An Accelerated Iterative Method for the Dynamic Analysis of Multibody Systems

반복 계산법 및 계산 가속기법에 의한 다물체 동역학 해법

An iterative solution technique is presented to analyze the dynamic systems of rigid bodies subjected to kinematic constraints. Lagrange multipliers associated with the constraints are iteratively computed by monotonically reducing an appropriately defined constraint error vector, and the resulting equation of motion is solved by a well-established ODE technique. Constraints on the velocity and acceleration as well as the position are made to be satisfied at joints at each time step. Time integration is efficiently performed because decomposition or orthonormalization of the large matrix is not required at all. An acceleration technique is suggested for the faster convergence of the iterative scheme.

본 연구에서는 대수 미분 방정식을 풀기위한 새로운 방법을 소개한다. 본 작업에서는 Lagrange multiplier의 값이 사전에 주어졌다고 생각하여, 즉 대수 미분 방정식을 순수한 상미분 방정식으로 변환하여, 잘 알려진 시간 적분법을 적용한다. 또 정확한 Lagrange Multiplier값은 반복 계산법(iterative scheme)에 의하여 계산한 다. 시간 적분의 정확도와 제한 조건의 정확도는 모두 보장된다. 특히 제한 조건 의 경우, 위치, 속도 및 가속도의 제한 조건이 모두 만족된다. 또 정확한 Lagrange multiplier의 값을 계산 가속기법(acceleration technique)에 의하여 대단히 빨리 계 산한다. 독립 좌표를 구할 필요가 없으므로 거대한 행열을 decomposition하는 등의 복잡한 절차가 불필요하며 N-R 반복법 역시 불필요하다. 이러한 사항들 및 Jacobian 행열의 sparsity로 인하여 경제적인 계산이 가능하게 된다.