2005 Fiscal Year Annual Research Report
非線形現象の発現・操作による柔軟劣駆動マニピュレータの運動制御
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16560377
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
藪野 浩司 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 教授 (60241791)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青島 伸治 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 教授 (60013710)
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| Keywords | 非線形 / 制御 / 分岐現象 / 梁 / 弾性体 / マニピュレータ |
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| Research Abstract |
本年は、リンクの剛体モードの非線形特性を把握するため,鉛直加振される振り子の係数励振現象を理論的ならびに実験的に明らかにした.その支点を固有周波数の2倍に近い周波数で重力と平行に加振すると,係数励振が発生するがその周波数応答特性は,システムに存在する非線形性の大きさによって決定される.本研究では高次近似解析により理論的に周波数応答曲線を導き,実験結果との比較を行った.このテーマは古くから多くの研究者に取り上げられているが,解析法に不備があり,また定量的な実験データの比較が行われていなかったものである.さらにこの結果を利用して,柔軟構造物の非線形ノーマルモードの非直交性を利用した,振動制御法を理論的ならびに実験的に提案した.この手法は柔軟劣駆動マニピュレータの運動制御の基礎となるべき手法である.まず梁の曲率および中立面の伸びにより発生する幾何学的非線形復元力成分を無視せずに運動方程式を導いた.さらに特異摂動法によって特性を明らかにした.得られた振幅方程式の考察から,非コロケートな位置に制御用アクチュエータが存在しても,モードの非直交性により振動制御が可能なことを見出し,解析によりそれを確かめた.また軸方向に周期的な加振を受ける両端単純支持梁に発生する2次モードの係数励振振動について,上記の制御手法を適用することにより,対称位置に装着されたアクチュエータを利用しても非対称なモードの励振現象を安定化できることを実験的に確認した.
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