2017 Fiscal Year Research-status Report
非線形記述かつ戦略数理記述に巧みなファジィ制御理論構築と航空ロボティクスへの展開
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16K00327
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
田中 一男 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (00227125)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 基康 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (50633442)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ファジィ制御 / 知能ロボティクス / Unmanned aerial vehicle |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1 風向/風速の実時間推定，バッテリ消費の検討
風向/風速の実時間推定を実現するために，研究代表者らの最近の研究成果である非線形多項式オブザーバ理論を適用した．また，パラフォイールを有する飛行ロボットは特殊な翼を有していることから，空力特性パラメータを既存の翼型データから代用することは難しいため，飛行データによる空力特性パラメータの同定を行った．バッテリ消費は墜落の危険性に直結するため，バッテリの消費予測を行うためのバッテリ消費のデータを実験で習得した．これにより，飛行時間でのバッテリ消費の管理が定量的に行うことが可能になった．
２自動離着陸を含む飛行マネージメント
飛行制御に必要不可欠なアクチュエータの飽和防止，上下限飛行速度制限を実現する設計条件を導出した．さらに，多項式リアプノフ関数アプローチを用いて飛行エネルギーや時間を最適化できる参照軌道導出，軌道飛行安定化保証を実現した．また，センサ故障，バッテリ消耗，通信不具合の発生検知による自動帰還，風向/風速に応じた実時間参照軌道生成などの多様な制御戦略もマネージメントシステムで実現し，マイコンに搭載（オートパイロットユニットに実装）した．着陸進入軌道生成については，連続でスムースな着陸動作実現の理論保証については若干の課題が残った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り，風向/風速の実時間推定，バッテリ消費の検討を行うことができた．自動離着陸を含む飛行マネージメントについては，一部，改善の余地はあるものの，おおむね順調に進展している．
1 風向/風速の実時間推定，バッテリ消費の検討
(1)風向/風速の実時間推定のための非線形オブザーバ構成 (2)推定誤差をゼロへ漸近させるための設計条件の導出 (3)飛行データによる空力特性パラメータの同定 (4)バッテリの消費予測の検討
２自動離着陸を含む飛行マネージメント
(1)飛行制御に必要不可欠なアクチュエータの飽和防止，上下限飛行速度制限を実現する設計条件導出 (2)多項式リアプノフ関数アプローチを用いた飛行エネルギーや時間を最適化できる参照軌道導出，軌道飛行安定化保証 (3)センサ故障，バッテリ消耗，通信不具合の発生検知による自動帰還，風向/風速に応じた実時間参照軌道生成 (4)マネージメントシステムのマイコン実装（オートパイロットユニットへの実装）
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| Strategy for Future Research Activity |
自動離着陸を含む飛行マネージメントについては，一部，改善の余地が残ったため，この改善を行いながら，平成28年度科学研究費助成事業（学術研究助成基金助成金）交付申請書（様式D-2-1）で記述した平成30年度の研究実施計画を実行する．具体的には，(1) 北海道JAXA大樹航空宇宙実験場における飛行実証実験 (2) 実証実験結果に基づく提案手法の改善，に取り組む．
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| Causes of Carryover |
次年度の５月に北海道で飛行実験を行う予定にしており、それに使用を予定している。
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