JPH07162995A - 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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- JPH07162995A JPH07162995A JP30774293A JP30774293A JPH07162995A JP H07162995 A JPH07162995 A JP H07162995A JP 30774293 A JP30774293 A JP 30774293A JP 30774293 A JP30774293 A JP 30774293A JP H07162995 A JPH07162995 A JP H07162995A
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- Japan
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- hydraulic
- frequency characteristic
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- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 極低周波から数百Ｈｚまでの周波数の音を出
せる液圧駆動型スピーカを提供する。 【構成】 液圧スピーカ本体６の振動板１の変位を検出
すると共に振動板１がホームポジションを維持するため
の変位検出器７、制御対象の出力信号である信号板１の
加速度検出する加速度検出器８及び音声入力信号が入力
され、その音声入力信号に基づいてサーボ弁５に制御入
力信号を出力する補償制御器９からなり、補償制御器９
が、予め判った音声入力信号に対し振動板１で生じる固
有の周波数特性を加速度検出器８により実測した後、Ｈ
∞ 理論に基づいて、固有の周波数特性を補償するため
の補償制御を行なうよう構成し、その補償制御器で実際
の音声入力信号と加速度信号に基いて制御入力信号を作
ってサーボ弁５を駆動することを特徴としている。
せる液圧駆動型スピーカを提供する。 【構成】 液圧スピーカ本体６の振動板１の変位を検出
すると共に振動板１がホームポジションを維持するため
の変位検出器７、制御対象の出力信号である信号板１の
加速度検出する加速度検出器８及び音声入力信号が入力
され、その音声入力信号に基づいてサーボ弁５に制御入
力信号を出力する補償制御器９からなり、補償制御器９
が、予め判った音声入力信号に対し振動板１で生じる固
有の周波数特性を加速度検出器８により実測した後、Ｈ
∞ 理論に基づいて、固有の周波数特性を補償するため
の補償制御を行なうよう構成し、その補償制御器で実際
の音声入力信号と加速度信号に基いて制御入力信号を作
ってサーボ弁５を駆動することを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液圧駆動型スピーカに
関し、特に周波数特性を改善した液圧駆動型スピーカに
関する。
関し、特に周波数特性を改善した液圧駆動型スピーカに
関する。
【０００２】
【従来の技術】電気信号を音声に変換する装置にスピー
カがあり、スピーカには動電型アクチュエータ方式のス
ピーカと液圧駆動型スピーカとがある。
カがあり、スピーカには動電型アクチュエータ方式のス
ピーカと液圧駆動型スピーカとがある。
【０００３】周知のように動電型アクチュエータ方式の
スピーカは電気信号でボイスコイルを駆動することによ
りコーンを振動させて音声に変換するものである。
スピーカは電気信号でボイスコイルを駆動することによ
りコーンを振動させて音声に変換するものである。
【０００４】これに対して液圧駆動型スピーカは、電気
信号でサーボ弁を制御してシリンダ内の液体の圧力を変
化させることによりピストンヘッドに取り付けられた振
動板を振動させて音声に変換するものである。
信号でサーボ弁を制御してシリンダ内の液体の圧力を変
化させることによりピストンヘッドに取り付けられた振
動板を振動させて音声に変換するものである。
【０００５】液圧駆動型スピーカは、重低音再生用スピ
ーカとして考案されたもので、従来型のスピーカ（動電
型アクチュエータ方式）と比較して構造的に以下の特徴
が挙げられる。
ーカとして考案されたもので、従来型のスピーカ（動電
型アクチュエータ方式）と比較して構造的に以下の特徴
が挙げられる。
【０００６】(1) 振動板がエッジレス構造であり、また
液圧ピストンで振動板が駆動されるため、ストロークが
大きくとれる。したがって低周波数の音が再生可能であ
る。
液圧ピストンで振動板が駆動されるため、ストロークが
大きくとれる。したがって低周波数の音が再生可能であ
る。
【０００７】(2) 液圧駆動力を利用して大きな入力が可
能となるため、大音圧の出力が得られる。
能となるため、大音圧の出力が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液圧駆
動型スピーカは１００Ｈｚ以下の極低周波の音は出せる
もののそれ以上の音が出しにくいという問題がある。
動型スピーカは１００Ｈｚ以下の極低周波の音は出せる
もののそれ以上の音が出しにくいという問題がある。
【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、極低周波から数百Ｈｚまでの周波数の音を出せる液
圧駆動型スピーカを提供することにある。
し、極低周波から数百Ｈｚまでの周波数の音を出せる液
圧駆動型スピーカを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、振動板と、振動板に取り付けられたピスト
ンロッドと、ピストンロッドを挿通させてこれを往復自
在に支承している液圧シリンダと、上記ピストンロッド
外周面に一体的に形成されてシリンダ内を前後２室に分
割するピストンヘッドと、制御入力信号に応じて各シリ
ンダ室への供給油量を制御すると共にピストンロッドを
介して振動板を振動させるサーボ弁と、振動板の変位を
検出すると共に振動板がホームポジションを維持するよ
うに位置フィードバックをかけるための変位検出器と、
制御対象の出力信号である振動板の加速度を検出する加
速度検出器と、音声入力信号が入力され、その音声入力
信号に基づいてサーボ弁に制御入力信号を出力する補償
制御器とを備え、補償制御器が、予め判った音声入力信
号に対しサーボ弁，液圧シリンダ，ピストンロッドを介
して駆動される振動板で生じる固有の周波数特性を加速
度検出器により実測した後、目的とする周波数域での出
力周波数特性をフラットにするためにＨ∞理論に基づい
て、固有の周波数特性を補償するための補償制御を行な
うよう構成し、その補償制御器で実際に入力される音声
入力信号と加速度信号に基いて制御入力信号を作り、サ
ーボ弁を駆動するようにしたものである。
に本発明は、振動板と、振動板に取り付けられたピスト
ンロッドと、ピストンロッドを挿通させてこれを往復自
在に支承している液圧シリンダと、上記ピストンロッド
外周面に一体的に形成されてシリンダ内を前後２室に分
割するピストンヘッドと、制御入力信号に応じて各シリ
ンダ室への供給油量を制御すると共にピストンロッドを
介して振動板を振動させるサーボ弁と、振動板の変位を
検出すると共に振動板がホームポジションを維持するよ
うに位置フィードバックをかけるための変位検出器と、
制御対象の出力信号である振動板の加速度を検出する加
速度検出器と、音声入力信号が入力され、その音声入力
信号に基づいてサーボ弁に制御入力信号を出力する補償
制御器とを備え、補償制御器が、予め判った音声入力信
号に対しサーボ弁，液圧シリンダ，ピストンロッドを介
して駆動される振動板で生じる固有の周波数特性を加速
度検出器により実測した後、目的とする周波数域での出
力周波数特性をフラットにするためにＨ∞理論に基づい
て、固有の周波数特性を補償するための補償制御を行な
うよう構成し、その補償制御器で実際に入力される音声
入力信号と加速度信号に基いて制御入力信号を作り、サ
ーボ弁を駆動するようにしたものである。
【００１１】また、本発明の液圧駆動型スピーカの補償
制御器は、低周波域での相補感度関数Ｖ（ｓ）の周波数
特性をフラットにするために、数１式
制御器は、低周波域での相補感度関数Ｖ（ｓ）の周波数
特性をフラットにするために、数１式
【００１２】
【数１】｜ＷS ・Ｖ（ｓ）｜ （但し、相補感度関数Ｖ（ｓ）は（１＋ＧＫ）-1、Ｇは
入力信号に対し振動板での固有周波数特性を実測した
後、モデリングを行って得られた制御対象の伝達関数、
ＫはＧからＨ∞ 理論に基づいて導出された有理関数、
ＷS は感度関数Ｖの重み関数）、を最小にする補償周波
数特性を有するものである。
入力信号に対し振動板での固有周波数特性を実測した
後、モデリングを行って得られた制御対象の伝達関数、
ＫはＧからＨ∞ 理論に基づいて導出された有理関数、
ＷS は感度関数Ｖの重み関数）、を最小にする補償周波
数特性を有するものである。
【００１３】また、本発明の液圧駆動型スピーカの補償
制御器は、低周波域での相補感度関数Ｖ（ｓ）の周波数
特性をフラットにするために数２式
制御器は、低周波域での相補感度関数Ｖ（ｓ）の周波数
特性をフラットにするために数２式
【００１４】
【数２】｜ＷT ・Ｖ（ｓ）｜ （但し、相補感度関数Ｖ（ｓ）は（１＋ＧＫ）-1ＧＫ、
Ｇはピストンロッド、液圧シリンダ、ピストンヘッド及
びサーボ弁からなる液圧スピーカ本体の周波数特性を実
測した後モデリングを行って得られた液圧スピーカ本体
の伝達関数、ＫはＧからＨ∞ 理論に基づいて導出され
た有理関数、ＷT は相補感度Ｖの重み関数）、を最小に
する補償周波数特性を有するものである。
Ｇはピストンロッド、液圧シリンダ、ピストンヘッド及
びサーボ弁からなる液圧スピーカ本体の周波数特性を実
測した後モデリングを行って得られた液圧スピーカ本体
の伝達関数、ＫはＧからＨ∞ 理論に基づいて導出され
た有理関数、ＷT は相補感度Ｖの重み関数）、を最小に
する補償周波数特性を有するものである。
【００１５】また、本発明の液圧駆動型スピーカの補償
制御器は、低周波域での相補感度関数Ｖ（ｓ）の周波数
特性をフラットにするために数３式
制御器は、低周波域での相補感度関数Ｖ（ｓ）の周波数
特性をフラットにするために数３式
【００１６】
【数３】
【００１７】（但し、相補感度関数Ｔと感度関数Ｓは数
４式
４式
【００１８】
【数４】
【００１９】Ｇはピストンロッド、液圧シリンダ、ピス
トンヘッド及びサーボ弁からなる液圧スピーカ本体の周
波数特性を実測した後モデリングを行って得られた液圧
スピーカ本体の伝達関数、ＫはＧからＨ∞ 理論に基づ
いて導出された有理関数、ＷS およびＷT はそれぞれ感
度関数Ｓ、相補感度関数Ｔの重み関数）、を最小にする
補償周波数特性を有するものである。
トンヘッド及びサーボ弁からなる液圧スピーカ本体の周
波数特性を実測した後モデリングを行って得られた液圧
スピーカ本体の伝達関数、ＫはＧからＨ∞ 理論に基づ
いて導出された有理関数、ＷS およびＷT はそれぞれ感
度関数Ｓ、相補感度関数Ｔの重み関数）、を最小にする
補償周波数特性を有するものである。
【００２０】
【作用】上記構成によれば、Ｈ∞ 理論に基づいて設計
された補償制御器が、サーボ弁、液圧シリンダ、ピスト
ンロッドおよび振動板からなるスピーカ本体から出力さ
れる音声に相当する振動板加速度と、補償制御器に入力
される音声入力との偏差を検出し、この偏差と導出した
補償周波数特性に基いて制御入力信号を作ってサーボ弁
を駆動するので、あらかじめ分かってる液圧スピーカ本
体の周波数特性は逆の周波数特性を有する補償制御器で
矯正された後で液圧スピーカ本体に入力されて周波数特
性がフラットに整形される。整形された周波数特性に基
づいて振動板から発生する音声出力に相当する振動板加
速度は加速度検出器で検出されて補償制御器に入力さ
れ、その偏差に基づいて液圧スピーカ本体と、補償制御
器とで形成される閉ループの周波数特性がフラットにな
るように補償制御器の伝達関数が制御される。また、振
動板には位置フィードバックがかかっているので、振動
板の位置が一方に偏るのが防止される。
された補償制御器が、サーボ弁、液圧シリンダ、ピスト
ンロッドおよび振動板からなるスピーカ本体から出力さ
れる音声に相当する振動板加速度と、補償制御器に入力
される音声入力との偏差を検出し、この偏差と導出した
補償周波数特性に基いて制御入力信号を作ってサーボ弁
を駆動するので、あらかじめ分かってる液圧スピーカ本
体の周波数特性は逆の周波数特性を有する補償制御器で
矯正された後で液圧スピーカ本体に入力されて周波数特
性がフラットに整形される。整形された周波数特性に基
づいて振動板から発生する音声出力に相当する振動板加
速度は加速度検出器で検出されて補償制御器に入力さ
れ、その偏差に基づいて液圧スピーカ本体と、補償制御
器とで形成される閉ループの周波数特性がフラットにな
るように補償制御器の伝達関数が制御される。また、振
動板には位置フィードバックがかかっているので、振動
板の位置が一方に偏るのが防止される。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００２２】図１（ａ）は本発明の液圧駆動型スピーカ
の一実施例の概念図である。
の一実施例の概念図である。
【００２３】図１（ａ）において、１は振動板であり、
２は振動板１に取り付けられ振動を生じさせるためのピ
ストンロッドである。３はピストンロッド２を挿通させ
てこれを往復自在に支承する液圧シリンダであり、４は
ピストンロッド２の外周面に一体的に形成されて液圧シ
リンダ３内を前後２室に分割するピストンヘッドであ
る。５は各シリンダ室３ａ，３ｂへの供給液量を制御す
るサーボ弁である。これらピストンロッド２、液圧シリ
ンダ３、ピストンヘッド４及びサーボ弁５で液圧スピー
カ本体６を形成している。
２は振動板１に取り付けられ振動を生じさせるためのピ
ストンロッドである。３はピストンロッド２を挿通させ
てこれを往復自在に支承する液圧シリンダであり、４は
ピストンロッド２の外周面に一体的に形成されて液圧シ
リンダ３内を前後２室に分割するピストンヘッドであ
る。５は各シリンダ室３ａ，３ｂへの供給液量を制御す
るサーボ弁である。これらピストンロッド２、液圧シリ
ンダ３、ピストンヘッド４及びサーボ弁５で液圧スピー
カ本体６を形成している。
【００２４】７はピストンロッド２の一端（図では左
端）に設けられ、振動板１の軸方向の変位ｘを検出する
ための変位検出器である。この変位検出器７により振動
板１がホームポジション（振動の中心位置）に戻るよう
に電気的な位置フィードバックがかかっている。８はピ
ストンロッド２の他端（右端）に設けられ、出力周波数
を振動板１の軸方向の加速度ｘ″として検出する加速度
検出器である。
端）に設けられ、振動板１の軸方向の変位ｘを検出する
ための変位検出器である。この変位検出器７により振動
板１がホームポジション（振動の中心位置）に戻るよう
に電気的な位置フィードバックがかかっている。８はピ
ストンロッド２の他端（右端）に設けられ、出力周波数
を振動板１の軸方向の加速度ｘ″として検出する加速度
検出器である。
【００２５】９はＨ∞ 理論に基づいて設計された補償
制御器であり、液圧スピーカ本体６と補償制御器９とか
らなる閉ループの周波数整形を行う。すなわち、予め判
った音声入力信号ｒに対しピストンロッド２，液圧シリ
ンダ３，サーボ弁５を介して駆動される振動板１で生じ
る固有の周波数特性を加速度検出器８により実測した
後、目的とする周波数域での出力周波数特性をフラット
にするためにＨ∞ 理論に基づいて、固有の周波数特性
を補償するための補償制御器を導出し、実際に入力され
る音声入力信号ｒを、導出した補償制御器と加速度ｘ″
に基いて制御入力信号ｙを作ってサーボ弁５を駆動する
ものである。
制御器であり、液圧スピーカ本体６と補償制御器９とか
らなる閉ループの周波数整形を行う。すなわち、予め判
った音声入力信号ｒに対しピストンロッド２，液圧シリ
ンダ３，サーボ弁５を介して駆動される振動板１で生じ
る固有の周波数特性を加速度検出器８により実測した
後、目的とする周波数域での出力周波数特性をフラット
にするためにＨ∞ 理論に基づいて、固有の周波数特性
を補償するための補償制御器を導出し、実際に入力され
る音声入力信号ｒを、導出した補償制御器と加速度ｘ″
に基いて制御入力信号ｙを作ってサーボ弁５を駆動する
ものである。
【００２６】以下補償制御器の設計法について説明す
る。図１（ｂ）に示すブロック図は図１（ａ）に示した
液圧駆動型スピーカを表している。Ｋ（ｓ）は補償制御
器を表し、Ｇ（ｓ）は液圧スピーカ本体を表している。
図２は液圧スピーカ本体の周波数特性を表しており、横
軸が周波数を示し、縦軸が利得を示している。
る。図１（ｂ）に示すブロック図は図１（ａ）に示した
液圧駆動型スピーカを表している。Ｋ（ｓ）は補償制御
器を表し、Ｇ（ｓ）は液圧スピーカ本体を表している。
図２は液圧スピーカ本体の周波数特性を表しており、横
軸が周波数を示し、縦軸が利得を示している。
【００２７】図２において、曲線Ｌ1 （実線）は予め判
った音声入力信号に対して得られた周波数特性であり、
曲線Ｌ2 （一点鎖線）は液圧スピーカ本体６の物理法則
に基づいたモデルの周波数特性（数５式で与えられる）
である。
った音声入力信号に対して得られた周波数特性であり、
曲線Ｌ2 （一点鎖線）は液圧スピーカ本体６の物理法則
に基づいたモデルの周波数特性（数５式で与えられる）
である。
【００２８】同図に示す曲線Ｌ2 で表されるようにこの
モデルは実測周波数特性の平均的な特性は表現してはい
るものの、共振特性、特に低域でのモデル誤差が大き
い。そこで実測データに基づくモデリングを行う。
モデルは実測周波数特性の平均的な特性は表現してはい
るものの、共振特性、特に低域でのモデル誤差が大き
い。そこで実測データに基づくモデリングを行う。
【００２９】
【数５】
【００３０】実測した液圧スピーカ本体６の周波数特性
は、例えばフレキシブルアーム等に代表される分布定数
系或いは振動系固有の特性に類似していることが分か
る。フレキシブルアームを例にとって考えるとその伝達
関数は数６式で表され、それは「剛体モード＋振動モー
ド」を意味している。
は、例えばフレキシブルアーム等に代表される分布定数
系或いは振動系固有の特性に類似していることが分か
る。フレキシブルアームを例にとって考えるとその伝達
関数は数６式で表され、それは「剛体モード＋振動モー
ド」を意味している。
【００３１】
【数６】
【００３２】そこで振動モードを積極的に取り入れるた
めに数６式右辺第２項からモデリングを行った。その手
順を以下に示す。
めに数６式右辺第２項からモデリングを行った。その手
順を以下に示す。
【００３３】(1) 図２の曲線Ｌ1 で表される実測データ
より共振周波数を読取り、制御対象としての液圧スピー
カ本体６の振動モードを決定する。
より共振周波数を読取り、制御対象としての液圧スピー
カ本体６の振動モードを決定する。
【００３４】(2) 全周波数域の平均的なゲインを合わせ
る。
る。
【００３５】(3) 振動モードに合わせ各モードの減衰係
数、ゲインを決定する。
数、ゲインを決定する。
【００３６】(4) ダイナミクスを付加する。
【００３７】(5) 再度(3) を実行する。
【００３８】(6) 無だ時間を付加する。
【００３９】上記(1) 〜(6) に示した操作を行った結
果、数７式のモデルが得られる。その周波数特性を図２
の曲線Ｌ3 （破線）で表す。
果、数７式のモデルが得られる。その周波数特性を図２
の曲線Ｌ3 （破線）で表す。
【００４０】
【数７】
【００４１】図２に示す曲線Ｌ3 からほぼ完全に周波数
特性を再現していることがわかる。このことを考慮する
と、この制御系の伝達特性は数７式で十分に表わすこと
ができる。
特性を再現していることがわかる。このことを考慮する
と、この制御系の伝達特性は数７式で十分に表わすこと
ができる。
【００４２】ここで、Ｈ∞ 制御とは、注目する信号間
の閉ループの伝達関数をＶとし、その周波数重み関数を
ＷV としたとき、数８式の値が最小になるように制御対
象を制御するものである。
の閉ループの伝達関数をＶとし、その周波数重み関数を
ＷV としたとき、数８式の値が最小になるように制御対
象を制御するものである。
【００４３】
【数８】｜ＷV ・Ｖ｜ 図１（ｂ）に示したフィードバック系に対して以下のよ
うな制御仕様を与える。
うな制御仕様を与える。
【００４４】（制御仕様１）感度を最小化する。
【００４５】伝達関数Ｖを数９式とし、この数９式の周
波数重み関数ＷS との積の絶対値（数１０式）を最小に
することにより数９式を低周波域で低く抑えることにな
る。
波数重み関数ＷS との積の絶対値（数１０式）を最小に
することにより数９式を低周波域で低く抑えることにな
る。
【００４６】
【数９】Ｓ（ｓ）＝（１＋ＧＫ）-1
【００４７】
【数１０】｜ＷS ・（１＋ＧＫ）-1｜ （制御仕様２）ロバスト安定性（モデル化誤差があって
も頑健であること）を確保する。
も頑健であること）を確保する。
【００４８】伝達関数Ｖを数１１式とし、この数１１式
の周波数重み関数ＷT との積の絶対値（数１２式）を最
小にすることによりその周波数特性をフラットにする。
の周波数重み関数ＷT との積の絶対値（数１２式）を最
小にすることによりその周波数特性をフラットにする。
【００４９】
【数１１】Ｔ（ｓ）＝ＧＫ（１＋ＧＫ）-1
【００５０】
【数１２】｜ＷT ・ＧＫ（１＋ＧＫ）-1｜ ところで、制御仕様１、２を満たす補償制御器を求める
ことは、数３式を評価関数とするＨ∞ 制御理論の混合
感度問題に帰着することができる。すなわち、数３式を
最小にすることにより周波数整形を行うことになる。
ことは、数３式を評価関数とするＨ∞ 制御理論の混合
感度問題に帰着することができる。すなわち、数３式を
最小にすることにより周波数整形を行うことになる。
【００５１】この問題に対する一般化プラントＰは数１
３式で与えられる。
３式で与えられる。
【００５２】
【数１３】
【００５３】ここで問題となるのは、制御対象が原点に
零点をもつことである（周波数特性を表す関数が原点で
−∞に発散すること）。その場合にはＨ∞ 問題の可解
制御が満たされない。そこで本発明者らは次の２つの対
策を講じた。
零点をもつことである（周波数特性を表す関数が原点で
−∞に発散すること）。その場合にはＨ∞ 問題の可解
制御が満たされない。そこで本発明者らは次の２つの対
策を講じた。
【００５４】（対策１）重み関数の適切な選定によって
原点の零点を消去する。
原点の零点を消去する。
【００５５】（対策２）補償制御器９と液圧スピーカ本
体６とからなる開ループ（フィードバックがない場合）
の周波数特性が変わらない範囲で伝達関数Ｇ（ｓ）の零
点をシフトさせる。
体６とからなる開ループ（フィードバックがない場合）
の周波数特性が変わらない範囲で伝達関数Ｇ（ｓ）の零
点をシフトさせる。
【００５６】モデルを改良したノミナルモデルとして
は、補償制御器９の次数低減を考慮して、まず数７式で
４次の振動モードを取り去って低次元化した数１４式の
モデルを用いる。またこのノミナルモデルは原点に零点
をもつことに注意してこの零点を少し右に移動した数１
５式のノミナルモデルも考える。
は、補償制御器９の次数低減を考慮して、まず数７式で
４次の振動モードを取り去って低次元化した数１４式の
モデルを用いる。またこのノミナルモデルは原点に零点
をもつことに注意してこの零点を少し右に移動した数１
５式のノミナルモデルも考える。
【００５７】
【数１４】
【００５８】
【数１５】
【００５９】ノミナルモデルに不確かさΔ（ｓ）が存在
するとき、重み関数ＷT が数１６式を満たすように選定
する。
するとき、重み関数ＷT が数１６式を満たすように選定
する。
【００６０】
【数１６】
【００６１】数１７式及び数１８式で表される２つの重
み関数ＷT1（ｓ）、ＷT2（ｓ）を選定する。
み関数ＷT1（ｓ）、ＷT2（ｓ）を選定する。
【００６２】
【数１７】
【００６３】
【数１８】
【００６４】重み関数Ｗｓとしては１０Ｈｚ〜２００Ｈ
ｚの周波数域で感度関数Ｓ（ｓ）を一様に低く抑えるも
のを選ぶ。対策２に対しては重み関数を数１９式とす
る。
ｚの周波数域で感度関数Ｓ（ｓ）を一様に低く抑えるも
のを選ぶ。対策２に対しては重み関数を数１９式とす
る。
【００６５】
【数１９】
【００６６】対策１の場合については原点零点を重み関
数ＷT1によって打ち消してはいるが、それは一般化プラ
ントに対する可解性を満たすものであって、本質的に零
点を打ち消すことはできない。したがって数１９式のよ
うな重み関数では意味がない（なぜならばＳ（０）＝０
ｄＢ）。対策１に対しては、原点での感度関数Ｓに対す
る重みを低く抑えた数２０式を選ぶ。
数ＷT1によって打ち消してはいるが、それは一般化プラ
ントに対する可解性を満たすものであって、本質的に零
点を打ち消すことはできない。したがって数１９式のよ
うな重み関数では意味がない（なぜならばＳ（０）＝０
ｄＢ）。対策１に対しては、原点での感度関数Ｓに対す
る重みを低く抑えた数２０式を選ぶ。
【００６７】
【数２０】
【００６８】以上より数式の一般化プラントを求めＧｌ
ｏｖｅｒ ａｎｄ Ｄｏｙｌｅの方法で解いた結果以下
の関数（数式２１〜２６）で表される補償制御器が得ら
れた。
ｏｖｅｒ ａｎｄ Ｄｏｙｌｅの方法で解いた結果以下
の関数（数式２１〜２６）で表される補償制御器が得ら
れた。
【００６９】（対策１）
【００７０】
【数２１】
【００７１】（但し数２１式中のＫn1（ｓ）は数２２式
を満たし、Ｋd1（ｓ）は数２３式を満たす。）
を満たし、Ｋd1（ｓ）は数２３式を満たす。）
【００７２】
【数２２】
【００７３】
【数２３】
【００７４】（対策２）
【００７５】
【数２４】
【００７６】（但し数２４式中のＫn2（ｓ）は数２５式
を満たし、Ｋd2（ｓ）は数２６式を満たす。）
を満たし、Ｋd2（ｓ）は数２６式を満たす。）
【００７７】
【数２５】
【００７８】
【数２６】
【００７９】これら数２１、２４式がそれぞれ補償制御
器を表わす関数である。
器を表わす関数である。
【００８０】これら数２４〜２６式で表される関数を積
分器と増幅器とで構成すると図３のようになる。
分器と増幅器とで構成すると図３のようになる。
【００８１】同図において、１０ａ〜１０ｈは積分器で
あり、１１ａ〜１１ｒはアンプである。数２５式中の各
係数は各アンプ１１ｈ〜１１ｓにそれぞれ対応してお
り、数２６式中の各係数は各アンプ１１ａ〜１１ｇにそ
れぞれ対応している。尚、補償制御器のアンプの数値が
多少異なっているのは微調整を行ったためである。
あり、１１ａ〜１１ｒはアンプである。数２５式中の各
係数は各アンプ１１ｈ〜１１ｓにそれぞれ対応してお
り、数２６式中の各係数は各アンプ１１ａ〜１１ｇにそ
れぞれ対応している。尚、補償制御器のアンプの数値が
多少異なっているのは微調整を行ったためである。
【００８２】図４はこの補償制御器の周波数特性を示し
ており、横軸が周波数を示し、縦軸が利得を示してい
る。同図に示すように、図１に示した周波数特性曲線と
は逆方向の凹凸を有している。
ており、横軸が周波数を示し、縦軸が利得を示してい
る。同図に示すように、図１に示した周波数特性曲線と
は逆方向の凹凸を有している。
【００８３】次に実施例の作用を述べる。
【００８４】Ｈ∞ 理論に基づいて設計された補償制御
器９が、振動板１，ピストンロッド２，液圧シリンダ３
およびサーボ弁５からなるスピーカ本体６から出力され
る音声に相当する振動板加速度信号と、補償制御器９に
入力される音声入力ｒとの偏差を検出し、この偏差と導
出した補償周波数特性に基いて制御入力信号ｙを作って
サーボ弁５を駆動するので、あらかじめ分かってる液圧
スピーカ本体６の周波数特性とは逆の周波数特性を有す
る補償制御器９で矯正された後で液圧スピーカ本体６に
入力されて周波数特性がフラットに整形される。整形さ
れた周波数特性に基づいて振動板１から発生する音声出
力に相当する振動板加速度は、加速度検出器８で検出さ
れて補償制御器９に入力され、その偏差に基づいて液圧
スピーカ本体６と、補償制御器９とで形成される閉ルー
プの周波数特性がフラットになるように伝達関数が制御
される。
器９が、振動板１，ピストンロッド２，液圧シリンダ３
およびサーボ弁５からなるスピーカ本体６から出力され
る音声に相当する振動板加速度信号と、補償制御器９に
入力される音声入力ｒとの偏差を検出し、この偏差と導
出した補償周波数特性に基いて制御入力信号ｙを作って
サーボ弁５を駆動するので、あらかじめ分かってる液圧
スピーカ本体６の周波数特性とは逆の周波数特性を有す
る補償制御器９で矯正された後で液圧スピーカ本体６に
入力されて周波数特性がフラットに整形される。整形さ
れた周波数特性に基づいて振動板１から発生する音声出
力に相当する振動板加速度は、加速度検出器８で検出さ
れて補償制御器９に入力され、その偏差に基づいて液圧
スピーカ本体６と、補償制御器９とで形成される閉ルー
プの周波数特性がフラットになるように伝達関数が制御
される。
【００８５】図５は補償制御器と液圧スピーカとからな
る閉ループの周波数特性を示しており、横軸が周波数を
示し、縦軸が利得を示している。
る閉ループの周波数特性を示しており、横軸が周波数を
示し、縦軸が利得を示している。
【００８６】同図に示すように液圧スピーカ本体６と補
償制御器９とで形成される閉ループの周波数特性が１０
Ｈｚから３００Ｈｚ程度までフラットになっているのが
わかる（従来の液圧スピーカ本体の周波数特性は１０か
ら１００Ｈｚ程度であった）。また、振動板１には位置
フィードバックがかかっているので、振動板１の位置が
一方に偏るのが防止される。
償制御器９とで形成される閉ループの周波数特性が１０
Ｈｚから３００Ｈｚ程度までフラットになっているのが
わかる（従来の液圧スピーカ本体の周波数特性は１０か
ら１００Ｈｚ程度であった）。また、振動板１には位置
フィードバックがかかっているので、振動板１の位置が
一方に偏るのが防止される。
【００８７】以上において本実施例によれば、補償制御
器が、予め判った音声入力信号に対し振動板で生じる固
有の周波数特性を加速度検出器により実測した後、目的
とする周波数域での出力周波数特性をフラットにするた
めにＨ∞ 理論に基づいて、固有の周波数特性を補償す
るための補償制御器を導出し、導出した補償制御器が実
際に入力される音声入力信号と加速度信号に基いて制御
入力信号を作ってサーボ弁を駆動するので、極低周波か
ら数百Ｈｚまでの周波数の音を出せる液圧駆動型スピー
カを実現することができる。また、本実施例に用いた補
償制御器は、積分器とアンプと（ハードウェア）で構成
したがこれに限定されるものではなく、ソフトウェアで
構成してもよい。
器が、予め判った音声入力信号に対し振動板で生じる固
有の周波数特性を加速度検出器により実測した後、目的
とする周波数域での出力周波数特性をフラットにするた
めにＨ∞ 理論に基づいて、固有の周波数特性を補償す
るための補償制御器を導出し、導出した補償制御器が実
際に入力される音声入力信号と加速度信号に基いて制御
入力信号を作ってサーボ弁を駆動するので、極低周波か
ら数百Ｈｚまでの周波数の音を出せる液圧駆動型スピー
カを実現することができる。また、本実施例に用いた補
償制御器は、積分器とアンプと（ハードウェア）で構成
したがこれに限定されるものではなく、ソフトウェアで
構成してもよい。
【００８８】尚、本実施例では、補償制御器に感度最小
化とロバスト安定とを同時に施したが、これに限定され
るものではなく、感度最小化、あるいはロバスト安定の
いずれか一方を施してもよい。
化とロバスト安定とを同時に施したが、これに限定され
るものではなく、感度最小化、あるいはロバスト安定の
いずれか一方を施してもよい。
【００８９】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００９０】補償制御器が、予め判った音声入力信号に
対し振動板で生じる固有の周波数特性を加速度検出器に
より実測した後、Ｈ∞ 理論に基づいて、固有の周波数
特性を補償するための補償制御器を導出し、導出した補
償制御器が実際に入力される音声入力信号と加速度信号
に基いて制御入力信号を作ってサーボ弁を駆動するよう
にしたので、極低周波から数百Ｈｚまでの周波数の音を
出せる液圧駆動型スピーカを実現することができる。
対し振動板で生じる固有の周波数特性を加速度検出器に
より実測した後、Ｈ∞ 理論に基づいて、固有の周波数
特性を補償するための補償制御器を導出し、導出した補
償制御器が実際に入力される音声入力信号と加速度信号
に基いて制御入力信号を作ってサーボ弁を駆動するよう
にしたので、極低周波から数百Ｈｚまでの周波数の音を
出せる液圧駆動型スピーカを実現することができる。
【図１】（ａ）は本発明の液圧駆動型スピーカの一実施
例の概念図であり、（ｂ）は（ａ）に示した液圧駆動型
スピーカのブロック図を表している。
例の概念図であり、（ｂ）は（ａ）に示した液圧駆動型
スピーカのブロック図を表している。
【図２】液圧スピーカ本体の周波数特性を表す図であ
る。
る。
【図３】図１（ｂ）に示した補償制御器の一例としての
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】図２に示した補償制御器の周波数特性を示す図
である。
である。
【図５】補償制御器と液圧スピーカとからなる閉ループ
の周波数特性を示す図である。
の周波数特性を示す図である。
１ 振動板 ２ ピストンロッド ３ 液圧シリンダ ４ ピストンヘッド ５ サーボ弁 ６ 液圧スピーカ本体 ７ 変位検出器 ８ 加速度検出器 ９ 補償制御器
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (4)
- 【請求項１】 振動板と、該振動板に取り付けられたピ
ストンロッドと、該ピストンロッドを挿通させてこれを
往復自在に支承している液圧シリンダと、前記ピストン
ロッド外周面に一体的に形成されてシリンダ内を前後２
室に分割するピストンヘッドと、制御入力信号に応じて
各シリンダ室への供給液量を制御すると共にピストンロ
ッドを介して振動板を振動させるサーボ弁と、前記振動
板の変位を検出すると共に前記振動板がホームポジショ
ンを維持するように位置フィードバックをかけるための
変位検出器と、制御対象の出力信号である振動板の加速
度を検出する加速度検出器と、音声入力信号が入力さ
れ、その音声入力信号に基づいて前記サーボ弁に制御入
力信号を出力する補償制御器とを備え、補償制御器が、
予め判った音声入力信号に対しサーボ弁，液圧シリン
ダ，ピストンロッドを介して駆動される振動板で生じる
固有の周波数特性を加速度検出器により実測した後、目
的とする周波数域での出力周波数特性をフラットにする
ためにＨ∞ 理論に基づいて、固有の周波数特性を補償
するための補償制御を行なうよう構成し、その補償制御
器で実際に入力される音声入力信号と加速度信号に基い
て制御入力信号を作り、サーボ弁を駆動するようにした
ことを特徴とする液圧駆動型スピーカ。 - 【請求項２】 前記補償制御器は、低周波域での相補感
度関数Ｖ（ｓ）の周波数特性をフラットにするために、
数１式 【数１】｜ＷS ・Ｖ（ｓ）｜ （但し、相補感度関数Ｖ（ｓ）は（１＋ＧＫ）-1、Ｇは
前記入力信号に対し振動板での固有周波数特性を実測し
た後、モデリングを行って得られた制御対象の伝達関
数、ＫはＧからＨ∞ 理論に基づいて導出された有理関
数、ＷS は感度関数Ｖの重み関数）、 を最小にする補償周波数特性を有する請求項１記載の液
圧駆動型スピーカ。 - 【請求項３】 前記補償制御器は、低周波域での相補感
度関数Ｖ（ｓ）の周波数特性をフラットにするために数
２式 【数２】｜ＷT ・Ｖ（ｓ）｜ （但し、相補感度関数Ｖ（ｓ）は（１＋ＧＫ）-1ＧＫ、
Ｇは前記ピストンロッド、前記液圧シリンダ、前記ピス
トンヘッド及び前記サーボ弁からなる液圧スピーカ本体
の周波数特性を実測した後モデリングを行って得られた
前記液圧スピーカ本体の伝達関数、ＫはＧからＨ∞ 理
論に基づいて導出された有理関数、ＷT は相補感度関数
Ｖの重み関数）、 を最小にする補償周波数特性を有する請求項１記載の液
圧駆動型スピーカ。 - 【請求項４】 前記補償制御器は、低周波域での相補感
度関数Ｔの周波数特性をフラットにするために数３式 【数３】 （但し、相補感度関数Ｔと感度関数Ｓは数４式 【数４】 Ｇは前記ピストンロッド、前記液圧シリンダ、前記ピス
トンヘッド及び前記サーボ弁からなる液圧スピーカ本体
の周波数特性を実測した後モデリングを行って得られた
前記液圧スピーカ本体の伝達関数、ＫはＧからＨ∞ 理
論に基づいて導出された有理関数、ＷS およびＷT はそ
れぞれ感度関数Ｓ、相補感度関数Ｔの重み関数）、 を最小にする補償周波数特性を有する請求項１記載の液
圧駆動型スピーカ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30774293A JP3330213B2 (ja) | 1993-12-08 | 1993-12-08 | 液圧駆動型スピーカ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30774293A JP3330213B2 (ja) | 1993-12-08 | 1993-12-08 | 液圧駆動型スピーカ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07162995A true JPH07162995A (ja) | 1995-06-23 |
| JP3330213B2 JP3330213B2 (ja) | 2002-09-30 |
Family
ID=17972723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30774293A Expired - Fee Related JP3330213B2 (ja) | 1993-12-08 | 1993-12-08 | 液圧駆動型スピーカ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3330213B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005025316A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Yaskawa Electric Corp | 位置決め装置の制御方法 |
| JP2009147871A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-02 | Ihi Corp | 水中音源の音圧安定化方法及び装置 |
-
1993
- 1993-12-08 JP JP30774293A patent/JP3330213B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005025316A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Yaskawa Electric Corp | 位置決め装置の制御方法 |
| JP2009147871A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-02 | Ihi Corp | 水中音源の音圧安定化方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3330213B2 (ja) | 2002-09-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |