講座・研究の紹介

システム制御工学講座　System and Control

　研究の紹介

　機械システムの動的挙動の解析，モデル化，同定，設計，計測，制御及びメカトロニクスに関する教育研究を行っている．ダイナミックシステムの分野では，主としてシステムの力学，振動のモデル化，解析，高精度計算，振動制御等について，機械システムの分野では，機械システムのコンピュ－タ支援による高性能化や最適化等について，システム制御の分野では，ロバスト制御論の実システムへの応用，自律移動体のフィードバック制御，人工現実感における力覚触覚システムなどについて，それぞれ教育研究を行っている．

　研究分野

【ダイナミックシステム】（鞍谷・新谷）

［モード解析をベースとした実験と解析の統合化］］（鞍谷）
目的
実験モード解析と有限要素法解析を統合化することで，振動シミュレーションの効率化と高精度化を図る．
概要
実験データを参照した有限要素解析モデルのアップデートや有限要素解析モデルの援用による実験振動モードの拡張など実験と解析を統合，相互補完することで，構造変更シミュレーションや振動応答シミュレーションの効率化と高精度化を目指す．

［モードフィルタの利用による振動特性の簡易抽出法とその振動特性評価への応用］（鞍谷）

目的
振動測定データに含まれる複数の振動モード情報から所望の振動モードだけの情報を簡易に抽出する方法を開発する．
概要
複数のセンサからの出力を合成することで所望の振動モードだけの情報を抽出可能とするセンサ位置と合成するときの重み係数の決定方法を検討する．開発したモードフィルタを製品の特性評価・欠陥検出に利用するためのシステム開発にも取り組む．

［地震時における機器・配管系の耐震･免震に関する研究］（新谷）

目的
地震による機械や機器・配管系の衝突振動の動的な複雑な挙動の解明を行い，地震に強い構造設計を行う．さらに，機械に入る力を低減する免震装置の開発を行う．
概要
衝突を行う振動応答解析するための解析モデルを作成し，シミュレーション解析を行う．また，CAEソフトである有限要素法(FEM)を用いて，機械構造物のモード解析，応答低減の有効性についての解析を行う．また，免震装置による相対変位低減について実験と解析を行う．地震に強い墓石の実験と解析を行う．

［3DCAD・CAEによる機械構造物の動的解析に関する研究］（新谷）
目的
3DCAD・CAEを用いて，機械構造物の動的問題の解析を行い，さらに、振動実験を行い、問題解決や新たな設計開発を行う．
概要
3DCAD・CAEを用いて，チェーンやスプロケット，工作機械や減速機，ｲﾝﾌﾟﾗﾝﾄや歯科治療機器等の様々構造物の応力解析，固有値解析を行い，さらに振動実験を行って，解析モデルの有効性を評価して、新たな構造物の設計を行う．

【機械システム】（山田）

［アイガモ農法支援システムに関する研究］（山田）

目的
優れた生物共生型環境調和育苗方法として知られているアイガモ農法について，アイガモ管理域の自動化装置，水田モニタリング装置，カモ型ロボットなどから成る支援システムの基盤技術を確立する．
概要
カモ型ロボットとアイガモ群の間に刷込みによる親子関係を形成し，遠隔制御によるカモ型ロボットによってアイガモ群を雑草域に誘導するための生物集団の行動統率方法などを研究している．

［再構成可能型生産環境における管理者行動評価］（山田）
目的
レイアウトの再構成が可能な生産設備群について，管理者の管理行動が生産性に及ぼす影響を明らかにし，管理者の効果的なナビゲーション手法を検討する．
概要
OpenGLをグラフィックスソフトウェアインタフェースとして利用して生産設備群や管理者の3次元モデルを構築し，コンピュータの仮想空間で研究している．

【システム制御】（川谷・川井）

［不安定機械システムの安定化制御］（川谷）
目的
フィードバック制御を利用して不安定な機械システムを，安定に制御する問題を議論する．
概要
二輪車や手の上に棒を立てる遊びなど，我々の身の回りには不安定な対象が多くある．人間はそれらに対して，経験や学習を通して適切に制御できるようになるが，本研究では，現代制御理論に基づいて制御系を構築し，安定化を試みる．

［柔軟アームの振動制御］（川谷）
目的
柔軟アームの稼働時に発生する振動に対して，柔軟アームに取り付けたセンサからの情報に基づいたフィードバック制御により，その減衰性を高めることを目指す．
概要
柔軟性を有するアームは，本質的に振動を発生する特性をもつ。アームの作業性を考えたとき，振動は低減すべきものである。本研究では，適切な制御理論に基づき，振動の減衰性を高めるフィードバック制御系の設計を行い，実験によりその有効性を検証する．

［力触覚提示システムの制御］（川井）
目的
人工現実感に用いられる力触覚提示システムの開発とその制御手法をについて研究する．
概要
コンピュータ内に構築された仮想物体を，ロボットなどを使って人間が操作するシステムの開発を行う．また，人間が直接接触するため安全性が重要な課題であり，より安定な制御手法について研究する．

［複合現実感システムの応用］（川井）
目的
実世界と仮想世界を融合する複合現実感技術を各種分野に応用する．
概要
カメラで撮影している実際の映像にコンピュータグラフィックスを実時間で重ね合わせて表示する等，コンピュータを用いて現実の情報を増強する技術は複合現実感技術と呼ばれる．この技術を各種分野へ応用する研究を行う．

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