| 研究課題/領域番号 |
21K14108
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 神奈川大学 |
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研究代表者 |
栗原 海 神奈川大学, 工学部, 助教 (90896888)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
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| キーワード | 振動制御 / 天井走行クレーン / 残留振動 / 固有振動数成分 / 非線形系 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，オープンループ制御による天井走行クレーンの残留振動の抑制を目指して，固有振動数成分除去法による台車軌道の設計法を提案している．固有振動数成分除去法は，線形不減衰系に対して有限時間作用する外力が系の固有振動数の成分を持たなければ残留振動が発生しない，という性質に基づいたものである．これまでに，一質点モデルに対する本手法の有効性を明らかにしている．天井走行クレーンを対象とした残留振動の抑制および実機への適用を可能とする制御手法を確立すべく，多自由度系モデルに対する本手法の有効性，およびロープ長さの変化を利用したアクチュエータへの負荷を軽減する手法，について主に調べる．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，天井走行クレーンの制御入力設計に固有振動数成分除去法を提案した．本報では，多自由度系モデルに対する固有振動数成分除去法の有効性の検証，およびロープ長さの変化を利用したアクチュエータへの負荷を軽減する手法の開発を行った．前者については，多自由度系にモード変換を適用し，それぞれのモードで非線形性や減衰の影響を含むみなし外力を導出し，対応する固有振動数を除去することで残留振動を抑制できることを示した．後者については，ロープ長さの変化に自由度を持たせ，台車加速度に加えてロープ長さの範囲を制限する関数を用いて目的関数を設定することで，ロープ長さを利用した台車加速度低減が可能であると示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
残留振動とは機械システムの動作停止時に系に残っている許容できない振動を挿し，天井走行クレーンやロボットアームといった高速運転が求められる機械では問題になり得る．本研究では天井走行クレーンを対象としているが，提案している固有振動数成分除去法はクレーンに限らず一般的な機械に適用可能である．多自由度系への適用，および時間的に変化するパラメータを考慮した制御が可能となったことで，本手法の適用範囲もより広くなった．したがって，残留振動が問題となる機械全般への対策としての利用が可能である．また，本研究では様々な系で残留振動抑制の必要条件を示しており，これは対策法の発展につながるものである．
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