An efficient non-recursive formulation of dynamic force analysis has been developed for serially connected multibody systems. Although derivation of equations of motion is based on a recursive dynamic formulation with joint relative coordinates, in the proposed formulation, dynamic forces such as joint reaction forces and driving force are computed non-recursively for specified joints. The efficiency of the proposed formulation has been proved by the operational count and the CPU time measure, comparing with that of the conventional recursive Newton-Euler formulation. A simulation of 7-DOF RRC robot arm has been carried out to validate solutions of reaction forces by comparing with those from a commercial dynamic analysis program DADS.
Virtual work in multibody systems is frequently expressed as the inner product of the virtual displacement and the resultant force at the centroid. But provided that the resultant force is converted into the equipollent forces there is no restriction on where the analysis reference point is placed. There are basically three candidate points : the centroid, joint point and the instant global origin. The traditional fully recursive formulation uses the centroid, but the present work verifies that the instant global origin always shows better efficiency (e.g. 86% CPU time of the centroid for quarter car model) and joint point shows the efficiency between that of the centroid and the instant global origin. A discussion on how important it is to define the analysis reference point properly in a fully recursive formulation is also presented.
In this paper, a recursive formulation for generating the equations of motion of spatial mechanical systems is presented. The rigid bodies are replaced by a dynamically equivalent constrained system of particles which avoids introducing any rotational coordinates. For the open-chain system, the equations of motion are generated recursively along the serial chains using the concepts of linear and angular momenta Closed-chain systems are transformed to open-chain systems by cutting suitable kinematic joints and introducing cut-joint constraints. The formulation is used to carry out the dynamic analysis of multi-link five-point suspension. The results of the simulation demonstrate the generality and simplicity of the proposed dynamic formulation.
In this study, a procedure is presented for the dynamic analysis of a multibody tracked vehicle system. the planner tracked vehicle model used in this investigation is assumed to consist of two kinematically decoupled subsystems, i.e., the chassis subsys- tem and track sub-system. The chassis subsystem includes the chassis frame, sprocket, idler and rollers, while the track subsystem is represented as a closed kinematic chain consisting of rigid links interconnected by revolute joints. The recursive kinematic and dynamic formulation module of the vehicle will be developed.
The multiple cooperating robot system plays an important role in the research of modern manufacturing system as the emphasis of production automation is more on the side of flexibility than before. While the kinematic and dynamic analysis of a single robot is performed as an open-loop chain, the dynamic formulation of robot in a multiple cooperating robot system differs from that of a single robot when the multiple cooperating robots form a closed kinematic chain holding an object simultaneously. The object may be any type from a rigid body to a multi-joint linkage. The mobility of the system depends on the kinematic configuration of the closed kinematic chain formed by robots and object, which also decides the number of independent input parameters. Since the mobility is not the same as the number of robot joints, proper constraint condition is sought. The constraints may be such that : the number of active robot joints is kept the same as mobility, all robot joints are active and have interrelations between each joint forces/torques, two robots have master-slave relation, or so on. The dynamic formulation of system is obtained. The formulation is based on recursive dual-number screw-calculus Newton-Eulerian approach which has been used for single robot analysis. This new scheme is recursive and compact symbolically and may facilitate the consideration of the object in real time.
This paper presents a real-time multibody vehicle dynamic analysis method using recursive Kanes formulation and suspension composite joints. To shorten the computation time of simulation, relative coordinate system is used and the equations of motion are derived using recursive Kanes formulation. Typical suspension systems of vehicles such as MacPherson strut suspension system is modeled by suspension composite joints. The joints are derived and utilized to reduce the computation time of simulation without any degradation of kinematical accuracy of the suspension systems. Using the develop program, a multibody vehicle dynamic model is formed and simulations are performed. Accuracy of the simulation results is compared to the real vehicle field test results. It is found that the simulation results using the proposed method are very accurate and real-time simulation is achieved on a computer with single PowerPC 604 processor.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제4권2호
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pp.124-129
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2002
This paper demonstrates that the largest Lyapunov exponent λ of recurrent neural networks can be controlled efficiently by a stochastic gradient method. An essential core of the proposed method is a novel stochastic approximate formulation of the Lyapunov exponent λ as a function of the network parameters such as connection weights and thresholds of neural activation functions. By a gradient method, a direct calculation to minimize a square error (λ - λ$\^$obj/)$^2$, where λ$\^$obj/ is a desired exponent value, needs gradients collection through time which are given by a recursive calculation from past to present values. The collection is computationally expensive and causes unstable control of the exponent for networks with chaotic dynamics because of chaotic instability. The stochastic formulation derived in this paper gives us an approximation of the gradients collection in a fashion without the recursive calculation. This approximation can realize not only a faster calculation of the gradient, but also stable control for chaotic dynamics. Due to the non-recursive calculation. without respect to the time evolutions, the running times of this approximation grow only about as N$^2$ compared to as N$\^$5/T that is of the direct calculation method. It is also shown by simulation studies that the approximation is a robust formulation for the network size and that proposed method can control the chaos dynamics in recurrent neural networks efficiently.
본 연구에서는 수 많은 입자가 포함된 다물체 동역학 모델을 시뮬레이션 하여 그 결과를 도출하였다. 수 많은 입자들은 GPU 를 적용한 이산 요소법을 이용해 풀었다. 입자들의 Contact Force 를 계산하기 위해 Fast Algorithm 이 적용되었고 계산 속도 향상을 위해 NVIDIA 사의 CUDA 프로그래밍을 하였다. 입자들간의 계산은 Explicit 적분기가 사용되었으며 다물체 동역학은 순환 공식(Recursive Formulation)을 사용 하고 Implicit 적분기를 사용하였다. 입자들과 다물체 사이의 Contact Force 를 동시에 시뮬레이션 하기 위해서 입자동역학과 다물체 동역학의 통합해석을 할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 수치 실험의 예로서 화물트럭의 입자 영향을 알아 보기 위한 화물트럭 모델과 대부분의 동력 전달 장치에 사용되는 기어 모델을 시뮬레이션 하였다.
This paper presents a multiple parameters-based recursive methodology for the reliability quantification of civil structures subjected to meteorological disasters. Recognizing the challenge associated with characterizing at a single stroke all the meteorological disasters that may hit a structure during its service life, the proposed methodology by contrast features a multiparameter recursive mechanism to describe the meteorological demand of the structure. The benefit of the arrangements is that the essentially inevitable deviation of the practically observed meteorological data from those in the existing model can be mitigated in an adaptive manner. In particular, the implications of potential climate change to the relevant reliability of civil structures are allowed for. The application of the formulated methodology of recursive reliability quantification is illustrated by first considering the reliability quantification of a linear shear frame against simulated strong wind loads. A parametric study is engaged in this application to examine the effect of some hyperparameters in the configured hierarchical model. Further, the application is extended to a nonlinear hysteretic shear frame involving some field-observed cyclone data, and the incompleteness of the relevant structural diagnosis data that may arise in reality is taken into account. Also investigated is another application scenario where the reliability of a building envelope is assessed under hailstone impacts, and the emphasis is to demonstrate the recursive incorporation of newly obtained meteorological data.
본 논문에서는 유한 시간 차분법(FDTD) 내에서 PLRC(Piecewise Linear Recursive Convolution)법을 이용한 분산성 물질에 대한 비등방성 흡수체(APML)를 제안한다. 제안된 흡수체는 비선형, 분산성 매질 해석시 무한 경계조건을 표현하기 위해 사용될 수 있다. 제안된 흡수체는 기존의 APML 정식화 과정에서 분산 특성을 고려한 것이며 PLRC법의 장점인 빠른 계산시간, 저 메모리 사용, 다극 감수율의 간편한 정식화 등의 장점을 가지고 있다. 개발된 분산성 APML은 드바이(Debye)매질과 로렌츠(Lorentz) 매질 등의 분산성 물질의 해석에 적용하였으며 수치실험을 통해 흡수경계에서 뛰어난 흡수율을 가짐을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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