとも安定して動作することが可能であればなお好ましい。 Furthermore, in feedback control, it is necessary to pay attention to destabilization due to a decrease in the phase margin of the loop. That is, if the phase margin is reduced, problems such as oscillation at a specific frequency may occur. Therefore, a phase compensation circuit is generally arranged in the feedback loop system. As described above, the feedback type active noise control device according to Patent Document 1 also requires the phase compensation circuit. However, the provision of the phase compensation circuit in the control system itself is complicated, and the phase compensation circuit is also troublesome to design, and when the parameters of the control system change, it is basically necessary to redesign. Therefore, it is even more preferable if stable operation is possible without a phase compensation circuit.
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、対象物の共鳴透過による振動を安定して効果的に抑制する制御系を容易に構築可能な振動抑制装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a vibration suppressing device capable of easily constructing a control system that stably and effectively suppresses vibration of a target object due to resonance transmission. And
上記目的を達成するために、第1の態様の振動抑制装置は、共振する制御対象の振動を検出し、振動信号を出力するセンサと、入力された信号に応じて前記制御対象を加振する加振器と、前記センサから入力された前記振動信号をフィルタ処理した信号を出力する信号処理部と、前記信号処理部から出力された前記信号を増幅して前記加振器に入力するアンプと、を含む振動抑制装置であって、前記信号処理部は、前記センサ、前記加振器、および前記信号処理部を含む系の伝達関数から最小位相成分を除去した残りの成分であるオールパス成分の逆特性と、振動を抑制する対象の対象周波数帯域であって、前記制御対象の共振周波数を含んだ対象周波数帯域との積に基づいて定めたフィルタ特性により前記フィルタ処理を行なうものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the vibration suppressing device of the first aspect detects the vibration of a resonating controlled object and vibrates the controlled object according to an input signal and a sensor that outputs a vibration signal. A vibration exciter, a signal processing unit that outputs a signal obtained by filtering the vibration signal input from the sensor, and an amplifier that amplifies the signal output from the signal processing unit and inputs the signal to the vibration exciter. In the vibration suppressing device, the signal processing unit includes an all-pass component that is the remaining component obtained by removing the minimum phase component from the transfer function of the system including the sensor, the vibrator, and the signal processing unit. The filtering process is performed according to a filter characteristic determined based on a product of an inverse characteristic and a target frequency band of which vibration is to be suppressed, the target frequency band including the resonance frequency of the control target.
第1の態様の振動抑制装置では、共振する制御対象の振動を検出し、振動信号を出力するセンサと、入力された信号に応じて制御対象を加振する加振器と、センサから入力された振動信号をフィルタ処理した信号を出力する信号処理部と、信号処理部から出力された信号を増幅して加振器に入力するアンプと、を含む振動抑制装置において、信号処理部が、センサ、加振器、および信号処理部を含む系の伝達関数から最小位相成分を除去した残りの成分であるオールパス成分の逆特性と、振動を抑制する対象の対象周波数帯域であって、制御対象の共振周波数を含んだ対象周波数帯域との積に基づいて定めたフィルタ特性によりフィルタ処理を行なう。これにより、対象物の共鳴透過による振動を安定して効果的に抑制する制御系を容易に構築可能な振動抑制装置を提供することが可能となる。 In the vibration suppressing device of the first aspect, a sensor that detects the vibration of the resonating control target and outputs a vibration signal, a shaker that excites the control target according to the input signal, and a sensor that inputs the vibration signal. In a vibration suppressing device including a signal processing unit that outputs a signal obtained by filtering the vibration signal, and an amplifier that amplifies the signal output from the signal processing unit and inputs the signal to a vibration exciter, the signal processing unit includes a sensor , The exciter, and the inverse characteristic of the all-pass component that is the remaining component obtained by removing the minimum phase component from the transfer function of the system that includes the signal processing unit, and the target frequency band for which vibration is suppressed, Filtering is performed with the filter characteristic determined based on the product of the target frequency band including the resonance frequency. As a result, it is possible to provide a vibration suppressing device that can easily construct a control system that stably and effectively suppresses the vibration of the object due to resonance transmission.
第2の態様の振動抑制装置は、第1の態様の振動抑制装置において、前記伝達関数は、前記アンプから前記加振器、および前記センサを介して前記信号処理部のフィルタ処理までの伝達特性を表す関数であるものである。 A vibration suppressor of a second aspect is the vibration suppressor of the first aspect, wherein the transfer function is a transfer characteristic from the amplifier to the vibrator and the sensor to a filter process of the signal processor. Is a function that represents.
第2の態様の振動抑制装置では、伝達関数が、アンプから加振器、およびセンサを介して信号処理部のフィルタ処理までの伝達特性を表す関数となっている。これにより、フィルタの設計がより容易となる。 In the vibration suppressing device of the second aspect, the transfer function is a function that represents the transfer characteristic from the amplifier to the vibration exciter and the sensor to the filter processing of the signal processing unit. This makes the filter design easier.
第3の態様の振動抑制装置は、第1の態様または第2の態様の振動抑制装置において、前記センサは、前記制御対象の振動を直接検出する振動センサ、または前記制御対象に接している空気の振動を検出することにより前記制御対象の振動を間接的に検出するマイクロホンであるものである。 A vibration suppressing device according to a third aspect is the vibration suppressing device according to the first or second aspect, wherein the sensor is a vibration sensor that directly detects vibration of the control target, or air in contact with the control target. The microphone is a microphone that indirectly detects the vibration of the controlled object by detecting the vibration.
第3の態様の振動抑制装置では、センサが、制御対象の振動を直接検出する振動センサ、または制御対象に接している空気の振動を検出することにより制御対象の振動を間接的に検出するマイクロホンであるものである。これにより、制御対象に応じた適切な振動センサの選択が可能となる。 In the vibration suppression device of the third aspect, the sensor directly detects the vibration of the control target, or the microphone that indirectly detects the vibration of the control target by detecting the vibration of air in contact with the control target. Is what is. Accordingly, it is possible to select an appropriate vibration sensor according to the control target.
第4の態様の振動抑制装置は、第1の態様から第3の態様のいずれかの振動抑制装置において、前記制御対象は窓部に配置された1枚のガラス板、または各々の間に空気層を挟んで窓部に配置された二重のガラス板であるものである。 A vibration suppressor of a fourth aspect is the vibration suppressor according to any one of the first to third aspects, wherein the control target is one glass plate arranged in a window or air between the glass plates. It is a double glass plate arranged in the window with the layers sandwiched therebetween.
第4の態様の振動抑制装置では、制御対象が窓部に配置された1枚のガラス板、または各々の間に空気層を挟んで窓部に配置された二重のガラス板となっている。これにより、さまざまな形態の窓部について、共鳴透過による振動を安定して効果的に抑制する制御系を容易に構築可能な振動抑制装置を提供することが可能となる。 In the vibration suppressing device according to the fourth aspect, the controlled object is one glass plate arranged in the window part or a double glass plate arranged in the window part with an air layer sandwiched between the glass plates. .. This makes it possible to provide a vibration suppressing device that can easily construct a control system that stably and effectively suppresses vibrations due to resonance transmission in window portions of various forms.
第5の態様の振動抑制装置は、第1の態様から第4の態様のいずれかの振動抑制装置において、前記対象周波数帯域は、異なる共振周波数帯域を各々含んだ複数の周波数帯域であり、前記フィルタ特性は、前記オールパス成分の逆特性と前記複数の周波数帯域の各々との積を加算して定められているものである。 A vibration suppressor according to a fifth aspect is the vibration suppressor according to any one of the first to fourth aspects, wherein the target frequency band is a plurality of frequency bands each including a different resonance frequency band, The filter characteristic is defined by adding the products of the inverse characteristic of the all-pass component and each of the plurality of frequency bands.
第5の態様の振動抑制装置では、対象周波数帯域が、異なる共振周波数帯域を各々含んだ複数の周波数帯域であり、フィルタ特性は、オールパス成分の逆特性と複数の周波数帯域の各々との積を加算して定められている。これにより、制御対象が複数の共振周波数を含んでいる場合に各々の共振周波数に起因する振動の抑制を効率的に行うことができる。 In the vibration suppression device of the fifth aspect, the target frequency band is a plurality of frequency bands each including a different resonance frequency band, and the filter characteristic is the product of the inverse characteristic of the all-pass component and each of the plurality of frequency bands. It is determined by adding. Accordingly, when the controlled object includes a plurality of resonance frequencies, it is possible to efficiently suppress the vibration caused by each resonance frequency.
第6の態様の振動抑制装置は、第1の態様から第5の態様のいずれかの振動抑制装置において、前記センサと前記加振器とを前記制御対象の対応する位置に配置したものである。 A vibration suppressing device of a sixth aspect is the vibration suppressing device according to any one of the first to fifth aspects, in which the sensor and the vibrator are arranged at corresponding positions of the control target. ..
第6の態様の振動抑制装置では、センサと加振器とが制御対象の対応する位置に配置されている。これにより、センサによる振動信号を制御信号とした加振器の帰還制御を効率よく行うことが可能となる。 In the vibration suppressing device of the sixth aspect, the sensor and the vibrator are arranged at the corresponding positions of the controlled object. As a result, it becomes possible to efficiently perform feedback control of the vibration exciter using the vibration signal from the sensor as a control signal.
第7の態様の振動抑制装置は、第6の態様の振動抑制装置において、前記制御対象が窓部に配置された1枚のガラス板の場合、前記センサを前記ガラス板の一方の面側に配置し、前記加振器を前記ガラス板の他方の面の前記センサと対応する位置に取り付け、前記制御対象が各々の間に空気層を挟んで窓部に配置された二重のガラス板である場合、前記センサを前記二重のガラス板の一方のガラス板の一方の面側に配置し、前記加振器を前記一方のガラス板の他方の面の前記センサと対応する位置に取り付けたものである。 A vibration suppressor of a seventh aspect is the vibration suppressor of the sixth aspect, in the case where the controlled object is one glass plate arranged in a window, the sensor is provided on one surface side of the glass plate. It arranges, the said shaker is attached to the position corresponding to the said sensor of the other surface of the said glass plate, The said control object is a double glass plate arrange|positioned in the window part with the air layer sandwiched between each. In one case, the sensor is arranged on one surface side of one glass plate of the double glass plate, and the vibrator is attached to a position corresponding to the sensor on the other surface of the one glass plate. It is a thing.
第7の態様の振動抑制装置では、制御対象が窓部に配置された1枚のガラス板の場合、センサをガラス板の一方の面側に配置し、加振器をガラス板の他方の面のセンサと対応する位置に取り付け、制御対象が各々の間に空気層を挟んで窓部に配置された二重のガラス板である場合、センサを二重のガラス板の一方のガラス板の一方の面側に配置し、加振器を一方のガラス板の他方の面のセンサと対応する位置に取り付ける。これにより、センサによる振動信号を制御信号とした加振器の帰還制御を効率よく行うことが可能となる。 In the vibration suppressing device of the seventh aspect, when the controlled object is one glass plate arranged in the window portion, the sensor is arranged on one surface side of the glass plate and the vibrator is arranged on the other surface of the glass plate. When the control target is a double glass plate placed in the window with an air layer sandwiched between them, the sensor is attached to one of the two glass plates. On one side of the glass plate, and the vibration exciter is attached to the other side of the one glass plate at a position corresponding to the sensor. As a result, it becomes possible to efficiently perform feedback control of the vibration exciter using the vibration signal from the sensor as a control signal.
本開示によれば、対象物の共鳴透過による振動を安定して効果的に抑制する制御系を容易に構築可能な振動抑制装置を提供することが可能となる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a vibration suppressing device capable of easily constructing a control system that stably and effectively suppresses vibration of a target object due to resonance transmission.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。以下では、振動抑制装置の制御対象として窓部を例示し、本発明に係る振動抑制装置を窓部の振動を抑制する振動抑制装置に適用した形態を例示して説明する。また、以下の説明において「遮音する」ことは、「振動を抑制する」ことと等価である。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, a window is exemplified as a control target of the vibration suppressing device, and a mode in which the vibration suppressing device according to the present invention is applied to the vibration suppressing device suppressing the vibration of the window will be described as an example. Further, in the following description, “insulating” is equivalent to “suppressing vibration”.
本実施の形態に係る振動抑制装置は、窓部を構成する窓ガラスにおける共鳴透過によって発生する遮音欠損を解消することを目的とし、電気音響機器を用いたアクティブ遮音技術を採用している。より具体的には板ガラスに加振器を、板ガラスまたは板ガラスの近傍の空気層に振動センサを配置し、該振動センサからの信号に基づいた負帰還制御によって遮音欠損の起こる周波数帯域の振動を抑制する制御を行うことで遮音欠損を抑制する。その際、窓部の遮音性能が低い共鳴透過周波数および共鳴透過周波数の周辺帯域を制御対象帯域として制御フィルタで限定し、遅延の逆特性を有するフィルタを構成して最小位相化(遅れ補償)処理を行う。そのため、本実施の形態に係る振動抑制装置では位相補償用のフィルタを必要としない。なお、本実施の形態では、制御フィルタの一例としてバンドパスフィルタ(BPF)を用いている。 The vibration suppression device according to the present embodiment employs active sound insulation technology using electroacoustic equipment for the purpose of eliminating a sound insulation defect caused by resonance transmission in a window glass forming a window portion. More specifically, a vibration exciter is arranged on the plate glass, and a vibration sensor is arranged on the plate glass or in the air layer near the plate glass, and the negative feedback control based on the signal from the vibration sensor suppresses the vibration in the frequency band where the sound insulation defect occurs. The sound insulation defect is suppressed by performing the control. At that time, the resonance transmission frequency with low sound insulation performance of the window and the peripheral band of the resonance transmission frequency are limited by the control filter as the control target band, and a filter having an inverse characteristic of delay is configured to minimize the phase (delay compensation). I do. Therefore, the vibration suppressing device according to the present embodiment does not require a filter for phase compensation. In this embodiment, a bandpass filter (BPF) is used as an example of the control filter.
[第1の実施の形態]
図1から図3を参照して、本実施の形態に係る振動抑制装置10について説明する。図1(a)に示すように、振動抑制装置10は、振動センサ12、信号処理装置14、増幅器16、および加振器18を含んで構成されている。図1(b)は振動抑制装置10が配置されるガラス窓60を示しており、該ガラス窓60は窓枠54−1と54−2との間に配置された板ガラス50−1、50−2(以下、総称する場合は「板ガラス50」)を備えている。そして、板ガラス50−1と50−2との間には空気層52が介在している。
[First Embodiment]
A vibration suppressing device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. As shown in FIG. 1A, the vibration suppressing device 10 includes a vibration sensor 12, a signal processing device 14, an amplifier 16, and a vibration exciter 18. FIG. 1B shows a glass window 60 in which the vibration suppressing device 10 is arranged, and the glass window 60 is a plate glass 50-1, 50- arranged between the window frames 54-1 and 54-2. 2 (hereinafter, collectively referred to as “plate glass 50”). An air layer 52 is interposed between the plate glasses 50-1 and 50-2.
振動センサ12は、板ガラス50−1の一方の面側(図1(a)では空気層52側を例示している)に配置され、ガラス窓60の振動を検出する。振動センサ12は板ガラス50−1に接触させて配置してもよいし、板ガラス50−1から離間させて配置させてもよい。板ガラス50−1と接触させて配置した場合にはガラス窓60の振動として直接板ガラス50−1の振動を検出し、離間させて配置した場合には空気層52を介してガラス窓60の振動を検出する。なお、図1(a)では振動センサ12を板ガラス50−1の面に配置する形態を例示しているが、板ガラス50−2の面に配置させてもよい。また、振動センサ12は、空気層52側ではなく空気層52の反対側に配置させてもよい。振動センサ12を配置させる板ガラス50−1の面上の位置は特に限定されないが、板ガラス50−1の中央部がより好ましい。 The vibration sensor 12 is arranged on one surface side of the plate glass 50-1 (the air layer 52 side is illustrated in FIG. 1A) and detects the vibration of the glass window 60. The vibration sensor 12 may be arranged in contact with the plate glass 50-1, or may be arranged apart from the plate glass 50-1. When the glass window 60 is placed in contact with the glass sheet 50-1, the vibration of the glass sheet 60-1 is directly detected as the vibration of the glass window 60, and when the glass window 60 is placed apart, the vibration of the glass window 60 is transmitted through the air layer 52. To detect. Although the vibration sensor 12 is arranged on the surface of the plate glass 50-1 in FIG. 1A, it may be arranged on the surface of the plate glass 50-2. Further, the vibration sensor 12 may be arranged not on the air layer 52 side but on the opposite side of the air layer 52. The position of the vibration sensor 12 on the surface of the plate glass 50-1 is not particularly limited, but the central portion of the plate glass 50-1 is more preferable.
振動センサ12としては、特に限定されず、例えば電磁アクチュエータ、圧電センサ、超磁歪素子等を用いることができる。振動センサ12を板ガラス50に接触させて配置した場合には板ガラス50の振動データが取得され、板ガラス50から離間させ空気層52に配置した場合には空気層52の音圧データが取得される。また、空気層52に配置する場合には振動センサ12としてマイクロホンを用いることもできる。振動センサ12の出力(本実施の形態では振動データまたは音圧データ、以下、「センサ出力Ss」)は信号処理装置14に出力され、振動抑制装置10における制御信号となる。 The vibration sensor 12 is not particularly limited and, for example, an electromagnetic actuator, a piezoelectric sensor, a giant magnetostrictive element or the like can be used. When the vibration sensor 12 is arranged in contact with the plate glass 50, the vibration data of the plate glass 50 is acquired, and when the vibration sensor 12 is arranged apart from the plate glass 50 in the air layer 52, the sound pressure data of the air layer 52 is acquired. In addition, a microphone can be used as the vibration sensor 12 when the microphone is arranged in the air layer 52. The output of the vibration sensor 12 (vibration data or sound pressure data in the present embodiment, hereinafter, “sensor output Ss”) is output to the signal processing device 14 and becomes a control signal in the vibration suppressing device 10.
信号処理装置14は、センサ出力Ssに対して予め定められた信号処理を行い、増幅器16に出力する。信号処理装置14で実行される信号処理は、主としてセンサ出力Ssに対するフィルタ処理である。信号処理装置14には、後述する制御フィルタHの特性を記憶するROM等の記憶部が含まれる場合もある。信号処理装置14における本フィルタ処理によって、加振器18を駆動するために最適化された信号が生成される。本実施の形態に係るフィルタ処理の詳細については後述する。 The signal processing device 14 performs predetermined signal processing on the sensor output Ss and outputs it to the amplifier 16. The signal processing executed by the signal processing device 14 is mainly filter processing for the sensor output Ss. The signal processing device 14 may include a storage unit such as a ROM that stores the characteristics of the control filter H described later. This filtering process in the signal processing device 14 produces a signal optimized for driving the shaker 18. Details of the filter processing according to this embodiment will be described later.
増幅器16は、信号処理装置14から受けた信号を増幅し、加振器18を駆動するのに適した信号(以下、「駆動信号Sd」)を生成する。すなわち、増幅器16は信号処理装置14からの信号に対し、加振器18の駆動に必要とされる振幅、駆動能力等を付与する。 The amplifier 16 amplifies the signal received from the signal processing device 14 and generates a signal suitable for driving the vibration exciter 18 (hereinafter, “driving signal Sd”). That is, the amplifier 16 gives the signal from the signal processing device 14 the amplitude, driving capability, etc. required for driving the vibrator 18.
加振器18は、駆動信号Sdに応じて板ガラス50−1に振動を加える部位である。加振器18から板ガラス50−1に加えられる振動はセンサ出力Ssが信号処理装置14によってフィルタ処理された信号であり、意図せず発生した板ガラス50−1の振動を効果的に抑制することができる。本実施の形態では、加振器18の形態として特に限定されず、例えばアクチュエータを用いることができる。 The shaker 18 is a portion that applies vibration to the plate glass 50-1 according to the drive signal Sd. The vibration applied from the shaker 18 to the glass sheet 50-1 is a signal obtained by filtering the sensor output Ss by the signal processing device 14, and the vibration of the glass sheet 50-1 that is unintentionally generated can be effectively suppressed. it can. In the present embodiment, the form of the vibrator 18 is not particularly limited, and for example, an actuator can be used.
本実施の形態では振動センサ12および加振器18を設置する相対的な位置関係について特に制限はないが、例えば板ガラス50の面上に振動センサ12および加振器18を配置する場合には、互いに板ガラス50の上で対応する位置、すなわち、板ガラス50の表裏で同じ位置に配置するのがより好ましい。このように配置することにより、振動センサ12による振動信号を制御信号とした加振器18の帰還制御を効率よく行うことが可能となる。 In the present embodiment, there is no particular limitation on the relative positional relationship where the vibration sensor 12 and the vibration exciter 18 are installed. However, for example, when the vibration sensor 12 and the vibration exciter 18 are arranged on the surface of the plate glass 50, It is more preferable that they are arranged at corresponding positions on the plate glass 50, that is, at the same positions on the front and back of the plate glass 50. By arranging in this way, it becomes possible to efficiently perform feedback control of the vibrator 18 using the vibration signal from the vibration sensor 12 as a control signal.
以上のように構成された振動抑制装置10は以下のように動作する。すなわち、本実施の形態では、板ガラス50または空気層52における共鳴を振動センサ12で検出したセンサ出力(制御出力)を制御対象とするとともに、該制御出力を再度振動センサ12に入力させるフィードバック(帰還)制御が実行される。振動センサ12で取得されたセンサ出力Ssの信号に対し信号処理装置14によって制御フィルタHの特性を付与した後、増幅器16(アンプ)でゲイン(利得)等を調整して加振器18へ入力する。つまり、板ガラス50−1のガラス面での振動が抑制されるように制御フィルタHの伝達関数が作成される。 The vibration suppressing device 10 configured as described above operates as follows. That is, in the present embodiment, the sensor output (control output) obtained by detecting the resonance in the plate glass 50 or the air layer 52 by the vibration sensor 12 is set as the control target, and the feedback (feedback) for inputting the control output to the vibration sensor 12 again. ) Control is executed. After the characteristics of the control filter H are added to the signal of the sensor output Ss acquired by the vibration sensor 12 by the signal processing device 14, the gain (gain) is adjusted by the amplifier 16 (amplifier) and input to the vibration exciter 18. To do. That is, the transfer function of the control filter H is created so that the vibration on the glass surface of the plate glass 50-1 is suppressed.
次に本実施の形態に係る制御フィルタHの導出方法について説明する。 Next, a method of deriving the control filter H according to the present embodiment will be described.
本実施の形態に係る振動抑制装置の帰還制御モデルを図2に示すモデルに設定し、伝達関数G、Hを以下のように定義する。
G:アンプから加振器、振動センサを介して信号処理装置に至るまでの伝達関数
H:制御フィルタの伝達関数
a:アンプの利得
このとき、負帰還制御しない状態での伝達関数Gは、負帰還制御を行うことにより以下に示す(式1)で表される。
G/(1+a・G・H) ・・・ (式1)
ただし、記号「・」は積を意味する。
(式1)において、aを大きく設定することにより制御系の伝達率が下がり振動が抑制される。ただし、G・Hが−1となる周波数ではaを大きくとると逆に伝達率が増大する。従って、アンプの利得aの大きさは適切に設定する必要がある。
The feedback control model of the vibration suppressing device according to the present embodiment is set to the model shown in FIG. 2, and the transfer functions G and H are defined as follows.
G: Transfer function from amplifier to exciter and vibration sensor to signal processor
H: Transfer function of control filter a: Gain of amplifier At this time, the transfer function G in the state where the negative feedback control is not performed is expressed by the following (Equation 1) by performing the negative feedback control.
G/(1+a・G・H) (Equation 1)
However, the symbol “·” means product.
In (Equation 1), when a is set to a large value, the transmissibility of the control system is reduced and vibration is suppressed. However, at a frequency where G·H is −1, when a is increased, the transmissibility increases conversely. Therefore, the magnitude of the gain a of the amplifier needs to be set appropriately.
以下、本実施の形態に係る制御フィルタHの導出方法について説明する。以下の説明で使用する各記号について、以下のように定義する。
G0:制御対象周波数での複素振幅
Flt:共鳴周波数を含んだ制御対象周波数帯域を選択するバンドパスフィルタの伝達関数
Fp:最小二乗法誤差抑制用フィルタの伝達関数
Go:伝達関数Gの最小位相成分
Gi:伝達関数Gのオールパス成分
結論として、制御フィルタHの伝達関数は以下に示す(式2)で与えられる。ただし、このHは近似値である。
H=Flt/(Gi・G0) ・・・ (式2)
以下(式2)の導出について説明する。
Hereinafter, a method of deriving the control filter H according to the present embodiment will be described. Each symbol used in the following description is defined as follows.
G0: Complex amplitude at control target frequency Flt: Transfer function of band pass filter that selects control target frequency band including resonance frequency Fp: Transfer function of least squares error suppression filter Go: Minimum phase component of transfer function G Gi: All-pass component of transfer function G In conclusion, the transfer function of the control filter H is given by the following (formula 2). However, this H is an approximate value.
H=Flt/(Gi·G0) (Equation 2)
The derivation of (Equation 2) will be described below.
まず、以下に示す(式3)によってG’を定義する。
G’=Flt・G ・・・ (式3)
次に、以下の(式4)に示すように、このG’を最小位相成分Goとオールパス成分Giに分解する。
G’=Go・Gi ・・・ (式4)
First, G'is defined by the following (formula 3).
G′=Flt·G (Equation 3)
Next, this G′ is decomposed into the minimum phase component Go and the all-pass component Gi, as shown in (Equation 4) below.
G′=Go·Gi (Equation 4)
次に、Goのピーク(制御対象)における複素振幅G0を用いてGoを正規化し、以下の(式5)に示すQを定義する。
Q=Go/G0 ・・・ (式5)
(式5)によって、ピーク周波数で振幅が1となる共鳴曲線Qが観測値Gから得られる。制御フィルタHは、下記(式6)に示すように、最小二乗法を用い、制御系の出力G・HがこのQに一致するようにして設計する。
Fp・G・H’=Q ・・・ (式6)
Next, Go is normalized using the complex amplitude G0 at the peak of Go (controlled object), and Q shown in (Equation 5) below is defined.
Q=Go/G0 (Equation 5)
From (Equation 5), a resonance curve Q having an amplitude of 1 at the peak frequency is obtained from the observed value G. The control filter H is designed by using the least squares method so that the output G·H of the control system coincides with this Q, as shown in (Equation 6) below.
Fp・G・H'=Q (Equation 6)
最後に、最小二乗法で利用したFpの特性を消去するため、
H=Fp・H’ ・・・ (式7)
として近似的な制御フィルタHが作成される。すなわち、(式7)を(式6)に代入して、G・H≒Qとなるから、これを途中(式3)、(式4)、(式6)を用いて、以下に示す(式8)のように変形し、(式2)が得られる。
H≒Q/G=Go/(G・G0)=(Flt・G)/(G・G0・Gi)
=Flt/(Gi・G0) ・・・ (式8)
すなわち、(式8)(=(式2))によって制御フィルタHが、用いた最小二乗法の精度内で近似的に得られる。(式8)の特徴は1/Giにあり、この1/Giが位相を適正化する働きをする。ここで、G0は制御対象周波数における最小位相成分Goの複素振幅であるので、その周波数ではQ=Go/G0=1となるため、aを大きく取ることで、制御伝達系の振幅が小さくなり制御が達成される。
Finally, in order to eliminate the characteristics of Fp used in the least squares method,
H=Fp·H' (Equation 7)
As a result, an approximate control filter H is created. That is, by substituting (Equation 7) into (Equation 6), G·H≈Q, and this is shown below using (Equation 3), (Equation 4), (Equation 6) below. By transforming as in Equation 8, Equation 2 is obtained.
H≒Q/G=Go/(G・G0)=(Flt・G)/(G・G0・Gi)
=Flt/(Gi·G0) (Equation 8)
That is, the control filter H is approximately obtained within the accuracy of the least squares method used by (Equation 8) (=(Equation 2)). The characteristic of (Equation 8) lies in 1/Gi, and this 1/Gi functions to optimize the phase. Here, since G0 is the complex amplitude of the minimum phase component Go at the frequency to be controlled, Q=Go/G0=1 at that frequency. Therefore, by increasing a, the amplitude of the control transfer system becomes smaller and the control becomes smaller. Is achieved.
ここで、本実施の形態に係る制御フィルタに関し補足する。共鳴系は理想的にはオールパス成分を持たないため、最小位相化のプロセスは不要である。しかしながら、実際の制御系は加振器18や振動センサ12の特性を含みオールパス成分を有する。特に、一般的な信号処理装置は遅延を有するためオールパス成分は遅延で構成される。遅延はフィードバック制御において制御フィルタの設計を困難にする主要因である。そこで本実施の形態では、制御対象とする周波数帯域をFltによって限定し、その帯域で遅延の逆特性を有するフィルタを作成している。 Here, a supplementary description will be given regarding the control filter according to the present embodiment. Since the resonance system ideally does not have an all-pass component, the process of minimizing the phase is unnecessary. However, the actual control system includes the characteristics of the vibrator 18 and the vibration sensor 12 and has an all-pass component. Particularly, since a general signal processing device has a delay, the all-pass component is composed of a delay. Delay is the main factor that complicates the design of control filters in feedback control. Therefore, in the present embodiment, the frequency band to be controlled is limited by Flt, and a filter having an inverse characteristic of delay in that band is created.
次に図3を参照して、本実施の形態に係る制御フィルタHの効果について説明する。図3は、ある共鳴特性を有するガラス窓60について測定した伝達関数GHの周波数特性の一例を示したものである。図3(a)は信号処理装置14で制御フィルタHを構成した場合の伝達関数GHの周波数特性を示し、図3(b)は信号処理装置14で制御フィルタHを構成しない場合の伝達関数GHの周波数特性を示しており、各々<1>は利得周波数特性、<2>は位相周波数特性を示している。すなわち図3の各々のグラフの横軸は周波数(単位はHz、図3では「frequency(H)」と表記)を示し、<1>の縦軸は利得(単位はdB、図3では「GH(dB)」と表記)を示し、<2>の縦軸は位相(単位はdeg(度)、図3では「angle(deg)」と表記)を示している。 Next, the effect of the control filter H according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows an example of frequency characteristics of the transfer function GH measured for the glass window 60 having a certain resonance characteristic. 3A shows the frequency characteristic of the transfer function GH when the control filter H is configured by the signal processing device 14, and FIG. 3B is the transfer function GH when the control filter H is not configured by the signal processing device 14. <1> shows a gain frequency characteristic, and <2> shows a phase frequency characteristic. That is, the horizontal axis of each graph in FIG. 3 represents frequency (unit is Hz, expressed as “frequency (H)” in FIG. 3), and the vertical axis of <1> is gain (unit is dB, in FIG. 3, “GH”). (DB)”, and the vertical axis of <2> indicates the phase (the unit is deg (degree), and is expressed as “angle (deg)” in FIG. 3 ).
図3(a)<1>、あるいは図3(b)<1>に示すように、本例におけるガラス窓60の共振周波数は約57Hzとなっている。図3(a)<2>と図3(b)<2>とを比較して明らかなように、出力GHが−1とならない範囲、すなわち位相が±180degに収まっている範囲は制御フィルタHを構成した本実施の形態の制御方法の方が広く、制御対象とできる周波数幅を広くすることができ、また制御効果を大きくできることがわかる。 As shown in FIG. 3A <1> or FIG. 3B <1>, the resonance frequency of the glass window 60 in this example is about 57 Hz. As is clear by comparing FIG. 3(a)<2> and FIG. 3(b)<2>, the range where the output GH does not become −1, that is, the range where the phase is within ±180 deg, is the control filter H. It can be seen that the control method of the present embodiment configured as described above is wider, the frequency width that can be controlled can be widened, and the control effect can be increased.
以上詳述したように、本実施の形態に係る振動抑制装置では、窓部の遮音性能が低い共鳴周波数の周辺帯域を制御対象帯域としてバンドパスフィルタ(BPF)で限定し、遅延の逆特性を有するフィルタを用いて最小位相化(遅れ補償)を行っている。このことにより、空気層を介した積層ガラスに対して窓部の遮音性能を高め、さらに遮音性能が低い共鳴周波数の周辺帯域のみにアクティブ消音の制御を行って、全体的に遮音性能を高めることが可能となっている。また、窓部の遮音性能が低い周波数帯域のみに制御出力をすることで、本実施の形態に係る制御出力は、遮音効果を高めたい帯域に対して最適化され、対象周波数域の遮音効果を高めることができる。さらに、アクティブ遮音を作用させない帯域では信号処理装置14から出力されないので、ノイズの影響を抑制することができる。 As described above in detail, in the vibration suppressing device according to the present embodiment, the bandpass filter (BPF) limits the peripheral band of the resonance frequency at which the sound insulation performance of the window portion is low as the control target band, and the inverse characteristic of the delay is obtained. The minimum phase (delay compensation) is performed by using the filter provided. As a result, the sound insulation performance of the window part is improved with respect to the laminated glass through the air layer, and the active sound deadening control is performed only in the peripheral band of the resonance frequency where the sound insulation performance is low, and the sound insulation performance is improved overall. Is possible. Further, by providing the control output only to the frequency band in which the sound insulation performance of the window portion is low, the control output according to the present embodiment is optimized for the band in which the sound insulation effect is desired to be enhanced, and the sound insulation effect in the target frequency range is reduced. Can be increased. Furthermore, since the signal processing device 14 does not output the signal in a band where active sound insulation is not applied, the influence of noise can be suppressed.
換言すると、本実施の形態に係る振動抑制装置では、制御フィルタHは振動センサの出力に対する周波数選択と位相の調整のみを行なっているので、共鳴周波数帯域に関わらず窓ガラスの振動を制御することができる。また、センサ出力のない周波数帯域、つまり振動が発生していない周波数帯域では制御信号が出力されないため、ノイズの発生を抑制することができる。さらに位相補償回路を必要としないので制御系の設計が容易であり、制御系のパラメータが変わった場合でも柔軟に安定した制御系を構築することができる。 In other words, in the vibration suppressing device according to the present embodiment, the control filter H only selects the frequency and adjusts the phase with respect to the output of the vibration sensor, and therefore controls the vibration of the window glass regardless of the resonance frequency band. You can Further, since the control signal is not output in the frequency band in which there is no sensor output, that is, in the frequency band in which vibration does not occur, the generation of noise can be suppressed. Furthermore, since a phase compensation circuit is not required, the control system can be designed easily, and a stable control system can be flexibly constructed even when the parameters of the control system change.
さらに、本実施の形態に係る振動抑制装置では、遮音性能が低い共鳴周波数の周辺帯域を制御対象帯域としてバンドパスフィルタで限定する構成を採用しているので、特に制御対象(本実施の形態では窓部)が複数の共鳴周波数を含んでいる場合に各々の共鳴周波数に起因する振動の抑制が行いやすい。 Further, in the vibration suppressing device according to the present embodiment, since the configuration in which the peripheral band of the resonance frequency with low sound insulation performance is limited by the bandpass filter as the control target band, the control target (in the present embodiment, When the window portion includes a plurality of resonance frequencies, it is easy to suppress the vibration caused by each resonance frequency.
なお、本実施の形態では多重窓の一例として二重窓を例示して説明したがこれに限られず、三重以上の多重窓にも同様に適用してもよい。 In the present embodiment, a double window has been described as an example of the multiple window, but the present invention is not limited to this, and the same may be applied to multiple windows of triple or more.
[第2の実施の形態]
図4を参照して、本実施の形態に係る振動抑制装置10Aについて説明する。振動抑制装置10Aは上記実施の形態に係る振動抑制装置10の制御対象を変えた形態である。すなわち振動抑制装置10Aの制御対象も窓部であるが、振動抑制装置10Aの制御対象は図4(b)に示すように、単一の板ガラス50が窓枠54−1と54−2との間に配置されたガラス窓62とされている。
[Second Embodiment]
The vibration suppressing device 10A according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The vibration suppression device 10A is a form in which the control target of the vibration suppression device 10 according to the above-described embodiment is changed. That is, although the control target of the vibration suppression device 10A is also the window portion, the control target of the vibration suppression device 10A is a single plate glass 50 of the window frames 54-1 and 54-2 as shown in FIG. 4B. It is a glass window 62 arranged between them.
図4(a)に示すように振動抑制装置10Aも振動抑制装置10と同様、振動センサ12、信号処理装置14、増幅器16、および加振器18を含んで構成されている。振動抑制装置10と同じ符号を付した構成は同様の機能を有するので、振動抑制装置10Aも振動センサ12で検出したセンサ出力を制御信号とし、該制御信号を信号処理装置14でフィルタ処理し、フィルタ処理後の信号から増幅器16により駆動信号を生成して該駆動信号により加振器18を駆動し、振動を加えて板ガラス50の振動を抑制している。 As shown in FIG. 4A, the vibration suppressing device 10</b>A also includes the vibration sensor 12, the signal processing device 14, the amplifier 16, and the vibration exciter 18, similarly to the vibration suppressing device 10. Since the configuration having the same reference numeral as the vibration suppression device 10 has the same function, the vibration suppression device 10A also uses the sensor output detected by the vibration sensor 12 as a control signal, and the control signal is filtered by the signal processing device 14, A drive signal is generated by the amplifier 16 from the signal after the filter processing, the vibrator 18 is driven by the drive signal, and vibration is applied to suppress the vibration of the plate glass 50.
その結果、本実施の形態に係る振動抑制装置10Aによって、制御対象としてのガラス窓が単一の板ガラス50の場合でも、対象物の共鳴透過による振動を安定して効果的に抑制する制御系を容易に構築可能な振動抑制装置を提供することができる。 As a result, by the vibration suppressing device 10A according to the present embodiment, a control system that stably and effectively suppresses the vibration due to the resonance transmission of the target even when the glass window as the control target is the single plate glass 50. It is possible to provide a vibration suppressing device that can be easily constructed.
10、10A 振動抑制装置
12 振動センサ
14 信号処理装置
16 増幅器
18 加振器
50、50−1、50−2 板ガラス
52 空気層
54−1、54−2 窓枠
60、62 ガラス窓
Sd 駆動信号
Ss センサ出力
10, 10A Vibration suppression device 12 Vibration sensor 14 Signal processing device 16 Amplifier 18 Vibrators 50, 50-1, 50-2 Plate glass 52 Air layers 54-1, 54-2 Window frame 60, 62 Glass window Sd Drive signal Ss Sensor output
Claims (7)
入力された信号に応じて前記制御対象を加振する加振器と、
前記センサから入力された前記振動信号をフィルタ処理した信号を出力する信号処理部と、
前記信号処理部から出力された前記信号を増幅して前記加振器に入力するアンプと、
を含む振動抑制装置であって、
前記信号処理部は、前記センサ、前記加振器、および前記信号処理部を含む系の伝達関数から最小位相成分を除去した残りの成分であるオールパス成分の逆特性と、振動を抑制する対象の対象周波数帯域であって、前記制御対象の共振周波数を含んだ対象周波数帯域との積に基づいて定めたフィルタ特性により前記フィルタ処理を行なう振動抑制装置。 A sensor that detects the vibration of the resonating controlled object and outputs a vibration signal,
An exciter that excites the controlled object according to an input signal,
A signal processing unit that outputs a signal obtained by filtering the vibration signal input from the sensor,
An amplifier that amplifies the signal output from the signal processing unit and inputs the signal to the vibrator.
A vibration suppressing device including:
The signal processing unit has an inverse characteristic of an all-pass component which is a remaining component obtained by removing a minimum phase component from a transfer function of a system including the sensor, the exciter, and the signal processing unit, and a target of suppressing vibration. A vibration suppressing device that performs the filtering process according to a filter characteristic determined based on a product of a target frequency band and a target frequency band including the resonance frequency of the control target.
請求項1に記載の振動抑制装置。 The vibration suppressing device according to claim 1, wherein the transfer function is a function representing a transfer characteristic from the amplifier to the filter processing of the signal processing unit via the exciter and the sensor.
請求項1または請求項2に記載の振動抑制装置。 The sensor is a vibration sensor that directly detects the vibration of the control target, or a microphone that indirectly detects the vibration of the control target by detecting the vibration of air in contact with the control target. The vibration suppressing device according to claim 2.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の振動抑制装置。 The control target is one glass plate arranged in the window part, or a double glass plate arranged in the window part with an air layer sandwiched between the glass plates. The vibration suppression device according to the item.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の振動抑制装置。 The target frequency band is a plurality of frequency bands each including a different resonance frequency band, the filter characteristic is determined by adding the product of the inverse characteristic of the all-pass component and each of the plurality of frequency bands. The vibration suppressing device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の振動抑制装置。 The vibration suppressing device according to any one of claims 1 to 5, wherein the sensor and the vibration exciter are arranged at corresponding positions of the controlled object.
前記制御対象が各々の間に空気層を挟んで窓部に配置された二重のガラス板である場合、前記センサを前記二重のガラス板の一方のガラス板の一方の面側に配置し、前記加振器を前記一方のガラス板の他方の面の前記センサと対応する位置に取り付けた
請求項6に記載の振動抑制装置。 When the control target is one glass plate arranged in the window, the sensor is arranged on one surface side of the glass plate, and the vibrator is associated with the sensor on the other surface of the glass plate. Attach it to the
When the controlled object is a double glass plate arranged in the window portion with an air layer sandwiched between them, the sensor is arranged on one surface side of one of the double glass plates. The vibration suppressor according to claim 6, wherein the vibration exciter is attached to a position corresponding to the sensor on the other surface of the one glass plate.
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JP2018221175A JP2020086157A (en) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | Vibration suppression device |
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JP2018221175A JP2020086157A (en) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | Vibration suppression device |
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ID=70907860
Family Applications (1)
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2018
- 2018-11-27 JP JP2018221175A patent/JP2020086157A/en active Pending
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