マルチボディ・ダイナミクスを用いた最適モデルおよび制御モデルの自動生成・評価

• 研究課題/領域番号: 05650226
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械力学・制御
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 須田 義大 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (80183052)
• 研究期間 (年度): 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1993年度)
• 配分額: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 1993年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
• キーワード: マルチボディ・ダイナミクス / 動力学 / モデリング / 自動制御 / コンピュータダイナミクス / シミュレーション / ヴィークルダイナミクス

研究概要

本研究は、マルチボディ・ダイナミクスを用いた運動方程式の自動生成、解析システムに関する研究である。コンピュータによる数値的・記号処理的に運動方程式を自動的に求め、さらに数値シミュレーション、固有値解析、周波数応答解析なども自動的に行うものである。このように誤りが生じ安いルーチンワークを自動化することは、創造的な開発に重要である。
本年度は、マルチボディ・ダイナミクス・システムの記述方式として、Newton-Euler法、Kane法、ベクトルネットワーク法、さらに感度行列を用いる方法について比較検討した。制御システムへの適用、モデリングの自動化という目標のためには、できるだけ簡単な手法が好ましく、自由度の設定が容易である感度行列を用いる手法に着目した。
モデルの自動生成の手法については、人工知能的アプローチと、機械的手法の2通りが考えられる。システムを容易に構築するには、後者の考えを取り入れ、解析結果を基に必要な自由度のみ抽出する方法が簡便であることが判り、その手法を探った。制御系を導入する点に関しても、検出量、操作量の自由度を指定できる手法が好ましい。
ソフトウエアについては、使い安さの点から、グラフィカル・ユーザー・インターフェイス(GUI)やウインドウズ・システムの採用が好ましく、プリプロセッサ、ポストプロセッサとして、パソコンによるCADシステムを用いる手法を検討した。
上記の検討結果を踏まえ、ヴィークルダイナミクスを対象としたプロトタイプのソフトウエアを構築し、現在汎用性を持たせるような改良を加えている。
開発したシステムの有用性は、高速鉄道におけるセミアクティブ制御の考えを取り入れた、前後非対称方式操舵台車システムに適用し、確認した。