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

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11305020
• 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, 教授 (30181522) ; 須田 義大 東京大学, 国際産学共同研究センター, 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: 柔軟構造物 / 弾性車体 / 多モード振動制御 / 多質点モデル / 運動制御 / 振動騒音制御 / 操舵支援システム / アクティブサスペンション

研究概要

最終年となる本研究は鉄道車両や自動車などの乗物の省エネルギー化に加えて,快適性,操縦安定性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制御,運動制御を考慮した統合設計法の提供を意図して,まとめの研究を実施した.本年度は快適性向上に要求される振動騒音制御法,多モード振動制御法,運動と振動の制御のための多質点モデル作成法,操縦安定性向上に要求されるアクティブサスペンション制御法とそこで要求されるデバイスの開発,車線追従のための操舵支援システムと多入力ドライバモデルを用いた評価法等の研究を行い,研究発表に示される研究実績を得た.特に,弾性車体の運動と振動を表現できる拡張低次元化物理モデルの作成に進展が見られた.このモデルの有効性は柔軟なロボットアームの運動と振動の制御実験で実証された.また,この研究の応用として,巨大加振台は加振周波数の範囲に振動モードが現れる柔軟体と見なせることから,この加振台の運動と振動の制御も行った.この研究成果は,弾性車両の運動と振動の制御にも適用できるものである.また,開発した多質点モデル作成法は,車体の転倒問題の解析にも適用できる発展性があることも分かった.
鉄道車両の制御においては,アクティブステアリング制御法の研究が進められ,地下鉄の脱線事故で問題となった曲線通過特性の改善に有効であることがシミュレーションで確認された.さらに,スケール模型実験装置によってその有効性が検証された.
一方,弾性化した軽量車体では振動騒音の低減対策が重要であるが新しいアクティブ騒音制御法の研究が進められ,その設計法が示された.
操縦安定性の研究も進展し,不整路面のもたらす非線形特性に適応できる車体の運動制御法も示された.
以上のように,本研究が目指した当初の目的は概ね達成できた.

研究成果

• [文献書誌] S.Kougo, K.Seto, A.Tan, T.Watanabe, H.fujihara, K.Yoshida, H.Tanaka: "VIBRATION CONTROL OF PARALLEL FLEXIBLE STRUCTURES USING INTERACTIVE FORCE"ASME 2001 DESIGN ENGINEERING TECHNICAL CONFERENCE AND COMPUTERS AND INFORMATION IN ENGINEERING CONFERENCE CD-ROM論文集. VIB-21477. 1-5 (2001)
• [文献書誌] Isao Ishiguro, Yasuhiro Miyata, Kazuto Seto: "DEVELOPMENT OF ABSOLUTE DISPLACEMENT AND VELOCITY SENSOR"PROCEEDINGS OF THE ASIA-PACIFIC VIBRATION CONFERENCE 2001. Vol.3. 1050-1054 (2001)
• [文献書誌] Hidefumi Hiramatsu, Kazuto Seto, Toru Watanabe: "Motion Vibration Control of Three Dimensional Flexible Shaking Table"PROCEEDINGS of the European Control Conference 2001. CD-ROM論文集. 84-89 (2001)
• [文献書誌] T.Sagane, T.Shono, K.Adachi, T.Kinoshita, H.Tajima, K.Seto: "A PROPOSAL OF ADVANCED MODELINGS FOR MOTION AND VIBRATION IN FLEXIBLE STURUCTURES"ASME 2001 DESIGN ENGINEERING TECHNICAL CONFERENCE AND COMPUTERS AND INFORMATION IN ENGINEERING CONFERENCE CD-ROM論文集. VIB-21317. 1-7 (2001)
• [文献書誌] 土館浩平, 大塚征史, 背戸一登, 渡辺亨: "柔軟ロボットアームの運動と振動の制御"日本機械学会Dynamics and Design Conference 2001 CD-ROM論文集. No.01-5. 524 (2001)
• [文献書誌] 足立和人, 相根隆人, 木下貴雄, 庄野崇, 田島洋, 背戸一登: "拡張低次元物理モデルを適用した弾性車両のシミュレーション(第1報 拡張低次元化物理モデルの提案)"日本機械学会Dynamics and Design Conference 2001 CD-ROM論文集. No.01-5. 702 (2001)
• [文献書誌] 足立和人, 相根隆人, 木下貴雄, 庄野崇, 田島洋, 背戸一登: "拡張低次元化物理モデルを適用した弾性車両のシミュレーション(第2報 拡張低次元化物理モデルの応用)"日本機械学会Dynamics and Design Conference 2001 CD-ROM論文集. No.01-5. 703 (2001)
• [文献書誌] 道辻洋平, 須田義大: "メカトロニック・ビーグルのアクティブステアリング制御"第44回自動制御連合会講演会前刷集. No.01-235. 556-559 (2001)
• [文献書誌] 須田義大, 小峰久直, 道辻洋平, 和田学, 岩佐崇史: "スケールモデルによるガイドウェイビーグル走行実験装置の開発"日本機械学会第10回交通・物流部門大会講演会論文集. No.01-36. 223-226 (2001)
• [文献書誌] 末松啓吾, 須田義大, 中野公彦, 椎葉太一: "自動車における電磁サスペンションの研究"日本自動車技術会学術講演会前刷集. No.4-00. 1-4 (2001)
• [文献書誌] Yoshihiro Suda, Takefumi Miyamoto, Norihiko Katoh: "Active Controlled Rail Vehicles for Improved Curving Performance and Response to Track Irregularity"Vehicle System Dynamics Supplement. 35(2001). 23-44 (2001)
• [文献書誌] 石濱正男, 鈴木秀男, 高田博, 高橋二三男, 飯嶋孝佳, 大石久巳他6名: "2005年の振動騒音実験解析技術の展望"自動車技術会学術講演会前刷集. Vol.29-00. 9-12 (2001)
• [文献書誌] 飯塚真吾, 石濱正男, 石原与仁: "スペースフレーム耕造FormuiaSAE車体の低周波改善"自動車技術会学術講演会前刷集. Vol.10-00. 247 (2001)
• [文献書誌] 石濱正男: "パッシブ制御からの発想によるアクティブ振動騒音制御"自動車技術会振動騒音シンポジウム前刷集. Vol10-00. 1-12 (2000)
• [文献書誌] 納富信也, 岡田一行, 堀内伸一郎: "確率的な手法を用いた非線形車両運動制御系のロバスト性評価"日本機械学会第10回交通・物流部門大会講演論文集. No.01-36. 205-208 (2001)
• [文献書誌] Horiuchi, S., Okada, K., Nohtomi, S.: "Numerical Analysis of Optimal Vechicle Trajectories for Emergency Obstacle Avoidance"JSAE Review. Vol.22,No.4. 495-502 (2001)
• [文献書誌] Horiuchi, S., Okada, K., Nohtomi, S.: "Stochastic Robustness Analysis and Synthesis of Nonlinear Vehicle Dynamics Controller"17^<th> International Association for Vehicle System Dynamics(IAVSD)symposium. 1-14 (2001)
• [文献書誌] 堀内伸一郎, 砂田圭: "車線追従のための操舵支援システムと多入力ドライバモデルを用いた評価"国際交通安全学会誌. Vol.26,No.2. 6-13 (2001)