Reduction of degree of freedom in flexible multibody system

• Project/Area Number: 23560267
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Dynamics/Control
• Research Institution: Aoyama Gakuin University
• Principal Investigator: KOBAYASHI Nobuyuki 青山学院大学, 理工学部, 教授 (70276020)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SUGAWARA Yoshiki 秋田大学, 工学資源学研究科, 准教授 (10422320) ; TORISAKA Ayako 青山学院大学, 理工学部, 助教 (70449338)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2013: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2012: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2011: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 機械力学・制御 / マルチボディダイナミクス / 低次元化 / 極柔軟構造物 / 拘束系 / モード合成法 / 極柔軟梁 / 運動制御 / 柔軟マルチボディダイナミクス / multibody dynamics / 振動制御

Research Abstract

This study was aimed at developing a high precision and reduced order model for the extremely flexible body undergoing large rotation and large deformation in order to design a controller for such a highly nonlinear system. As the result, the proposed reduced order model which uses a kind of component mode synthesis method enables to reduce the dimension size of the system matrix of flexible body and is verified to keep the numerical accuracy. Moreover it is also verified the present model can be applicable to design a controller of the mobile robot with extremely flexible link which is similar to floor gymnastics by numerical simulation.

Research Products

• [Journal Article] モード合成法によるANCF 3次元梁の自由度の低次元化(24自由度梁要素について) (2014)
  • Author(s): 門倉皓介,小林信之
  • Journal Title: 日本機械学会論文集 Volume: 80-814(印刷中) Pages: 1-12
  • NAID: 130005004879
• [Journal Article] モード合成法を用いたANCF板のシステム行列の自由度縮小 (2014)
  • Author(s): 岡澤佑弥,小林信之,鳥阪綾子
  • Journal Title: 日本機械学会論文集 Volume: 80-813 Pages: 1-12
  • NAID: 130004728615
• [Journal Article] モード合成法を用いたANCF板のシステム行列の自由度縮小 (2014)
  • Author(s): 岡澤 佑弥，小林 信之，鳥阪 綾子
  • Journal Title: 日本機械学会論文集 Volume: 80
  • NAID: 130004728615
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 中立軸に沿った平均軸ひずみ評価によるANCF梁要素の軸弾性力の精度向上 (2013)
  • Author(s): 和後翼,小林信之,菅原佳城
  • Journal Title: 日本機械学会論文集C編 Volume: 79-804 Pages: 2704-2713
  • NAID: 130003375140
• [Journal Article] 薄肉円筒液体容器の周方向波数が高さ方向に変化する振動モードに関する考察 (2013)
  • Author(s): 永井裕二,村松幸治,小林信之,鳥阪綾子
  • Journal Title: 日本機械学会論文集C編 Volume: 79-776 Pages: 1321-1330
  • NAID: 130003375048
• [Journal Article] Improvement on Evaluating Axial Elastic Force in Beam Element Based on the Absolute Nodal Coordinate Formulation by Accurate Mean Axial Strain Measure (2013)
  • Author(s): 和後 翼，小林 信之，菅原 佳城
  • Journal Title: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS Series C Volume: 79 Issue: 804 Pages: 2704-2713
  • DOI: 10.1299/kikaic.79.2704
  • NAID: 130003375140
  • ISSN: 0387-5024, 1884-8354
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 薄肉円筒液体容器の周方向波数が高さ方向に変化する振動モードに関する考察 (2013)
  • Author(s): 永井 裕二，村松 幸治, 小林 信之，鳥阪 綾子
  • Journal Title: 日本機械学会論文集，Ｃ編 Volume: 79 Pages: 1-10
  • NAID: 130003375048
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 極柔軟梁の大変形制御 (2013)
  • Author(s): 坂本渉,小林信之,鳥阪綾子
  • Organizer: 日本機械学会機械力学・計測制御部門講演論文アブストラクト集
• [Presentation] モード合成法を用いたANCF板要素のシステム行列の自由度縮退 (2013)
  • Author(s): 岡澤佑弥,小林信之,鳥阪綾子
  • Organizer: 日本機械学会機械力学・計測制御部門講演論文アブストラクト集
• [Presentation] 周方向波数が高さ方向に変化する振動モードが励起される薄肉円筒液体容器の地震応答 (2013)
  • Author(s): 永井裕二,小林信之,鳥阪綾子
  • Organizer: 日本機械学会機械力学・計測制御部門講演論文アブストラクト集
• [Presentation] 配管に接続されたベローズ管に地震時に生じる係数励振振動 (2013)
  • Author(s): 寄木諄也,小林信之,鳥阪綾子,渡邉昌宏
  • Organizer: 日本機械学会機械力学・計測制御部門講演論文アブストラクト集
• [Presentation] 円筒タンクのロッキング時底板浮上り特性に及ぼす円筒断面変形の影響 (2013)
  • Author(s): 滝沢翔,小林信之,鳥阪綾子
  • Organizer: 日本機械学会機械力学・計測制御部門講演論文アブストラクト集
• [Presentation] Passive Control of Liquid Sloshing on Floating Roof Tank with Multi Dynamic Absorber (2013)
  • Author(s): Kobayashi, N., Sato, T. and Torisaka, A.
  • Organizer: ASME IPVP
• [Presentation] 圧電素子とNIC回路による摺動部を持たない跳躍機構の開発 (2012)
  • Author(s): 田嶋大地,菅原佳城,鳥阪綾子,小林信之
  • Organizer: 日本機械学会年次大会,CD-ROM講演論文集
• [Presentation] 薄肉円筒液体容器における周方向波数が液面近傍で変化する振動モードの計測 (2012)
  • Author(s): 永井裕二,村松幸治,小林信之,鳥阪綾子
  • Organizer: 日本機械学会年次大会,CD-ROM講演論文集
• [Presentation] 圧電素子を用いたフレキシブルリンクマニピュレータの受動制振制御 (2012)
  • Author(s): 小島玲央,菅原佳城,鳥阪綾子,小林信之
  • Organizer: 22th Workshop on JAXA Astrodynamics and Flight Mechanics
• [Presentation] Development of hopping robot with negative stiffness switching circuit via piezo electric element (2012)
  • Author(s): Tajima, D., Sugawara, Y., Kobayashi N. and Torisaka, A.
  • Organizer: Proceedings of 6th Asian Conference on Multibody Dynamics
  • Place of Presentation: (CD-Rom)
• [Presentation] Reduction of Degrees of Freedom in Three-dimensional ANCF Beam Element by Higher Order Shape Function (2012)
  • Author(s): Sugiura,T., Ichikawa, S., Kobayashi, N., Sugawara, Y. and Torisaka, A.
  • Organizer: Proceedings of 6th Asian Conference on Multibody Dynamics
  • Place of Presentation: (CD-Rom)
• [Presentation] 平均軸ひずみ測定の改良によるANCF梁要素における軸弾性力計算精度向上 (2011)
  • Author(s): 和後翼,小林信之,菅原佳城
  • Organizer: 日本機械学会年次大会,CD-ROM講演論文集
• [Presentation] 拘束モードを用いたANCF梁要素 (2011)
  • Author(s): 小林信之,市川章太,杉浦拓夢,菅原佳城
  • Organizer: 21th Workshop on JAXA Astrodynamics and Flight Mechanics
• [Presentation] Improvement on Evaluating Axial Elastic Force in Bernoulli-Euler Beam Based on the Absolute Nodal Coordinate Formulation by Accurate Approximation of Mean Axial Strain (2011)
  • Author(s): Wago, T., Kobayashi, N., and Sugawara, Y.
  • Organizer: Proceedings of 8th International Conference on Multibody Systems, Nonlinear Dynamics, and Control
• [Presentation] 拘束モードを用いたANCF梁要素 (2011)
  • Author(s): 小林信之，市川章太，杉浦拓夢，菅原佳城
  • Organizer: Astrodynamics and Flight Mechanics
  • Place of Presentation: 宇宙航空研究開発機構相模原キャンパス（神奈川県）
• [Presentation] Improvement on Evaluating Axial Elastic Force (2011)
  • Author(s): T. Wago, N. Kobayashi and Y. Sugawara
  • Organizer: Multibody Systems, Nonlinear Dynamics and Control
  • Place of Presentation: Hyatt Regency on Capitol Hill (Washington, D.C., USA)
• [Presentation] 平均軸ひずみ測定の改良によるANCF梁要素における軸弾性力計算精度向上 (2011)
  • Author(s): 和後翼，小林信之，菅原佳城
  • Organizer: 日本機械学会年次大会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都）
• [Presentation] Passive Control of Liquid Sloshing on Floating Roof Tank with Multi Dynamic Absorber
  • Author(s): Nobuyuki Kobayashi, Tomohiro Sato and Ayako Torisaka,
  • Organizer: American Society of Mechanical Engineers
  • Place of Presentation: Paris, France
• [Presentation] 円筒タンクのロッキング時底板浮上り特性に及ぼす円筒断面変形の影響
  • Author(s): 滝沢 翔， 小林 信之，鳥阪 綾子
  • Organizer: 日本機械学会
  • Place of Presentation: 福岡，九州産業大学
• [Presentation] 配管に接続されたベローズ管に地震時に生じる係数励振振動
  • Author(s): 寄木 諄也， 小林 信之，鳥阪 綾子，渡邉 昌宏
  • Organizer: 日本機械学会
  • Place of Presentation: 福岡，九州産業大学
• [Presentation] 周方向波数が高さ方向に変化する振動モードが励起される薄肉円筒液体容器の地震応答
  • Author(s): 永井 裕二，小林 信之，鳥阪 綾子
  • Organizer: 日本機械学会
  • Place of Presentation: 福岡，九州産業大学
• [Presentation] モード合成法を用いたANCF板要素のシステム行列の自由度縮退
  • Author(s): 岡澤 佑弥，小林 信之，鳥阪 綾子
  • Organizer: 日本機械学会
  • Place of Presentation: 福岡，九州産業大学
• [Presentation] 極柔軟梁の大変形制御
  • Author(s): 坂本 渉，小林 信之，鳥阪 綾子
  • Organizer: 日本機械学会
  • Place of Presentation: 福岡，九州産業大学
• [Presentation] Reduction of Degrees of Freedom in Three-dimensional ANCF Beam Element by Higher Order Shape Function
  • Author(s): Takumu Sugiura, Syota Ichikawa, Nobuyuki Kobayashi, Yoshiki Sugawara and Ayako Torisaka
  • Organizer: 6th Asian Conference on Multibody Dynamics
  • Place of Presentation: Shanghai, China
• [Presentation] Development of hopping robot with negative stiffness switching circuit via piezo electric element
  • Author(s): Daichi Tajima, Yoshiki Sugawara, Nobuyuki Kobayashi and Ayako Torisaka
  • Organizer: 6th Asian Conference on Multibody Dynamics
  • Place of Presentation: Shanghai, China
• [Presentation] 圧電素子を用いたフレキシブルリンクマニピュレータの受動制振制御
  • Author(s): 小島玲央，菅原佳城，鳥阪 綾子，小林信之
  • Organizer: 22th Workshop on JAXA Astrodynamics and Flight Mechanics
  • Place of Presentation: 相模原，神奈川
• [Presentation] 薄肉円筒液体容器における周方向波数が液面近傍で変化する振動モードの計測
  • Author(s): 永井 裕二，村松 幸治, 小林 信之，鳥阪 綾子
  • Organizer: 日本機械学会年次大会
  • Place of Presentation: 金沢，石川
• [Presentation] 圧電素子とNIC回路による摺動部を持たない跳躍機構の開発
  • Author(s): 田嶋大地，菅原佳城，鳥阪 綾子，小林信之
  • Organizer: 日本機械学会年次大会
  • Place of Presentation: 金沢，石川