柔軟飛行体の制御

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550047
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 後藤 昇弘 九州大学, 工学部, 教授 (60038015)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡崎 博光 九州大学, 工学部, 助手 (10177040) ; 外本 伸治 佐賀大学, 理工学部, 助手 (80199463)
• Keywords: 弾性振動 / 制御 / モ-ド安定性 / スピルオ-バ / 特性方程式 / 根軌跡法 / LAC / HAC

Research Abstract

大型航空機や大型宇宙構造物(LSS)の正確な姿勢制御や形状制御のためには弾性振動の制御が必要である。本研究はこれら柔軟飛行体の振動制御系の設計問題を取扱った。初年度は、根軌跡法を分布定数系に適用できるように拡張し、最適制御と結合して制御系の設計をする手法の開発を図った。その結果、まず複数個のセンサ-、アクチュエ-タを備えた振動制御系の一般的行列式特性方程式が数字的に取扱い易い形に変形可能であることが示され、その式を用いると根軌跡法の適用が容易であることが判明した。次に、その特性方程式に摂動法を適用することによりモ-ド安定化条件が得られた。これらの結果は論文として平成元年10月に公表された。更に、状態推定器を用いた最適制御系のモ-ド安定化条件を求め、それを用いてスピルオ-バ発生の厳密な数学的検討を行った。その結果、1センサ-・1アクチュエ-タ系の場合、それらが非同置(nonーcolocation)ならば、必ず不安定となるモ-ドが存在することが証明され、定理として平成2年12月に公表された。これら理論的検討を基礎にした制御系の設計法(時分割LAC/HAC法)を提案した。平成元年度に購入したパ-ソナルコンピュ-タを用いて、数値シミュレ-ションにより制御の効果及び制御系内のパラメタ-の制御効果に及ぼす影響を調査した。既設の振動制御実験装置を用いて、制御系の制振効果を定量的に試験する手法を開発した。その手法により時分割LAC/HAC法の制御効果を数値シミュレ-ションと実験により確認した。新設計法については、平成3年度に公表予定である。

Research Products

• [Publications] 外本 伸治: "柔軟構造物制御系の特性方程式と安定化条件について" システム制御情報学会論文誌. 2. 343-349 (1989)
• [Publications] 外本 伸治: "モ-ダルフィルタを備える柔軟宇宙構造物のスピルオ-バ不安定に関する一考察" システム制御情報学会論文誌. 3. 414-421 (1990)
• [Publications] Hokamoto Shinji: "Spillover Instability of a Flexible Structure Equipped with a Modal Filter" Memoirs of the Faculty of Engineering,Kyushu University. 50. 21-34 (1990)
• [Publications] Goto Norihiro: "Time Sharing LAC/HAC Technique for a Flexible Structure"