2015 Fiscal Year Research-status Report
データ駆動型モデリングによる大型膜面展開宇宙構造物の形状・ダイナミクス推定
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15K18285
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
山崎 政彦 日本大学, 理工学部, 助教 (40632302)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | データ駆動型モデル / 展開宇宙構造物 / モデル低次元化 / 膜 / ゴッサマー構造 / 形状推定 / ダイナミクス推定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，計算コストの低い低次元の数学モデルを用いた数値解析データと信頼度は高いが時間・空間的に断片的な複数の軌道上情報を融合することで，これまで明瞭に説明できなかった軌道上での膜面展開宇宙構造物の形状・ダイナミクスを効率的かつ，詳細に推定する方法の構築を目的としている．
初年度である本年度は，課題１，２を実施した．また，研究課題を通じて必要となる，提案手法の検証・有効性確認用の微小重力環境下でのデータの取得を行った．その実績は以下の通りである．
課題1：軌道上情報と数値解析の融合法の開発：膜面の特徴点の位置・速度情報の組み合わせ，計測頻度と計測領域の異なる複数のデータの組み合わせの，より実データに近い計測環境を模擬した数値解析コードを開発し，数値実験，真空環境実験により検証・有効性の確認を行った．また，従来の推定法の中に，繰り返し計算による推定値の更新を組み込むことにより，断片的な位置・速度情報のみから（有限要素法解析データを用いない）形状・ダイナミクスを推定する方法の開発を行い，従来よりも推定にかかる時間を大幅に削減でき，かつ，解析者の主観を極力排除したデータ駆動型のモデル化法を考案した．
課題2：大型膜面展開宇宙構造物の低次元モデル化および並列解析コードの開発：並列計算環境を導入し，低次元有限要素法解析モデルの並列化，効率化に取り組んだ．平成28年度はこれをもとに，さらなる効率化に取り組む．
提案手法の検証・有効性確認用のデータ取得：微小重力環境（航空機によるパラボリックフライトで実施），真空環境下での，異なるサイズや形状の展開構造物実験を実施し，データを取得した．平成28年度はこれをもとに，課題1，課題2の段階的な評価に取り組む．
以上のように，課題1，課題2の達成に向けて必要な成果を得るとともに，次年度に向けた課題を明確化した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
課題１に関して，複数のデータ形式を用いた形状・ダイナミクス推定コードを開発するとともに，当初の予定にはなかった，数値解析モデル（有限要素法解析モデル）を用いない新たな形状・ダイナミクス推定法の解析コードを開発することが出来た．
課題2に関しては，当初の予定通りに並列計算環境を導入し，従来の低次元解析コードの並列化・効率化の一部の実装を行っている．
また，平成28年度に実施予定であった，課題１，課題2を通じて必要となる検証・有効性確認用のデータ取得の一部を，計画では盛り込めなかった微小重力環境下かつ，異なるサイズや形状の展開構造物実験という形で実施できた．これにより，平成28年度の早期から課題１，２の段階的な評価・改良に取り組むことができることは，当初計画を超える成果であった．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は，平成27年度内に取得できた微小重力環境下での異なるサイズや形状の展開構造物実験のデータと，平成28年度に実施予定の大型真空槽での実験データをもとに，課題１，2の開発を進める．また，課題2で構築する予定の低次元並列解析モデルと，課題1の数値解析と軌道上データの融合法の成果を組み合わせた，「計算コストの低い低次元の数学モデルを用いた数値解析データと信頼度は高いが時間・空間的に断片的な複数の軌道上情報の融合法」の有効性を確認する．具体的には，微小重力環境下や真空環境下の取得データの一部を意図的に時間・空間的に欠落させ，提案する融合法による推定が有効か確認する．
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