| 研究概要 |
振動と騒音の統合的制御を志向し,構造エネルギと音響エネルギの和に対する直交因子「構造音響モード」を定式化した。構造音響モードの形式は,構造物の表面を分割した有限要素を陽にして導出される「有限要素形式」,構造物に固有の構造モードを陽にして導出される「構造モード形式」の2つに分けられる。構造音響モードを主軸とした制御系の設計思想は,制御系の低次元化と振動と騒音の統合的制御系を構築することを可能とする。また,構造音響モードの複素振幅を計測するための空間フィルタ「構造音響モード・フィルタ」,各構造音響モードの構造エネルギと音響エネルギの和に対する寄与度を推定するための「重みフィルタ」を考案した。いずれのフィルタも,音響伝達関数を基に設計されるため,周波数に依存する。重みフィルタは,空間フィルタではないため,比較的低次のディジタル・フィルタによって構築できる。一方,構造音響モード・フィルタは,空間フィルタであるため,比較的高次のディジタル・フィルタによってしか構築できない。それ故,実用上の観点からすれば,構造音響モード・フィルタは,その周波数依存性を無視し,固定ゲインとして構築されるべきである。本研究では,バフル周りの開空間,閉空間を対象に議論を進め,構造音響モード・フィルタの周波数依存性を無視することの妥当性を理論的に証明した。なお,有限要素形式を採用する場合,構造音響モード・フィルタも重みフィルタも,構造物表面の質量分布,有限要素間の音響伝達関数を基にして設計される。構造モード形式の場合,構造音響モード・フィルタも重みフィルタも,構造モードの形状関数,構造モード間の音響伝達関数を基にして設計される。さらに,これらのフィルタを用いた制御系をバフル内の矩形平板,直方体閉空間に適用し,その制御性能を数値解析し,所望の結果を得た。
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