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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Development of Stabilizer-less Unmanned Helicopter and Flight Control System Based on Understanding of Stabilizer's Effect

Research Project

Project/Area Number 15H03947
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

中西 弘明  京都大学, 工学研究科, 講師 (50283635)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords無人ヘリコプタ / スタビライザ / フラッピング運動モデル / 飛行制御
Outline of Annual Research Achievements

サブテーマ(1) 「ロータブレードのフラッピングと機体運動モデルの構築」において,スタビレス機の挙動には誘起速度の非一様分布が大きな影響をもつことを明らかにしたが,さらに風の影響を組み込んだ機体運動モデルを構築した.これにより,不規則風や定在風など様々な環境条件を考慮した飛行シミュレーションが可能となっただけでなく,スタビレス機の飛行制御系の設計基盤としても活用できる.また,従来法のようにHohenemserの仮定を設けて,ロータブレードフラップ角運動を無視して制御系を構築すると,フラップ角の共振を引き起こすことを明らかにした.

サブテーマ(2)「ダイナミクスベース航法システムによるロータフラッピング運動の推定」では,低次元化したモデルに基づいて,無風時におけるブレードフラップ角の推定機構を構築したが,ジャイロなど機体に搭載しているセンサのサンプリングレートからは十分な精度を得られないことが明らかになった.そこで,レーザ変位計を応用することにより,ロータフラップ角を直接計測し,それをもとに機体状態の推定を行うシステムの試作を行った.

サブテーマ(3)「スタビライザを超越する知的ロバスト適応飛行制御の実現」では,ロータブレードフラップ角の制御を含んだ逆ダイナミクス変換法により飛行制御系を構築する方法を提案した.しかし,元の運動モデルを元に設計した場合は理論的には動作するが,高階微分が必要であることおよびフラップ角目標値フィルタの応答速度が過大になることから,実機では動作しなかったため,低次元モデルに提案法を適用して飛行制御系を構築した.その飛行制御系の実機実験を行ったところ,適切に機能するだけでなく,スタビライザを搭載した機体と比較して,安定性,操縦容易性,運動性いずれも超越することができることを明らかにした.

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] AR-Marker/IMU Hybrid Navigation System for Tether-Powered UAV2018

    • Author(s)
      H. Nakanishi and H. Hashimoto
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 1 Pages: 76-85

    • DOI

      0.20965/jrm.2018.p0076

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 自律型無人ヘリコプタの開発とその応用に関する研究2018

    • Author(s)
      中西弘明
    • Organizer
      航空機産業会セミナー
    • Invited
  • [Presentation] 逆ダイナミクス法によるスタビレス無人ヘリコプタの速度制御2017

    • Author(s)
      中西弘明,佐藤彰
    • Organizer
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門学術講演会2017
  • [Presentation] あるクラスのサイバーフィジカルシステムのサンプリング周期感度解析法2017

    • Author(s)
      中西弘明,庵智幸,黒江康明,金田さやか
    • Organizer
      第60回自動制御連合講演会
  • [Presentation] 産業用無人ヘリコプタの低速飛行におけるスタビライザ効果2017

    • Author(s)
      佐藤彰,中西弘明
    • Organizer
      第54回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋季大会
  • [Presentation] ロータ空力特性における壁面効果2017

    • Author(s)
      原田 浩行,中西 弘明,堀口 由貴男,椹木 哲夫:
    • Organizer
      第61回システム制御情報学会研究発表講演会

URL: 

Published: 2018-12-17  

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