軽量化を目指す弾性車体の多モード振動制御と統合設計に関する基盤的研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11305020
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 背戸 一登 日本大学, 理工学部, 教授 (40256798)
• 研究分担者: 堀内 伸一郎 日本大学, 理工学部, 助教授 (30181522) ; 須田 義大 東京大学, 生産研究所, 助教授 (80183052) ; 石浜 正男 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (20298277)
• キーワード: 車体 / 軽量化 / モデリング / サスペンション制御 / ステアリング制御 / エネルギー回収 / サスペンション要素 / 運動と振動の制御

研究概要

鉄道車両の高速化と省エネルギー化を同時に満たすために車両の軽量化は重点課題になっている。自動車においても同様である。特に、全車体重量の約40%を占める車体を軽量化することは省エネルギー化にとって有効な手段であるが、それによって曲げとかねじり振動などの多数の弾性モードの振動が顕在化し乗り心地を悪くするところから、従来は車体を剛に設計する方法が講じられてきた。本研究の目的は、鉄道車両や自動車等乗り物の快適性と省エネルギー化を同時に実現するために必要な、軽量車体の弾性振動モードの効果的な振動制御法とそれに基づく運動制御法を提供することである。
そこで,本年度は振動制御のためのモデリング手法とそれに基づく制御法を確立するために,弾性車体に見立てたアクティブサスペンション支持された平板構造物のモデリングと振動制御の研究(1)(4),車体の運動の制御として4輪のアクティブステアリングとトルク制御(8)(11),および確定外乱を考慮した非線形予測制御(12),サスペンション制御として電磁サスペンション(5),(6)やエネルギー回収制御の研究(7)等,本研究の目的を達成するための多面的基礎研究の成果が得られた。

研究成果

• [文献書誌] (1)加藤大輔,川合康文,背戸一登: "柔軟な車体のモデリングとアクティブサスペンションによる運動と振動制御"機械力学・計測制御講演論文集. 99-7(1). A185-188 (1999)
• [文献書誌] (2)庄野崇,加藤大輔,背戸一登: "弾性車体のアクティブサスペンション制御"日本機械学会第8回交通・物流部門講演論文集. 99-59. 197-198 (1999)
• [文献書誌] (3)宮倉敏明,,宮本浩成,L.N.Kar,背戸一登: "柔軟構造物の曲げとねじり振動のロバスト制御"日本機械学会論文集. 65-635. 2680-2686 (1999)
• [文献書誌] (4)Kar.I.N,Miyakura.T,K.Seto: "H-infinity Based Vibration Control of a Flexible Structure"Proceedings of Motion and Vibration Control 1 in Mechatronics. 323-328 (1999)
• [文献書誌] (5)Kimihiko Nakano,Yoshihiro Suda,Shigeyuki Nakadai: "Self-powered Active Vibration Control with Continuous Control Input(Application to a Cab Suspension of a Heavy Duty Truck)"Proc.of ASME Design Engineering Technical Conferences,DETC99/MOVIC. 8404 (1999)
• [文献書誌] (6)K.Nakano,,Y.Suda,,S.Nakadai,,H.Tsunashima,T.Washizu: "Self-powered Active Vibration Control Applied to a Truck Cab Suspension"Proc.of JSAE Review. 20-4. 511-516 (1999)
• [文献書誌] (7)須田善大、末永啓吾、中野公彦、椎葉太一: "自動車のおける電磁サスペンションの研究",第8回交通・物流部門大会講演論文集. 99-59. 193-196 (1999)
• [文献書誌] (8)Horiuchi,S.,Okada,K.,Nohtomi,S: "Effects of Integrated Control of Active Four Wheel Steer and Indiviual Wheel Torque on Vehixle-Handling and Stability-A Comparison of Altemative Control Strategies-"16th Intemational Association for Vehicle System Dynamics(IAVSD)Symposium. 3171 (1999)
• [文献書誌] (9)Nohtomi,S.,Horiuchi,S.,Tamatsukuri,T.: "An Adaptive Automatic Steering Control System Using Generalized Predictive Control Theory"Jthe 6th Woeld Congress on Intelligent Transport System. 00003 (1999)
• [文献書誌] (10)Horiuchi,S.,Okada,K., Nohtomi,S: "Improvement of Vehicle Handling by Nonlinear Integrated Control Theory"JSAE Review. 20-4. 458-464 (2000)
• [文献書誌] (11)Nohtomi,S.,Horiuchi,S.,Tamatsukuri,T: "An Automatic Lateral Controller based on Generalized Predictive Control Theory."JSAE Review. Vol.21No.1. 53-59 (1999)
• [文献書誌] (12)斉藤陽男、堀内伸一郎: "確定外乱を考慮した非線形予測制御とその車輌運動制御への応用"自動制御連合講演会.. 179-180 (1999)