海洋調査用曳航式観測ロボットの高精度運動制御に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06750955
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 山口 悟 九州大学, 応用力学研究所, 助手 (00253542)
• Keywords: 海洋調査 / 曳航体 / PID制御 / 最適制御 / 数値シミュレーション / 水中ロボット

Research Abstract

今年度に行った、海洋調査用曳航式観測ロボットの高精度運動制御に関する研究で、新たに得られた知見等について以下に示す。
まず始めに、現在当研究室で開発中の曳航式観測ロボットを研究の対象として、運動制御を行うためのアクチュエータ機構を含めた制御システムの設計を行った。ロボットの姿勢と運動を制御するための制御力は可動翼によって得るものとして設計を行い、システムの制御性能を数値シミュレーションにより検討した。その結果以下の知見を得た。
1.最適制御理論に基づいて設計された制御系により、ロボットの姿勢を高精度に保った状態での深度変更が可能である。
2.深度変更のための翼角変化の直後には、翼軸に非常に大きな揚力とモーメントが作用するため、高精度に姿勢を保持するためには、翼に十分な動力原が必要である。
次に、開発された制御系の有効性を確認するために、日本海における海洋実験でロボットの運動試験を実施し、得られたデータを解析した。その結果、以下の考察を得た。
1.PID制御による制御系でロボットの姿勢保持および運動制御が可能であり、設計した制御系は海洋観測に必要な精度を有する。
2.実験結果と数値シミュレーションの比較の結果、設計に用いたシミュレーションプログラムは高い精度を有することが確認された。
3.PID制御による運動制御では、深度変更時に縦揺運動などのロボットの姿勢を同時に制御することが困難なため、より高精度な姿勢の保持が必要とされる観測には、最適制御等の多入力多出力系のシステムを容易に取り扱える制御理論が必要である。

Research Products

• [Publications] W.Koterayama,S.Yamaguchi et al.: "A Numerical Study for Design of Depth,Pitch and Roll Control System of a Towed Vehicle" Proceedings of the Fourth International Offshore and Polar Engineering Conference. Vol.II. 337-344 (1994)
• [Publications] W.Koterayama,S.Yamaguchi et al.: "Field Experiments on an Intelligent Towed Vehicle“Flying Fish"" Proceedings of the Fifth International Offshore and Polar Engineering Conference. (発表予定).