柔軟多体系のモデリングと計算機による動力学の記号生成に関する研究

柔性多体系统建模及计算机动力学符号生成研究

基本信息

批准号：
05855036
负责人：
吉村浩明
金额：
$ 0.51万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至 1994
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05855036/
关键词：
柔軟多体系 Nonenergicness ボンドグラフ

项目摘要

本研究は、宇宙用マニピュレータに代表される柔軟多体動力学の定式化と記号生成方法の開発を目的として研究を行なっている。本研究の主な問題点は(1)柔軟体は幾何学的非線形を有する分布定数系のモデルの提案、(2)離散化等による物理パラメータの増大によって、拘束力等の従属変数の消去が困難であること、及び(3)数値解析に不可欠である運動方程式の定式化における計算の効率化等が挙げられる。報告者は、これまでに主として多剛体系についてボンドグラフを用いたモデリング方法の提案を行い、拘束力等の自動消去方法を開発した。この方法は、仮想パワの原理と等価であるNonenergicnessに基づいて、機械ジョイント等に代表されるシステムの接続構造をNonenergicマルチ-ポートによって定義し、さらに入出力係数行列によって表すことによって行列を用いた代数計算によって変数消去を行うものである。特に、運動学的、力学的関係式における変数の入出力に注目し、入出力係数行列に対応して入出力行列を導出することによって消去計算を行なう点が特徴である。平成5年度は、上記の方法を用いて実際に多体系の動力学を記号生成し、記号生成に関わる演算回数が最小となるアルゴリズムを開発した。さらに、柔軟多体系の力学について非リーマン幾何学的動力学による双対形式の運動方程式を導いた。これらの研究を遂行するに当たり、計画書において計上した32bit計算機を購入しソフトウェアの開発を行なった。また、上記の研究成果の一部については、米国機械学会冬期大会(平成5年12月)において論文発表を行なっている。

这项研究是为了制定灵活的多体动力学，例如空间操纵器和开发符号生成方法。这项研究的主要问题包括（1）针对具有柔性身体几何非线性的分布式恒定系统模型的提议，（2）消除因变量等因变量（例如因离散化而增加的物理参数而引起的结合力）的难度，（3）计算在运动方程中计算的效率，对于数值分析而言是必不可少的。记者提出了一种主要使用键图的建模方法，主要用于多刚性系统，并开发了一种自动擦除方法来结合力和其他因素。该方法通过虚拟功率原理来定义系统（例如机器接头）的连接结构，该连接结构与虚拟功率的原理定义，该原理与虚拟功率的原理相当，然后使用矩阵使用代数计算来擦除输入/输出系数矩阵来表达它。特别是，它的特点是专注于运动关系和机械关系中变量的输入/输出，并通过得出与输入/输出系数矩阵相对应的输入/输出矩阵来执行擦除计算。在1993年，我们开发了一种算法，该算法实际上使用上述方法为多体系统生成符号，并最大程度地减少符号生成中涉及的操作数量。此外，我们为灵活的多体系统的力学提供了一个具有非rheamanian几何动力学的运动双方程。在进行这些研究时，购买了计划中记录的32位计算机并开发了软件。此外，上述一些研究结果发表在美国机械工程师冬季会议（1993年12月）上。