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Estimation of excitation forces in time domain using operational responses

Research Project

Project/Area Number 16K06159
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Dynamics/Control
Research InstitutionThe University of Tokushima

Principal Investigator

HINO Junichi  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (10173189)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2018: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsモード解析 / 伝達経路解析 / 加振力推定 / 時間領域推定 / 非定常入力 / 機械力学・制御 / 振動解析・試験 / 加振力同定
Outline of Final Research Achievements

In order to suppress vibrations of the machine, it is important to estimate the excitation force acting on the mechanical system in the operating condition. The estimation of excitation forces was performed in the time domain via solving the inverse problem to consider the transient characteristics of the excitation force. As an example, we dealt with the estimation problem of impulse force. The Hankel matrix was derived from modal parameters of the system and a procedure was developed to solve the inverse problem directly using Tikhonov regularization, which integrated singular value decomposition and L-curve method. Furthermore, we also developed an indirect procedure by applying the augmented Kalman filter that integrates the input force into the state quantities. Then, the mathematical model of the vibration system was derived by the subspace identification and the mass change method to obtain the dynamics of the system from the vibration data in operating condition.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来行われていた周波数領域の加振力推定に比べ,過渡的な加振力の推定を行うことができる.過渡振動の原因となる非定常加振力の推定を行うことができると,加振力の時間的変動を把握することができ推定精度が向上するだけでなく,機械の故障診断などの突発的な振動特性の変化を検知することが可能になる.このことは,設計時の振動対策に加えて,実稼働中の機械の健康状態を監視することできる.また,付随して行っていた質量変更法による正規化モードの導出については,実稼働状態での振動データのみから有意な振動特性を抽出することが可能となるため,動特性改善のための実験の効率を大きく改善できる.

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Presentation (13 results)

  • [Presentation] 特異値分解と正則化法を用いた構造物に対する加振力の推定 (推定結果に対する直達項の影響の検討)2019

    • Author(s)
      日野 順市,河野 晃大
    • Organizer
      D&D2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] カルマンフィルタによる機械構造物の時間領域加振力推定に関する研究(推定の安定化のための重み係数)2019

    • Author(s)
      日野 順市,山室 亮太
    • Organizer
      D&D2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 特異値分解と正則化法を用いた構造物に対する加振力の推定 (加振位置に関する推定精度の検討)2018

    • Author(s)
      日野 順市,森實 卓朗
    • Organizer
      D&D2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] A TIME DOMAIN APPROACH OF EXCITATION FORCE ESTIMATION USING SVD AND REGULARIZATION2018

    • Author(s)
      日野 順市,森實 卓朗
    • Organizer
      ICSV25
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 質量変更法による固有モードの正規化と固有振動数の推定2018

    • Author(s)
      日野 順市,大屋 怜史
    • Organizer
      日本機械学会中国四国支部 第56期総会講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 質量変更実験による固有モードの正規化と固有振動数の推定2018

    • Author(s)
      日野 順市,大屋 怜史,山田 空大
    • Organizer
      日本設計工学会 四国支部研究発表講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] カルマンフィルタによる機械構造物の時間領域加振力推定に関する研究 (5自由度モデルに対する適用)2017

    • Author(s)
      長町 周,日野 順市
    • Organizer
      日本機械学会機械力学・計測制御部門 D&D2017講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 特異値分解と正則化法を用いた構造物に対する加振力の推定2017

    • Author(s)
      森實 卓朗,日野 順市
    • Organizer
      日本機械学会機械力学・計測制御部門 D&D2017講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 低周波数帯域における位相特性を考慮した立位バランス制御モデルの構築2017

    • Author(s)
      園部 元康,山口 大貴,日野 順市,芝田 京子,井上 喜雄
    • Organizer
      日本機械学会機械力学・計測制御部門 D&D2017講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] カルマンフィルタによるインパルス加振力の時間領域推定に関する研究2016

    • Author(s)
      長町 周,日野 順市
    • Organizer
      日本機械学会2016年度年次大会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県福岡市西区元岡744)
    • Year and Date
      2016-09-11
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 特異値分解と正則化法を用いた構造物に対するインパルス加振力の推定2016

    • Author(s)
      森實 卓朗,日野 順市
    • Organizer
      日本機械学会2016年度年次大会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県福岡市西区元岡744)
    • Year and Date
      2016-09-11
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 遅延を考慮した立位人体前額面の1自由度力学モデリング2016

    • Author(s)
      山口 大貴,園部 元康,日野 順市
    • Organizer
      日本機械学会2016年度年次大会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県福岡市西区元岡744)
    • Year and Date
      2016-09-11
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 質量変更法による正規化固有モードの推定手法に関する研究2016

    • Author(s)
      日野 順市,中原 佑貴,園部 元康
    • Organizer
      日本機械学会 Dynamics and Design Conference 2016
    • Place of Presentation
      山口大学(山口県宇部市常盤台2-16-1)
    • Year and Date
      2016-08-23
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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