JP3293283B2 - 液圧駆動型スピーカ - Google Patents
液圧駆動型スピーカInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、重低音再生専用スピー
カとして提案された液圧駆動型スピーカに関し、特にそ
の周波数特性を改善した液圧駆動型スピーカに関するも
のである。
カとして提案された液圧駆動型スピーカに関し、特にそ
の周波数特性を改善した液圧駆動型スピーカに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】液圧駆動型スピーカとして、図６に示す
油圧サーボ方式のスピーカが提案されている。同図に示
す液圧駆動型スピーカは、音源となる振動板２が復動式
ピストン３のピストン棒３ａの先端に取り付けられてお
り、油圧シリンダ４内の前後のシリンダ室４ａ，４ｂへ
油を流入出させて復動式ピストン３を動かすことにより
振動板２を加振して音を発生させる。液圧シリンダ４内
への油の流入出はサーボ弁５によって制御される。この
サーボ弁５の駆動を制御するための制御装置６には、外
部からの音声入力信号とピストン棒３ａに取り付けられ
た加速度センサ７からの加速度信号が入力される。すな
わち、この液圧駆動型スピーカの制御系は、ピストン棒
３ａと共に変位する振動板２の加速度をスピーカの出力
として入力側にフィードバックすることで、目標入力に
忠実な音の再生を図っている。
油圧サーボ方式のスピーカが提案されている。同図に示
す液圧駆動型スピーカは、音源となる振動板２が復動式
ピストン３のピストン棒３ａの先端に取り付けられてお
り、油圧シリンダ４内の前後のシリンダ室４ａ，４ｂへ
油を流入出させて復動式ピストン３を動かすことにより
振動板２を加振して音を発生させる。液圧シリンダ４内
への油の流入出はサーボ弁５によって制御される。この
サーボ弁５の駆動を制御するための制御装置６には、外
部からの音声入力信号とピストン棒３ａに取り付けられ
た加速度センサ７からの加速度信号が入力される。すな
わち、この液圧駆動型スピーカの制御系は、ピストン棒
３ａと共に変位する振動板２の加速度をスピーカの出力
として入力側にフィードバックすることで、目標入力に
忠実な音の再生を図っている。
【０００３】この液圧駆動型スピーカは、振動板２がエ
ッジレス構造で、復動式ピストン３によって駆動される
ため振動板２の変位を大きくとることができる。また、
油圧駆動力を利用し大きな入力が可能となるため大音圧
の出力が得られる。このような特性により、液圧駆動型
スピーカは従来のボイスコイル型スピーカでは到底実現
し得ない大きな音圧で１０Hzから１００Hz程度の低周波
音を再生することができる。したがって、この液圧駆動
型スピーカとボイスコイル型スピーカとを組み合わせて
スピーカシステムを構成することで、１０Hz付近の超低
音域から高音域に亙り迫力ある音の再生が可能となる。
ッジレス構造で、復動式ピストン３によって駆動される
ため振動板２の変位を大きくとることができる。また、
油圧駆動力を利用し大きな入力が可能となるため大音圧
の出力が得られる。このような特性により、液圧駆動型
スピーカは従来のボイスコイル型スピーカでは到底実現
し得ない大きな音圧で１０Hzから１００Hz程度の低周波
音を再生することができる。したがって、この液圧駆動
型スピーカとボイスコイル型スピーカとを組み合わせて
スピーカシステムを構成することで、１０Hz付近の超低
音域から高音域に亙り迫力ある音の再生が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の液圧
駆動型スピーカとボイスコイル型スピーカとを組み合わ
せて使用する場合、液圧駆動型スピーカの発生音域の上
限が１００Hz程度であるため、ボイスコイル型スピーカ
とのクロスオーバーポイントは１００Hz以下に設定され
る。しかし、１００Hz以下のクロスオーバーポイントで
は、両者の再生音の連続性が必ずしも良いとは限らず、
超低音域から高音域にかけてのシステムの周波数特性を
フラットにできない場合があった。
駆動型スピーカとボイスコイル型スピーカとを組み合わ
せて使用する場合、液圧駆動型スピーカの発生音域の上
限が１００Hz程度であるため、ボイスコイル型スピーカ
とのクロスオーバーポイントは１００Hz以下に設定され
る。しかし、１００Hz以下のクロスオーバーポイントで
は、両者の再生音の連続性が必ずしも良いとは限らず、
超低音域から高音域にかけてのシステムの周波数特性を
フラットにできない場合があった。
【０００５】そこで、液圧駆動型スピーカの発生音域を
１００Hz以上に高めることが要求される。そのためには
液圧駆動型スピーカの周波数特性を１０Hz付近から１０
０Hz以上の音域までフラットにするような制御系が確立
されなければならない。
１００Hz以上に高めることが要求される。そのためには
液圧駆動型スピーカの周波数特性を１０Hz付近から１０
０Hz以上の音域までフラットにするような制御系が確立
されなければならない。
【０００６】しかし、液圧駆動型スピーカの制御系は、
スピーカの出力として振動板２の加速度を監視し、この
加速度の特性を改善することを目的として組まれるた
め、同時に振動板３の振動位置を制御することが難し
く、このような制御系で周波数特性を無理に高域まで延
ばそうとすると、運転開始後短時間で振動板２の振動位
置が大きくずれ、最終的にシリンダストロークの限界に
当って音が出せなくなるという致命的な問題が生ずる。
スピーカの出力として振動板２の加速度を監視し、この
加速度の特性を改善することを目的として組まれるた
め、同時に振動板３の振動位置を制御することが難し
く、このような制御系で周波数特性を無理に高域まで延
ばそうとすると、運転開始後短時間で振動板２の振動位
置が大きくずれ、最終的にシリンダストロークの限界に
当って音が出せなくなるという致命的な問題が生ずる。
【０００７】本発明は、このような事情の下に創案され
たものであり、その目的は、ボイスコイル型スピーカの
再生音との連続性が良好となる所望の高い音域まで周波
数特性を改善できる液圧駆動型スピーカを提供すること
にある。
たものであり、その目的は、ボイスコイル型スピーカの
再生音との連続性が良好となる所望の高い音域まで周波
数特性を改善できる液圧駆動型スピーカを提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液圧駆動スピーカは、液圧シリンダ内へ圧
液を流入出させて復動式ピストンを動かすことにより復
動式ピストンの先端部に固定した振動板を加振して音を
発生する液圧駆動スピーカにおいて、上記液圧シリンダ
内への圧液の流入出を制御するサーボ弁と、上記振動板
の変位をサーボ弁の内部回路へフィードバックし、上記
振動板を常時ホームポジションに戻すためのばねとして
機能する内部フィードバック手段と、上記振動板、上記
復動式ピストン、上記液圧シリンダ、上記サーボ弁及び
上記内部フィードバック手段からなる制御対象の状態Ｘ
ｆ及び外部からの音声入力ｉに基いて上記サーボ弁の制
御入力ｕを出力する制御装置とを備え、当該制御装置
は、この制御系の定常偏差ｅすなわち上記振動板の加速
度ｄ 2 ｘ／ｄｔ 2 と上記音声入力ｉとの差を無くすべく
音声入力ｉに応じて設計された内部モデル回路とを有
し、この内部モデル回路に所定の帯域の音声入力ｉに対
する定常偏差ｅを入力して得られる内部モデルの状態Ｘ
ｃにフィードバックゲインＫｃ０をかけ合わせた値か
ら、上記制御対象の状態ＸｆにフィードバックゲインＫ
ｆ０をかけ合わせた値を引き、これにパラメータΣを掛
けた値を上記サーボ弁の制御入力ｕとして出力するよう
構成されており、上記フィードバックゲインＫｃ０、Ｋ
ｆ０及びパラメータΣは、上記定常偏差ｅと上記制御入
力ｕとの自乗積分
に、本発明の液圧駆動スピーカは、液圧シリンダ内へ圧
液を流入出させて復動式ピストンを動かすことにより復
動式ピストンの先端部に固定した振動板を加振して音を
発生する液圧駆動スピーカにおいて、上記液圧シリンダ
内への圧液の流入出を制御するサーボ弁と、上記振動板
の変位をサーボ弁の内部回路へフィードバックし、上記
振動板を常時ホームポジションに戻すためのばねとして
機能する内部フィードバック手段と、上記振動板、上記
復動式ピストン、上記液圧シリンダ、上記サーボ弁及び
上記内部フィードバック手段からなる制御対象の状態Ｘ
ｆ及び外部からの音声入力ｉに基いて上記サーボ弁の制
御入力ｕを出力する制御装置とを備え、当該制御装置
は、この制御系の定常偏差ｅすなわち上記振動板の加速
度ｄ 2 ｘ／ｄｔ 2 と上記音声入力ｉとの差を無くすべく
音声入力ｉに応じて設計された内部モデル回路とを有
し、この内部モデル回路に所定の帯域の音声入力ｉに対
する定常偏差ｅを入力して得られる内部モデルの状態Ｘ
ｃにフィードバックゲインＫｃ０をかけ合わせた値か
ら、上記制御対象の状態ＸｆにフィードバックゲインＫ
ｆ０をかけ合わせた値を引き、これにパラメータΣを掛
けた値を上記サーボ弁の制御入力ｕとして出力するよう
構成されており、上記フィードバックゲインＫｃ０、Ｋ
ｆ０及びパラメータΣは、上記定常偏差ｅと上記制御入
力ｕとの自乗積分
【数１】
を最小とするように定められているものである。
【０００９】
【００１０】
【数２】
【００１１】を最小とするように定められることが望ま
しい。
しい。
【００１２】
【作用】本発明の液圧駆動型スピーカは、振動板、復動
式ピストン、液圧シリンダ、サーボ弁及び内部フィード
バック手段からなる制御対象を最適制御理論に基づいて
制御する制御装置を付加したものであり、周波数特性を
改善したい所定の周波数帯域の音声入力ｉに対して自乗
積分
式ピストン、液圧シリンダ、サーボ弁及び内部フィード
バック手段からなる制御対象を最適制御理論に基づいて
制御する制御装置を付加したものであり、周波数特性を
改善したい所定の周波数帯域の音声入力ｉに対して自乗
積分
【数３】
を最小にするようにフィードバックゲインＫｃ０，Ｋｆ
０及びパラメータΣを決めて制御系を組むことにより、
周波数特性を希望の帯域の周波数特性をフラットにでき
る。この制御系は振動板の振動位置を制御する機能を有
していないが、制御対象自体が内部フィードバック手段
を具備しているので、振動板を常にホームポジションで
振動させて、１００Hz以上の希望の高音域まで周波数特
性を改善できる。このように、本発明の液圧駆動型スピ
ーカは、ボイスコイル型スピーカの再生音との連続性が
良好となる１００Hz以上の高音域までその周波数特性を
改善できる。したがって、液圧駆動型とボイスコイル型
の２つのタイプのスピーカを同時に使用し、１００Hz以
上の所定の音域において両タイプのスピーカの再生音を
重ね合わせることで、超低音域から高音域にかけての周
波数特性をフラットできる。
０及びパラメータΣを決めて制御系を組むことにより、
周波数特性を希望の帯域の周波数特性をフラットにでき
る。この制御系は振動板の振動位置を制御する機能を有
していないが、制御対象自体が内部フィードバック手段
を具備しているので、振動板を常にホームポジションで
振動させて、１００Hz以上の希望の高音域まで周波数特
性を改善できる。このように、本発明の液圧駆動型スピ
ーカは、ボイスコイル型スピーカの再生音との連続性が
良好となる１００Hz以上の高音域までその周波数特性を
改善できる。したがって、液圧駆動型とボイスコイル型
の２つのタイプのスピーカを同時に使用し、１００Hz以
上の所定の音域において両タイプのスピーカの再生音を
重ね合わせることで、超低音域から高音域にかけての周
波数特性をフラットできる。
【００１３】
【００１４】
【数３】
【００１５】を最小にするように上記ゲインＫｃ０，Ｋ
ｆ０及びパラメータΣを決めて制御系を組むことによ
り、周波数特性を希望の帯域の周波数特性をフラットに
できる。この制御系は振動板の振動位置を制御する機能
を有していないが、制御対象自体が上記内部フィードバ
ック手段を具備しているので、振動板を常にホームポジ
ションで振動させて、１００Hz以上の希望の高音域まで
周波数特性を改善できる。
ｆ０及びパラメータΣを決めて制御系を組むことによ
り、周波数特性を希望の帯域の周波数特性をフラットに
できる。この制御系は振動板の振動位置を制御する機能
を有していないが、制御対象自体が上記内部フィードバ
ック手段を具備しているので、振動板を常にホームポジ
ションで振動させて、１００Hz以上の希望の高音域まで
周波数特性を改善できる。
【００１６】このように、本発明の液圧駆動型スピーカ
は、ボイスコイル型スピーカの再生音との連続性が良好
となる１００Hz以上の高音域までその周波数特性を改善
できる。したがって、液圧駆動型とボイスコイル型の２
つのタイプのスピーカを同時に使用し、１００Hz以上の
所定の音域において両タイプのスピーカの再生音を重ね
合わせることで、超低音域から高音域にかけての周波数
特性をフラットできる。
は、ボイスコイル型スピーカの再生音との連続性が良好
となる１００Hz以上の高音域までその周波数特性を改善
できる。したがって、液圧駆動型とボイスコイル型の２
つのタイプのスピーカを同時に使用し、１００Hz以上の
所定の音域において両タイプのスピーカの再生音を重ね
合わせることで、超低音域から高音域にかけての周波数
特性をフラットできる。
【００１７】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。
【００１８】図１は本発明の液圧駆動型スピーカの一実
施例を示す概略構成図である。
施例を示す概略構成図である。
【００１９】同図に示される液圧駆動型スピーカは、ス
ピーカ枠１及び振動板２からなる音響出力部と、復動式
ピストン３、液圧シリンダ４及びサーボ弁５からなる液
圧駆動部と、外部からの音声入力ｉに応じてサーボ弁５
を制御するための制御装置６とからなる。
ピーカ枠１及び振動板２からなる音響出力部と、復動式
ピストン３、液圧シリンダ４及びサーボ弁５からなる液
圧駆動部と、外部からの音声入力ｉに応じてサーボ弁５
を制御するための制御装置６とからなる。
【００２０】スピーカ枠１は、振動板２を包囲してスピ
ーカボックス７の開口部に嵌め込まれて固定されてい
る。振動板２は復動式ピストン３のピストン棒３ａの先
端に固定されており、この復動式ピストン３を支承する
液圧シリンダ４がスピーカ枠１の背面中央に固定されて
いる。復動式ピストン３のピストン棒３ａの中間部には
液圧シリンダ４の内壁に摺接するピストン棒３ｂが設け
られており、液圧シリンダ４内はこのピストンヘッド３
ｂによって前後のシリンダ室４ａ，４ｂに分割されてい
る。これら前後のシリンダ室４ａ，４ｂへの圧液の流入
出をサーボ弁５で調節することにより復動式ピストン３
が前後に駆動される。つまり、サーボ弁５の制御の下
で、圧液を前側のシリンダ室４ａに導くと、復動式ピス
トン３は後側に変位し、また、圧液を後側のシリンダ室
４ｂに導くと、復動式ピストン３は前側に変位する。
ーカボックス７の開口部に嵌め込まれて固定されてい
る。振動板２は復動式ピストン３のピストン棒３ａの先
端に固定されており、この復動式ピストン３を支承する
液圧シリンダ４がスピーカ枠１の背面中央に固定されて
いる。復動式ピストン３のピストン棒３ａの中間部には
液圧シリンダ４の内壁に摺接するピストン棒３ｂが設け
られており、液圧シリンダ４内はこのピストンヘッド３
ｂによって前後のシリンダ室４ａ，４ｂに分割されてい
る。これら前後のシリンダ室４ａ，４ｂへの圧液の流入
出をサーボ弁５で調節することにより復動式ピストン３
が前後に駆動される。つまり、サーボ弁５の制御の下
で、圧液を前側のシリンダ室４ａに導くと、復動式ピス
トン３は後側に変位し、また、圧液を後側のシリンダ室
４ｂに導くと、復動式ピストン３は前側に変位する。
【００２１】サーボ弁５は、その内部に設けられたスプ
ールの変位を調節することにより、液圧シリンダ４内の
前後のシリンダ室４ａ，４ｂへの圧液の流入出を調節す
るものであり、このスプールを変位させるための電磁機
構（トルクモータ）と、この電磁機構を制御入力信号に
応じて制御するための内部回路とを備えている。このサ
ーボ弁５は、ピストン棒３ａに設けられた変位センサ８
からの変位信号がその内部回路に入力（内部フィードバ
ック）されるようになっており、振動板２のホームポジ
ションからの変位（ピストン棒３ａの変位に等しい）に
比例した復元力を復動式ピストン３に作用させるべく、
前後のシリンダ室４ａ，４ｂへの圧液の流入出を制御す
る。すなわち、この液圧駆動型スピーカの液圧駆動部
は、振動板２を常時ホームポジションに戻すためのばね
として機能する内部フィードバック手段を具備してい
る。この内部フィードバックによるばね機能は、制御装
置６からの制御入力ｕの有無に関係なく機能する。した
がって、振動板２がホームポジションから移動した状態
でこの液圧駆動型スピーカが駆動を停止している場合で
も、スピーカを起動すると直ちに振動板２がホームポジ
ションに移動し、制御装置６から制御入力ｕが発せられ
ると、それに応じてサーボ弁５が駆動して振動板２をホ
ームポジションで振動させる。
ールの変位を調節することにより、液圧シリンダ４内の
前後のシリンダ室４ａ，４ｂへの圧液の流入出を調節す
るものであり、このスプールを変位させるための電磁機
構（トルクモータ）と、この電磁機構を制御入力信号に
応じて制御するための内部回路とを備えている。このサ
ーボ弁５は、ピストン棒３ａに設けられた変位センサ８
からの変位信号がその内部回路に入力（内部フィードバ
ック）されるようになっており、振動板２のホームポジ
ションからの変位（ピストン棒３ａの変位に等しい）に
比例した復元力を復動式ピストン３に作用させるべく、
前後のシリンダ室４ａ，４ｂへの圧液の流入出を制御す
る。すなわち、この液圧駆動型スピーカの液圧駆動部
は、振動板２を常時ホームポジションに戻すためのばね
として機能する内部フィードバック手段を具備してい
る。この内部フィードバックによるばね機能は、制御装
置６からの制御入力ｕの有無に関係なく機能する。した
がって、振動板２がホームポジションから移動した状態
でこの液圧駆動型スピーカが駆動を停止している場合で
も、スピーカを起動すると直ちに振動板２がホームポジ
ションに移動し、制御装置６から制御入力ｕが発せられ
ると、それに応じてサーボ弁５が駆動して振動板２をホ
ームポジションで振動させる。
【００２２】図２に、この液圧駆動型スピーカの制御系
の概略図を示す。制御装置６は、上記振動板２、上記復
動式ピストン３、上記液圧シリンダ４、上記サーボ弁５
及び上記内部フィードバック手段からなる系を制御対象
１０として設計され、定常偏差ｅ、すなわち振動板２の
加速度ｄ2 ｘ／ｄｔ2 と外部からの音声入力ｉとの差を
無くすために音声入力ｉに応じて設計された内部モデル
回路９を備えている。そして、この内部モデル回路９に
所定の周波数帯域の音声入力ｉに対する定常偏差ｅと外
部からの音声入力ｉとの差を入力して得られる内部モデ
ルの状態ＸｃにフィードバックゲインＫｃ０をかけ合わ
せた値から、上記制御対象の状態Ｘｆにフィードバック
ゲインＫｆ０をかけ合わせた値を引き、これにフィード
バックゲインΣを掛けた値を上記サーボ弁５の制御入力
ｕとして出力するよう構成されている。そして、周波数
特性を改善したい所定の周波数帯域の音声入力ｉに対し
て上記自乗積分
の概略図を示す。制御装置６は、上記振動板２、上記復
動式ピストン３、上記液圧シリンダ４、上記サーボ弁５
及び上記内部フィードバック手段からなる系を制御対象
１０として設計され、定常偏差ｅ、すなわち振動板２の
加速度ｄ2 ｘ／ｄｔ2 と外部からの音声入力ｉとの差を
無くすために音声入力ｉに応じて設計された内部モデル
回路９を備えている。そして、この内部モデル回路９に
所定の周波数帯域の音声入力ｉに対する定常偏差ｅと外
部からの音声入力ｉとの差を入力して得られる内部モデ
ルの状態ＸｃにフィードバックゲインＫｃ０をかけ合わ
せた値から、上記制御対象の状態Ｘｆにフィードバック
ゲインＫｆ０をかけ合わせた値を引き、これにフィード
バックゲインΣを掛けた値を上記サーボ弁５の制御入力
ｕとして出力するよう構成されている。そして、周波数
特性を改善したい所定の周波数帯域の音声入力ｉに対し
て上記自乗積分
【００２３】
【数４】
【００２４】を最小にするように上記フィードバックゲ
インＫｃ０，Ｋｆ０及びΣを決めて制御系を組むことに
より、希望の帯域の周波数特性をフラットにできる。こ
の制御系は振動板２の振動位置を制御する機能を有して
いないが、制御対象１０が上記内部フィードバック手段
を具備しているので、振動板２を常にホームポジション
で振動させて、１００Hz以上の希望の高音域まで周波数
特性を改善できる。
インＫｃ０，Ｋｆ０及びΣを決めて制御系を組むことに
より、希望の帯域の周波数特性をフラットにできる。こ
の制御系は振動板２の振動位置を制御する機能を有して
いないが、制御対象１０が上記内部フィードバック手段
を具備しているので、振動板２を常にホームポジション
で振動させて、１００Hz以上の希望の高音域まで周波数
特性を改善できる。
【００２５】上記制御対象の状態Ｘｆとしては、例え
ば、振動板２の変位ｘ、速度ｄｘ／ｄｔ、液圧シリンダ
４内の前後のシリンダ室４ａ，４ｂの差圧Ｐｍ及びサー
ボ弁５の出力流量ｑを選ぶことができる。その場合、変
位ｘの検出手段として上記変位センサ８を利用できる。
また、速度ｄｘ／ｄｔは変位センサ８による検出変位を
微分することで得られる。また、シリンダ室４ａ，４ｂ
の差圧Ｐｍは、図１に示すように各シリンダ室４ａ，４
ｂに圧力センサ１１ａ，１１ｂをそれぞれ設け、両セン
サ１１ａ，１１ｂの検出値の差を取ることで得られる。
また、サーボ弁出力流量ｑは、サーボ弁５内の圧液供給
ポートに流量センサ１２を設けることにより検出され
る。
ば、振動板２の変位ｘ、速度ｄｘ／ｄｔ、液圧シリンダ
４内の前後のシリンダ室４ａ，４ｂの差圧Ｐｍ及びサー
ボ弁５の出力流量ｑを選ぶことができる。その場合、変
位ｘの検出手段として上記変位センサ８を利用できる。
また、速度ｄｘ／ｄｔは変位センサ８による検出変位を
微分することで得られる。また、シリンダ室４ａ，４ｂ
の差圧Ｐｍは、図１に示すように各シリンダ室４ａ，４
ｂに圧力センサ１１ａ，１１ｂをそれぞれ設け、両セン
サ１１ａ，１１ｂの検出値の差を取ることで得られる。
また、サーボ弁出力流量ｑは、サーボ弁５内の圧液供給
ポートに流量センサ１２を設けることにより検出され
る。
【００２６】図３は、その場合の制御系の一例をブロッ
ク線図で表したものであり、Ｋｆ０（１）、Ｋｆ０
（２）、Ｋｆ０（３）及びＫｆ０（４）は、それぞれ変
位ｘ、速度ｄｘ／ｄｔ、差圧Ｐｍ及びサーボ弁出力流量
ｑに掛かるフィードバックゲインである。また、この場
合、内部モデル回路９に定常偏差ｅを入力して得られる
内部モデルの状態Ｘｃとして、加速度に対応する状態Ｘ
ｃ（１）と速度に対応する状態Ｘｃ（２）とが出力され
るようになっており、Ｋｃ０（１）及びＫｃ０（２）
は、これら内部モデルの状態Ｘｃ（１）、Ｘｃ（２）に
それぞれ掛かるコントローラゲインである。そして、こ
の制御系は、内部モデルの状態Ｘｃ（１）及び状態Ｘｃ
（２）に各々フィードバックゲインＫｃ０（１）、Ｋｃ
０（２）を掛け合わせて両者を足し合わせた値から、制
御対象１０の状態である変位ｘ、速度ｄｘ／ｄｔ、差圧
Ｐｍ及び流量ｑに各々フィードバックゲインＫｆ０
（１）、Ｋｆ０（２）、Ｋｆ０（３）及びＫｆ０（４）
を掛け合わせてこれらを足し合わせた値を引き、これに
フィードバックゲインΣを掛け合わせた値を制御入力ｕ
とするように構成される。
ク線図で表したものであり、Ｋｆ０（１）、Ｋｆ０
（２）、Ｋｆ０（３）及びＫｆ０（４）は、それぞれ変
位ｘ、速度ｄｘ／ｄｔ、差圧Ｐｍ及びサーボ弁出力流量
ｑに掛かるフィードバックゲインである。また、この場
合、内部モデル回路９に定常偏差ｅを入力して得られる
内部モデルの状態Ｘｃとして、加速度に対応する状態Ｘ
ｃ（１）と速度に対応する状態Ｘｃ（２）とが出力され
るようになっており、Ｋｃ０（１）及びＫｃ０（２）
は、これら内部モデルの状態Ｘｃ（１）、Ｘｃ（２）に
それぞれ掛かるコントローラゲインである。そして、こ
の制御系は、内部モデルの状態Ｘｃ（１）及び状態Ｘｃ
（２）に各々フィードバックゲインＫｃ０（１）、Ｋｃ
０（２）を掛け合わせて両者を足し合わせた値から、制
御対象１０の状態である変位ｘ、速度ｄｘ／ｄｔ、差圧
Ｐｍ及び流量ｑに各々フィードバックゲインＫｆ０
（１）、Ｋｆ０（２）、Ｋｆ０（３）及びＫｆ０（４）
を掛け合わせてこれらを足し合わせた値を引き、これに
フィードバックゲインΣを掛け合わせた値を制御入力ｕ
とするように構成される。
【００２７】この制御系を設計することは、すなわち、
上記各フィードバックゲインＫｃ０（１）、Ｋｃ０
（２）、Ｋｆ０（１）、Ｋｆ０（２）、Ｋｆ０（３）、
Ｋｆ０（４）及びΣを決定することに帰着する。
上記各フィードバックゲインＫｃ０（１）、Ｋｃ０
（２）、Ｋｆ０（１）、Ｋｆ０（２）、Ｋｆ０（３）、
Ｋｆ０（４）及びΣを決定することに帰着する。
【００２８】この種の制御系の設計には、ＩＬＱ（Inve
rs Linear Quadratic ）設計法が適している。ＩＬＱ設
計法とは、従来の最適レギュレータ（ＬＱ）のように先
に重みを指定して最適制御を求める代わりに、むしろ何
かの重みＱ（＞０）、Ｒ（＞０）に関して最適であるよ
うな状態フィードバックを求めることにより、最適レギ
ュレータの特長（低感度特性、ロバスト安定性など）を
残したまま設計を簡単化できる理論であり、本発明者の
一人によって提案されたものである（参考文献；藤井・
水島．ＬＱ設計への新しい試み．計測制御学会論文集 V
ol.23,No.2（昭和62年 2月）、藤井・下村．ＩＬＱ最適
サーボ設計法の一般化．システム制御情報学会論文誌 V
ol.1,No.6,pp194 〜203,1988）。
rs Linear Quadratic ）設計法が適している。ＩＬＱ設
計法とは、従来の最適レギュレータ（ＬＱ）のように先
に重みを指定して最適制御を求める代わりに、むしろ何
かの重みＱ（＞０）、Ｒ（＞０）に関して最適であるよ
うな状態フィードバックを求めることにより、最適レギ
ュレータの特長（低感度特性、ロバスト安定性など）を
残したまま設計を簡単化できる理論であり、本発明者の
一人によって提案されたものである（参考文献；藤井・
水島．ＬＱ設計への新しい試み．計測制御学会論文集 V
ol.23,No.2（昭和62年 2月）、藤井・下村．ＩＬＱ最適
サーボ設計法の一般化．システム制御情報学会論文誌 V
ol.1,No.6,pp194 〜203,1988）。
【００２９】そこで、ここではＩＬＱ設計法で上記液圧
駆動型スピーカの制御系を設計し、その有効性を示す。
駆動型スピーカの制御系を設計し、その有効性を示す。
【００３０】まず、物理法則に基づき制御対象の運動方
程式をたてる。
程式をたてる。
【００３１】
【数５】
【００３２】これらモデルの運動方程式より、状態とし
てｘ，ｄｘ／ｄｔ，Ｐｍ，ｑをとり、次式のように状態
空間表現になおす。
てｘ，ｄｘ／ｄｔ，Ｐｍ，ｑをとり、次式のように状態
空間表現になおす。
【００３３】
【数６】
【００３４】出力ｙ＝ｄ2 ｘ／ｄｔ2 であることより、
次の出力方程式が得られる。
次の出力方程式が得られる。
【００３５】
【数７】
【００３６】ここで、モデルに含まれる各パラメータを
以下のように選び、
以下のように選び、
【００３７】
【表１】
【００３８】内部モデルに次式（７）で示される２次振
動系モデルを用いてＩＬＱＣＡＤによりＫｆ０＝［Ｋｆ
０（１） Ｋｆ０（２） Ｋｆ０（３） Ｋｆ０
（４）］及びＫｃ０＝［Ｋｃ０（１） Ｋｃ０（２）］
を計算した。
動系モデルを用いてＩＬＱＣＡＤによりＫｆ０＝［Ｋｆ
０（１） Ｋｆ０（２） Ｋｆ０（３） Ｋｆ０
（４）］及びＫｃ０＝［Ｋｃ０（１） Ｋｃ０（２）］
を計算した。
【００３９】その結果、次の値が得られた。
【００４０】
【数８】
【００４１】 Ｋｆ０＝［1.1899e-4 -1.8358e-4 -2.5252e-5 4.4796e-5 ］ Ｋｃ０＝［1.5813e4 1.3454el］ ただし、ＩＬＱ設計法ではΣをゲイン調整パラメータと
してくくり出すことができ、この場合Σ＝2000とした。
してくくり出すことができ、この場合Σ＝2000とした。
【００４２】図４は、各フィードバックゲインを上記値
に決定した制御系を状態変数線図で示したものである。
ただし、変位フィードバックゲインＫＦは０〜１０の範
囲で可変であり、振動板２の位置が液圧シリンダ４のス
トロークの限界に当たらない範囲で決定される。
に決定した制御系を状態変数線図で示したものである。
ただし、変位フィードバックゲインＫＦは０〜１０の範
囲で可変であり、振動板２の位置が液圧シリンダ４のス
トロークの限界に当たらない範囲で決定される。
【００４３】この制御系の閉ループ周波数応答をＫＦ＝
１０として調べたところ、図５に示すように１０Hz付近
から４００Hz付近までの周波数特性をフラットにするこ
とができた。
１０として調べたところ、図５に示すように１０Hz付近
から４００Hz付近までの周波数特性をフラットにするこ
とができた。
【００４４】したがって、この液圧駆動型スピーカとボ
イスコイル型スピーカとを同時に使用し、１００Hz以上
４００Hz以下の所定の音域において両タイプのスピーカ
の再生音を重ね合わせることにより、液圧駆動型スピー
カで出せる１０Hz付近の極低音域からボイスコイル型ス
ピーカで出せる高音域にかけて周波数特性がフラットな
スピーカシステムを実現できる。
イスコイル型スピーカとを同時に使用し、１００Hz以上
４００Hz以下の所定の音域において両タイプのスピーカ
の再生音を重ね合わせることにより、液圧駆動型スピー
カで出せる１０Hz付近の極低音域からボイスコイル型ス
ピーカで出せる高音域にかけて周波数特性がフラットな
スピーカシステムを実現できる。
【００４５】特に、ＩＬＱ設計法で液圧駆動型スピーカ
の制御系を設計した場合、設計後にΣの値を調節できる
ので、使用するボイスコイル型スピーカの特性に応じて
液圧駆動型スピーカの周波数応答を指定できる。
の制御系を設計した場合、設計後にΣの値を調節できる
ので、使用するボイスコイル型スピーカの特性に応じて
液圧駆動型スピーカの周波数応答を指定できる。
【００４６】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、以下のよ
うな優れた効果を発揮できる。
うな優れた効果を発揮できる。
【００４７】
【００４８】本発明の液圧駆動型スピーカは、周波数特
性を改善したい所定の周波数帯域の音声入力ｉに対して
自乗積分
性を改善したい所定の周波数帯域の音声入力ｉに対して
自乗積分
【００４９】
【数９】
【００５０】を最小にするように各フィードバックゲイ
ンＫｃ０，Ｋｆ０及びΣを決めて制御系を組むことによ
り、希望の帯域の周波数特性をフラットにできる。制御
対象自体が内部フィードバック手段を具備しているの
で、振動板を常にホームポジションで振動させて、１０
０Hz以上の希望の高音域まで周波数特性を改善できる。
ンＫｃ０，Ｋｆ０及びΣを決めて制御系を組むことによ
り、希望の帯域の周波数特性をフラットにできる。制御
対象自体が内部フィードバック手段を具備しているの
で、振動板を常にホームポジションで振動させて、１０
０Hz以上の希望の高音域まで周波数特性を改善できる。
【図１】本発明の液圧駆動型スピーカの一実施例を示す
概略構成図である。
概略構成図である。
【図２】本発明の液圧駆動型スピーカの制御系の一実施
例を示す概略図である。
例を示す概略図である。
【図３】本発明の液圧駆動型スピーカの制御系の一実施
例を示すブロック線図である。
例を示すブロック線図である。
【図４】本発明の液圧駆動型スピーカの制御系の一実施
例を示す状態変数線図である。
例を示す状態変数線図である。
【図５】本発明の液圧駆動型スピーカの周波数特性を示
す図である。
す図である。
【図６】従来の液圧駆動型スピーカを示す概略構成図で
ある。
ある。
１ スピーカ枠 ２ 振動板 ３ 復動式ピストン ４ 液圧シリンダ ５ サーボ弁 ６ 制御装置 ７ 加速度センサ ８ 変位センサ（内部フィードバック手段）
フロントページの続き (72)発明者 林 光昭 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (72)発明者 鹿野 典子 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (56)参考文献 特開 平１−311799（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−252593（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04R 23/00
Claims (1)
- 【請求項１】 液圧シリンダ内へ圧液を流入出させて復
動式ピストンを動かすことにより復動式ピストンの先端
部に固定した振動板を加振して音を発生する液圧駆動ス
ピーカにおいて、上記液圧シリンダ内への圧液の流入出
を制御するサーボ弁と、上記振動板の変位をサーボ弁の
内部回路へフィードバックし、上記振動板を常時ホーム
ポジションに戻すためのばねとして機能する内部フィー
ドバック手段と、上記振動板、上記復動式ピストン、上
記液圧シリンダ、上記サーボ弁及び上記内部フィードバ
ック手段からなる制御対象の状態Ｘｆ及び外部からの音
声入力ｉに基いて上記サーボ弁の制御入力ｕを出力する
制御装置とを備え、当該制御装置は、この制御系の定常
偏差ｅすなわち上記振動板の加速度ｄ 2 ｘ／ｄｔ 2 と上
記音声入力ｉとの差を無くすべく音声入力ｉに応じて設
計された内部モデル回路とを有し、この内部モデル回路
に所定の帯域の音声入力ｉに対する定常偏差ｅを入力し
て得られる内部モデルの状態Ｘｃにフィードバックゲイ
ンＫｃ０をかけ合わせた値から、上記制御対象の状態Ｘ
ｆにフィードバックゲインＫｆ０をかけ合わせた値を引
き、これにパラメータΣを掛けた値を上記サーボ弁の制
御入力ｕとして出力するよう構成されており、上記フィ
ードバックゲインＫｃ０、Ｋｆ０及びパラメータΣは、
上記定常偏差ｅと上記制御入力ｕとの自乗積分 【数１】 を最小とするように定められていることを特徴とする液
圧駆動型スピーカ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29708893A JP3293283B2 (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 液圧駆動型スピーカ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29708893A JP3293283B2 (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 液圧駆動型スピーカ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07154899A JPH07154899A (ja) | 1995-06-16 |
| JP3293283B2 true JP3293283B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=17842053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29708893A Expired - Fee Related JP3293283B2 (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 液圧駆動型スピーカ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3293283B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7159657B2 (ja) * | 2018-07-10 | 2022-10-25 | トヨタ自動車株式会社 | リニアソレノイドの制御装置 |
-
1993
- 1993-11-26 JP JP29708893A patent/JP3293283B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07154899A (ja) | 1995-06-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |