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KSME international journal v.16 no.8, 2002년, pp.1072 - 1078  

Dynamic Optimization Algorithm of Constrained Motion

Eun, Hee-Chang   (Assistant Professor, Department of Architectural Engineering, Cheju National UniversityUU0001165  ); Yang, Keun-Heok   (Lecturer, Department of Architectural Engineering, Chung-Ang UniversityUU0001197  ); Chung, Heon-Soo   (Professor, Department of Architectural Engineering, Chung-Ang UniversityUU0001197  );
  • 초록

    The constrained motion requires the determination of constraint force acting on unconstrained systems for satisfying given constraints. Most of the methods to decide the force depend on numerical approaches such that the Lagrange multiplier method, and the other methods need vector analysis or complicated intermediate process. In 1992, Udwadia and Kalaba presented the generalized inverse method to describe the constrained motion as well as to calculate the constraint force. The generalized inverse method has the advantages which do not require any linearization process for the control of nonlinear systems and can explicitly describe the motion of holonomically and/or nongolonomically constrained systems. In this paper, an explicit equation to describe the constrained motion is derived by minimizing the performance index, which is a function of constraint force vector, with respect to the constraint force. At this time, it is shown that the positive-definite weighting matrix in the performance index must be the inverse of mass matrix on the basis of the Gauss's principle and the derived differential equation coincides with the generalized inverse method. The effectiveness of this method is illustrated by means of two numerical applications.


  • 주제어

    Constraints .   Constraint Forces .   Control .   Dynamic Optimization .   Generalized Inverse Method.  

  • 참고문헌 (6)

    1. Ascher, U. M. and Petzold, L. R., 1993, 'Stability of Computational Methods for Constrained Dynamic System,' SIAM Journal on Scientific Computing, Vol. 14, No. 1, pp. 95-120 
    2. Gear, C. W., Leimkuhler, B. and Gupta, G. K., 1985, 'Automatic Integration of Euler-Lagrange Equations with Constraints,' Journal of Computational and Applied Mathematics, pp. 77-90 
    3. Gauss, C.F., 1829, 'Uber ein Neues All-gemeines Grundgesetz der Mechanik,' Journal Fur Die Reine Und Angewandte Mathematik, Vol. 4, pp. 232-235 
    4. Hemami, H. and Weimer, F. C 1981. 'Modeling of Nonholonomic Dynamic Systems with Applications,' ASME, Journal of Applied Mechanics, Vol. 48, pp. 177-182 
    5. Kane, T. R., 1983, 'Formulation of Dynamical Equations of Motion,' American Journal of Physics, Vol. 51, pp. 974-977 
    6. Udwadia, F. E. and Kalaba, R. E., 1992, 'A New Perspective on Constrained Motion,' Proceedings of the Royal Society of London, Vol. 439, pp. 407-410 

 저자의 다른 논문

  • 정헌수 (40)

    1. 1990 "고강도 콘크리트의 제조 및 실용화사례" 레미콘 26 (): 29~33    
    2. 1990 "실리카 흄 및 플라이 애쉬를 사용한 고강도 콘크리트에 관한 연구" 레미콘 25 (): 46~51    
    3. 1991 "일반혼화제의 특성과 이용" 콘크리트학회지 = Magazine of the Korea Concrete Institute 3 (3): 43~49    
    4. 1991 "실리카 흄 및 플라이 애쉬를 사용한 고강도 콘크리트에 관한 연구" 레미콘 27 (): 35~42    
    5. 1994 "구조화 용접철강을 사용한 일방향 슬래브의 휨 거동에 관한 실험적 연구" 콘크리트학회지 = Magazine of the Korea Concrete Institute 6 (2): 169~179    
    6. 1995 "PC슬래브-현장타설벽체 접합부의 구조적거동에 관한 실험적 연구" 레미콘 45 (): 14~21    
    7. 1997 "구속된 시스템 운동방정식의 수치해석에 관한 연구" 소음진동 = Journal of KSNVE 7 (5): 773~780    
    8. 1997 "보강재를 사용한 철근콘크리트 보의 휨·전단내력에 관한 실험적연구" 구조물진단학회지 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance Inspection 1 (1): 65~73    
    9. 1999 "콘크리트표준시방서 개정내용" 콘크리트학회지 = Magazine of the Korea Concrete Institute 11 (2): 10~27    
    10. 2001 "고강도 띠철근으로 구속된 고강도 콘크리트 기둥의 연성" 콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute 13 (3): 261~267    

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