自励振動現象の制御法に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650438
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 青島 伸治 筑波大学, 機能工学系, 教授 (60013710)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藪野 浩司 筑波大学, 機能工学系, 助教授 (60241791)
• Keywords: 自励振動 / 係数励振 / パターン形成 / 時間おくれ系 / 分岐現象 / 振動 / 高周波加振

Research Abstract

本年度は,(1)時間遅れ系に生じる自励振動現象の解析および(2)自励振動現象をもちいた運動制御に関する研究を行った.まず(1)に関する研究については,旋盤を用いた中ぐり研削を取り上げ,バイトに発生する自励振動を理論的ならびに実験的に解析した.バイトの運動を支配する方程式をバイトの剛性,バイト送り速度,回転数等のパラメータをもちいて導出した.得られた方程式は時間遅れ系になり,バイトの動的挙動の安定性が切削速度に依存して変化することを指摘した.切削速度がある値を超えると,自励振動が発生することを理論的に明らかにした.また自励振動発生時には部材の切削表面に規則的なパターンが形成されることを指摘し,そのパターンはバイトの送り速度とバイトの自励振動の周波数から完全に決定できることを実験と理論から明らかにした.(2)に関する研究については,劣駆動マニピュレータの運動制御を自励振動の一種である係数励振現象を利用して行う方法を提案した.本手法によりフィードバック制御を用いずに劣駆動関節を有するリンクの振り上げ倒立および安定化が実現された.
まず対象とするリンクに高周波加振によってピッチフォーク分岐を発生させ,安定で平衡な角度まで振り上げる.その後,高周波加振の振動中心を徐々に重力方向からπ/2まで移動させることにより,ピッチフォーク分岐に摂動を発生させて,劣駆動リンクを倒立状態へ移行させる.この状態で鉛直方向に劣駆動関節は高周波で加振されているため,倒立状態は安定な平衡状態となる.さらに模型実験をとおして同手法の有効性も確認した.

Research Products

• [Publications] H.YABUNO, M.Ishitani, N.AOSHIMA: "BIFURCATION AND NORMAL FORM OF PARAMETRICALLY EXCITED PUFFINGSYSTEM WITH QUADRATIC DAMPING"Dynamics of Continuous, Discrete and Impulsive sys.. 8. 627-638 (2001)