栗田 裕

発振要素と制振要素で構成される局所FB制御とクロスFB制御からなる分散制御によって，大自由度・大減衰システムでも常に共振点で駆動する手法を提案した。まず，発振要素のみで構成される局所FB制御による大自由度・大減衰システムの共振点駆動を行い，その特徴と課題を示した。これに対し，クロスFB制御を付加することにより，任意の固有振動の励起・維持を実現した。さらに，制振要素を局所FB制御に導入することで，粘性減衰の変動に対応した制御の実現を試みた。

薄肉円筒工作物の切削加工時に発生するびびり振動は，工具は振動せず，工作物の円形断面が断面内で変形する振動である．この「工作物変形型びびり振動」は，工具接触点が振動の節となるSineモードと，工具接触点が振動の腹となるCosineモードの2つの振動を含んでいる．また，薄肉円筒工作物には，発生したびびり振動の周波数と振動モードと一致する固有振動が存在する．びびり振動と同様に，節の数が同じで位置が異なるSineモードとCosineモードの固有振動である．この2つの固有振動が，工具接触点における切削力を通して連成し，自励振動を発生する（連成びびり）．

自動車車室は大減衰三次元音響空間であるため固有振動の計測が困難である。本論文では，アクチュエータごとの調整を必要としない多点加振の提案と音響空間の固有振動計測技術の基礎を確立した。初めに，局所フィードバック制御により減衰力を打ち消すように制御力を発生させ，自励振動子とみなせる音響加振ユニットを開発した。次に，自励振動子を複数配置した分散制御を音響加振系へ適用し，３次元音響空間の多点加振を行った。その結果，音響加振ユニットごとの調整なしに多点加振が実現できた。固有振動数が明確になり，１点加振では計測できなかった固有振動モードを計測することができた。

本研究では，局所フィードバック制御を用いた分散制御を用いた多点加振により，音響空間の固有振動を計測する手法を提案した。固有振動が密集して存在する3次元音響空間の固有振動を対象として，分散制御を用いた多点加振により減衰の影響を取り除いた振動伝達特性が得られ，密集した固有振動数の計測ができることを示した。さらに，固有振動モードを計測し，分散制御によって固有振動が励起できていることを明らかにした。

本研究では，局所フィードバック制御を用いた分散制御を用いた多点加振により，音響空間の固有振動を計測する手法を提案した。固有振動が密集して存在する3次元音響空間の固有振動を対象として，分散制御を用いた多点加振により減衰の影響を取り除いた振動伝達特性が得られ，密集した固有振動数の計測ができることを示した。さらに，固有振動モードを計測し，分散制御によって固有振動が励起できていることを明らかにした。

ブレーキパッド－ディスクロータ間が定常滑りしているときと振動しているときの摩擦係数の速度依存性の勾配（dμ/dv）を比較した。定常滑りのときは，ほとんどの場合は，摩擦係数の勾配が負であった。一方，振動しているときの摩擦係数の勾配は正になった。これらの結果から，微細な振動が加わると，摩擦係数の勾配が次第に増加すると言える。（共著につき本人担当部分抽出不能）

ブレーキパッド－ディスクロータ間が定常滑りしているときと振動しているときの摩擦係数の速度依存性の勾配（dμ/dv）を比較した。定常滑りのときは，ほとんどの場合は，摩擦係数の勾配が負であった。一方，振動しているときの摩擦係数の勾配は正になった。これらの結果から，微細な振動が加わると，摩擦係数の勾配が次第に増加すると言える。（共著につき本人担当部分抽出不能）

4足動物は，速度に応じて歩容を切り替える。この歩容の仕組みを解明するため，4足動物の身体構造を模擬した胴体，肩，腰，4本の脚からなる実験装置を作製した。実験装置には，トロット，ペース，ギャロップと呼ばれる歩容に類似した固有振動が存在した。また，4本の脚を加振する4つのDCモータを局所FB制御することで，加振周波数や位相差を調整することなく，歩容に類似した固有振動を励起することができた。（共著につき本人担当部分抽出不能）

しゅう動によりパッドの表面性状が変化すると，パッド剛性が変化する。この現象を調べるため，パッドの厚さと表面粗さを変えた試験片をいくつか用意し，パッド剛性を測定した。パッド剛性は，パッド厚さに依存して変化する「母材剛性」とパッドの表面性状に依存して変化する「表面剛性」の直列ばねで表しうる。母材剛性は圧力依存性が小さく，表面剛性は圧力依存性が大きいことがわかった。（共著につき本人担当部分抽出不能

パッドの静的な剛性と微小振幅で加振したときの動的な剛性の関係を明らかにした。まず，パッドにゆっくりと加圧・除圧したときの準静的な剛性を測定した。次に，パッドに一定の圧力をかけた状態で，鳴き周波数帯域における微小振幅のランダムノイズで加振し，動的な剛性を測定した。さらに，準静的な剛性と動的な剛性の関係を調べるため，加振の振幅と周波数を変化させて，剛性がどのように変化するのかを測定した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

しゅう動によりパッドの表面性状が変化すると，パッド剛性が変化する。この現象を調べるため，引きずり試験で摺動距離を変え表面粗さを変えた試験片をいくつか用意し，パッド剛性を測定した。パッド厚さが同じでも，パッドの表面粗さが異なると，パッド剛性が大きく変化することがわかった。（共著につき本人担当部分抽出不能）

パッドの表面性状が，パッド剛性と鳴きに及ぼす影響を調べた。まず，ディスク・パッド間のしゅう動によりパッドの表面性状を変化させ，表面性状がパッド剛性に及ぼす影響を調べた。次に，パッドの表面粗さと厚さを変化させた試験片を作製し，パッド剛性を測定した。その結果，パッド剛性は，表面性状に起因した表面剛性と，母材の弾性特性に起因した母材剛性との直列ばねで表せることを示した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

垂直振動が1Gを超える楕円振動を与えると，物体を跳躍の有無によって分別できる。本研究では，まず，物体と振動台との間の接触面隙間に生じる圧力変動を測定し，物体が跳躍しない原因が接触面に生じる負圧であることを明らかにした。次に，この負圧の発生原因が隙間の大きさに依存して変化する粘性抵抗であることを示した。最後に，隙間の大きさによって負圧の発生限界が異なることを利用して，隙間の大きさによる分別を実現した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

4足動物が速度に応じて歩容を切り替える仕組みを解明するため，4足動物の身体構造を模擬した胴体，肩，腰，4本の脚からなる実験装置を作製した。実験装置には，トロット，ペース，ギャロップと呼ばれる歩容に類似した固有振動が存在した。また，4本の脚を加振する4つのDCモータを局所FB制御することで，加振周波数や位相差を調整することなく，歩容に類似した固有振動を励起することができた。（共著につき本人担当部分抽出不能）

パッドの表面性状が，パッド剛性と鳴きに及ぼす影響を調べた。まず，ディスク・パッド間のしゅう動によりパッドの表面性状を変化させ，表面性状がパッド剛性に及ぼす影響を調べた。次に，パッドの表面粗さと厚さを変化させた試験片を作製し，パッド剛性を測定した。その結果，パッド剛性は，表面性状に起因した表面剛性と，母材の弾性特性に起因した母材剛性との直列ばねで表せることを示した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

本研究では，パッドの動的ばね剛性をFEMに織り込み，鳴き解析精度の向上を目指した。まず，パッドの動的ばね剛性と静的ばね剛性を測定した。次に，鳴き試験機を用いた鳴き実験と，そのモデル解析により，鳴きに影響を及ぼすパッドのばね剛性は，静的ばね剛性ではなく動的ばね剛性であることを明らかにした。最後に，実際のブレーキ開発現場で用いるFEM に動的ばね剛性を織込み，精度良く鳴きの計算解析ができることを示した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

この論文は日本機械学会論文集C編，76-763，pp.557-564．の再録論文である。

この論文は日本機械学会論文集C編，76-763，pp.557-564．の再録論文である。

この論文は日本機械学会論文集C編，76-765，pp.1287-1294．の再録論文である。

多自由度振動系を常に共振点で加振する制御方式を，4自由度の直列結合形ばね連結台車を用いた実験によって検証した。変位の積分制御と速度正帰還制御を足し合わせた自励発振コントローラと，加振力を有限の値に抑える飽和要素，振幅変動を小さくするアクティブ制振要素を組み合わせて，局所FB制御を構成した。局所FB制御された4つのボイスコイルモータを用いることによって，4自由度振動系のすべての固有振動数で自励振動が発生した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

本研究では，パッドの動的ばね剛性をFEMに織り込み，鳴き解析精度の向上を目指した。まず，パッドの動的ばね剛性と静的ばね剛性を測定した。次に，鳴き試験機を用いた鳴き実験と，そのモデル解析により，鳴きに影響を及ぼすパッドのばね剛性は，静的ばね剛性ではなく動的ばね剛性であることを明らかにした。最後に，実際のブレーキ開発現場で用いるFEM に動的ばね剛性を織込み，精度良く鳴きの計算解析ができることを示した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

ディスクブレーキ制動時のディスク・パッド間の圧力を均一にすることで，鳴きを低減できることを理論と実験で示した。まず，面接触モデルを用いて，ディスク・パッド間の圧力分布がディスクとパッド・キャリパ間の連成振動に与える影響を検討し，鳴き発生条件を明らかにした。次に，パッドのリーディング側とトレーリング側の押付力を変えて圧力分布を変更できる鳴き試験機を作製し，圧力分布の均一化で鳴きを低減できることを示した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

多自由度振動系を常に共振点で加振する制御方式を，4自由度の直列結合形ばね連結台車を用いた実験によって検証した。変位の積分制御と速度正帰還制御を足し合わせた自励発振コントローラと，加振力を有限の値に抑える飽和要素，振幅変動を小さくするアクティブ制振要素を組み合わせて，局所FB制御を構成した。局所FB制御された4つのボイスコイルモータを用いることによって，4自由度振動系のすべての固有振動数で自励振動が発生した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

ディスクとパッドの接触部を分布ばねで表した面接触モデルを用いて，パッドを押付ける圧力の大きさがディスクブレーキの鳴きに与える影響を検討した。接触部の分布ばねの剛性に押付圧依存性をもたせると鳴きが発生する。摩擦接触部の動剛性を測定する装置を用いて，接触部の動剛性には周波数依存性がなく剛性が支配的であること，剛性の大きさには押付圧依存性があることを明らかにした。（共著につき本人担当部分抽出不能）

パッド厚さが鳴きに与える影響を，パッド剛性の影響と摩擦接触面からパッド回転中心までの距離の影響に分けて検討した。パッド厚さが小さくなると，発生する鳴きの周波数が高くなること，パッド剛性が厚さに反比例して大きくなること，パッドは厚さ方向に一様に変形し直列ばねを構成することを明らかにした。また，面接触モデルを用いた鳴き解析で，パッド剛性が鳴きの周波数や鳴きが発生する押付圧の範囲に影響することを示した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

この論文は日本機械学会論文集C編，74-743，pp.1710-1717．の再録論文である。

多自由度振動系を常に共振点で加振するための制御方式を開発した。加振点と振動検出点を一致させると，力－変位特性に共振点と反共振点が交互に現れ，すべての固有振動数で位相遅れが90°となる。そこで，全周波数領域で位相が90°遅れるコントローラを用いることによって，どの固有振動数でも自励振動が発生するようになる。局所FB制御されたアクチュエータを多数用いて，環境適応性，拡縮性，耐故障性に優れた共振点駆動を実現した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

この論文は日本機械学会論文集C編，74-742，pp.1546-1553．の再録論文である。

この論文は日本機械学会論文集C編，73-731，pp.1985-1991．の再録論文である。

製品の一定量を小分けにして袋詰めする計量・供給工程で，振動搬送機械の断続駆動が用いられている。振動搬送機械の駆動に速度フィードバック制御を用いると，共振周波数付近でも安定した振動が得られる。また，減衰が小さくても振動の成長・減衰を速やかに行うことができるので，高速断続駆動が可能になる。この断続駆動により，1回ごとの供給量が振動搬送機械の振幅と駆動時間に比例し，ばらつきが5%以下となる高速定量供給を実現した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

この論文は日本機械学会論文集C編，73-731，pp.1977-1984．の再録論文である。

跳躍限界を超える1.2～2.0Gの垂直振動を与えた楕円振動を利用して，片面が平坦で他面に端子やばりなどの突起物をもつ電子部品や平座金の表裏を，高速に分別搬送した。高速分別搬送が実現したのは，跳躍限界を超える振動を与えたときに，平坦でない部品の搬送特性が大きく変化して，平坦な部品の搬送特性との差が拡がったためである。部品の挙動を高速度カメラで観察し，変化の要因が部品の跳躍であることを明らかにした。（共著につき本人担当部分抽出不能）

金型用焼入れ高硬度材のエンドミル加工時に発生するびびり振動の発生メカニズムを解明するために，2台のレーザドップラ振動計を用いて，エンドミルの振動を直交2方向から測定した。切削速度が低速の場合は，高切込みになるほど不安定領域が広がり，接線方向の直線振動する。切削速度が高速の場合は，低切込みになるほど不安定領域が広がり，楕円を描いて振動する振動モードである。（共著につき本人担当部分抽出不能）

ディスクブレーキの摩擦接触部の動剛性を測定する装置を開発した。一定の押付圧と鳴き周波数帯域のランダムノイズを加えることで，接触部の動剛性には周波数依存性がなく剛性が支配的であること，剛性の大きさには押付圧依存性があることが明らかとなった。また，接触部の剛性を分布ばねで表した面接触モデルを用いて鳴きの解析を行った結果，押付圧が大きくなるにつれて，発生する鳴きの周波数が高くなる実験結果の傾向を表すことができた。（共著につき本人担当部分抽出不能）

楕円振動搬送では，水平振動と垂直振動の位相差によって搬送速度の大きさや方向が大きく変化する。垂直振動が跳躍限界以下の場合，搬送特性は摩擦係数によって変化するため，楕円振動に適度な位相差を与えると，摩擦係数の異なる物体を左右方向に分別搬送できる。摩擦係数の違いを利用して，材料ごとの分別や平座金や電子部品の表裏分別を実現した。さらに，分別搬送に最適な駆動条件を明らかにした。（共著につき本人担当部分抽出不能）

この論文は日本機械学会論文集C編，74-741，pp.1333-1339．の再録論文である。

動作と同時に，関節間力や関節モーメントを算出し，ビデオ画像上に重ねてリアルタイムに画面表示する装置を開発した。CCDカメラを用いた身体運動の測定から，逆動力学解析，解析結果とビデオ画像の重ね合わせ表示までの一連の処理を，リアルタイムに行った。動作をしながら，ビデオ画像に重ね合わせ表示される身体重心や関節間力，関節モーメントを確認することで，動作の良し悪しを力学的根拠にもとづいてその場で判断できる。（共著につき本人担当部分抽出不能）

4足歩行動物は，歩行速度に応じて歩容を切り替える。本論では，4足歩行動物を単純な構造で模擬した剛体リンクモデルを用いて，歩容と筋骨格系の固有振動モードの関係を検討した。はじめに4足歩行動物を胴体と脚4本で表した最も単純なモデル，次に肩と腰の自由度を追加したモデル，最後に脚部の関節を考慮したモデルを用いて，各部位が筋骨格系の固有振動に与える影響を検討した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

ディスクブレーキの鳴きに，パッドの面取りが及ぼす影響を検討した。まず，パッドのリーディング側とトレーリング側の一方を面取りして，鳴きが発生する押付圧の範囲や鳴き音圧の変化を調べた。その結果，リーディング側の面取りでは鳴きが低減したが，トレーリング側の面取りでは鳴きは変化しなかった。また，面接触モデルを用いた鳴き解析の結果，リーディング側の面取りによって，剛性分布の重心がパッドの中央に移動することが明らかとなった。（共著につき本人担当部分抽出不能）

ディスクとパッドの接触部を分布ばねで表した面接触モデルを用いて，パッドを押付ける圧力の大きさがディスクブレーキの鳴きに与える影響を検討した。ディスクは並進の1自由度，パッド・キャリパは並進と回転の2自由度をもつ集中定数の振動系で表した。接触部の分布ばねの剛性に押付圧依存性をもたせると鳴きが発生する。分布ばねの剛性が大きくなるほど，接触面の影響によってパッドの回転剛性が大きくなり，高い周波数の鳴きが発生する。（共著につき本人担当部分抽出不能）

ディスクブレーキの摩擦接触部の動剛性を測定する装置を開発した。一定の押付圧と鳴き周波数帯域のランダムノイズを加えることで，接触部の動剛性には周波数依存性がなく剛性が支配的であること，剛性の大きさには押付圧依存性があることが明らかとなった。また，接触部の剛性を分布ばねで表した面接触モデルを用いて鳴きの解析を行った結果，押付圧が大きくなるにつれて，発生する鳴きの周波数が高くなる実験結果の傾向を表すことができた。（共著につき本人担当部分抽出不能）

走行中のタイヤ・路面間摩擦のオンライン推定法を提案した。従来法では，タイヤ・路面間摩擦の推定に数多くのセンサを必要とするが，本手法では商用車に装備されている車輪速度センサを用いるだけで推定できる。車輪速度から，加速度とすべり比との間の線形関係を導出した。測定ノイズや推定の時間遅れを最小となるよう，線形関係の傾きを導出するのに，カルマンフィルタが用いられた。（共著につき本人担当部分抽出不能）

楕円振動機械を効率よく駆動するため，水平方向と垂直方向それぞれの振動系を自励振動駆動する。水平方向と垂直方向の固有振動数に差があると，発生する自励振動の周波数も異なってしまうので，引込み現象を利用した同期制御を行った。同期制御は2つの共振点の中間付近で自励振動を発生させ，両方を共振に近い状態で同期振動させる。また，任意の楕円振動を得るための位相シフトフィルタを提案した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

加振装置を生体表面に押しつけてでいる１自由度の振動系に自励振動を発生させて，生体動剛性を測定する手法を開発した。自励振動が常に固有振動数で発生することを利用して，振動周波数からばね定数を瞬時に測定できる。また，速度振幅を一定に保つ制御力から，粘性減衰係数が瞬時に算出できる。本手法を生体動剛性の測定やしこり検出に適用した結果，瞬時に十分な精度で生体動剛性が測定できることが示された。（共著につき本人担当部分抽出不能）

ディスクとパッド･キャリパからなる実験装置を作成し，鳴きを発生させる実験を行った。その結果，板ばね厚さや押付荷重を大きくすると鳴き周波数が高くなること，鳴き発生時には摩擦接触部付近でディスクは並進運動，パッド･キャリパは並進および回転運動をしていることがわかった。また，ディスクを並進の1自由度，パッド･キャリパを並進と回転の2自由度で表したピン･ディスクモデルを作成して，安定判別を行った。（共著につき本人担当部分抽出不能）

直線振動機械に比べて数倍の搬送速度をもつ楕円振動機械を，水平方向，垂直方向ともに共振周波数付近で駆動する方法を検討した。減衰の小さい機械振動系では，共振周波数付近で振幅や位相が急激に変化する。そこで，水平方向と垂直方向をそれぞれ速度フィードバックで制御し，位相差をもつ強制振動で楕円振動機械を駆動するようにした。このような楕円振動機械の振幅と位相差は，加振周波数や共振周波数が変化しても，ほとんど変化しない。（共著につき本人担当部分抽出不能）

可変速度フィードバック形の自励振動子を用いて，引込み現象を調べた。自励振動子に加わる外力が小さいときは，可変速度フィードバックは速度正帰還となり，自励振動が発生する。強制振動だけで振幅指令値に到達する場合には，振幅を指令値に抑えるために，可変速度フィードバックは制振の働きをするようになり，このとき引込みが起こる。この強制引込みの同期範囲と位相差は，強制振動の振幅特性と位相特性から導出できる。（共著につき本人担当部分抽出不能）

機械操作時の一過性ストレスをリアルタイムに計測するため，心拍の呼吸性変動（RSA）を用いた副交感神経活動のオンライン推定法を開発した。カルマンフィルタを利用して，オンラインでRSA振幅の平均値を推定する手法を実現した。RSA振幅の平均値の変化から，副交感神経活動の変化がリアルタイムに評価できる。また，暗算課題を負荷した実験で ，副交感神経の変化を遅延なく推定できることを示した。（共著につき本人担当部分抽出不能）

楕円振動機械の水平方向と垂直方向の固有振動数を一致させると，水平，垂直ともに共振させることができ，効率の良い駆動が得られる。まず，振動系の固有振動数が変動しても，常に駆動周波数がこれを追尾するように自励振動駆動を行った。次に，振動を同期させるため，２つの振動速度の平均をそれぞれにフィードバックした。さらに，任意の位相差が得られるように位相シフトフィルタを用いて，安定した位相差の楕円振動を発生させた。（共著につき本人担当部分抽出不能）

楕円振動機械の水平方向と垂直方向の固有振動数を一致させると，水平，垂直ともに共振させることができ，効率よく駆動できる。まず，振動系の固有振動数が変動しても，これを追尾するように自励振動駆動を行った。次に，水平と垂直を同期させるため，それぞれの振動速度の平均をフィードバックした。さらに，位相差が変えられるように位相シフトフィルタを用いた。（共著につき本人担当部分抽出不能）