2019 Fiscal Year Research-status Report
複数航空機群の自律分散型管制を実現するためのローカルな制御・推定アルゴリズム
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18K04574
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
横山 信宏 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (10425788)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 実時間最適化 / 凸計画法 / 不確かさ / モデル予測制御 / 飛行意図推定 / 自律分散 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き，確率論的な不確かさと制約条件・目的関数の非凸性を考慮した実時間最適化アルゴリズムの開発を行うとともに，飛行意図推定を含む航空機の自律分散的な軌道最適化による交通流形成手法について検討を行った．また，自律分散的な制御則を適用した航空機における群への合流可能性判定に関する解析手法についても検討を行った．
実時間最適化アルゴリズムに関しては，特に非凸制約を凸制約に緩和および近似するための手法について新たな改良法を開発し，その高速性・収束の安定性について確認することができた．また，この非凸制約の扱いを含むアルゴリズムを，不確かな風のもとでの単機の降下軌道最適化問題に適用し，燃料最小化および定時性の観点で最適な解を十分高速に得られることが確認できた．
逆最適制御を用いた飛行意図推定に関連して，他機の飛行意図を反映して高速で協調的な予測速度を求める手法を新たに開発するとともに，分散型モデル予測制御における目的関数と親和性の高い飛行意図についての検討を行った．また，これらを用いたモデル予測制御による交通流形成のシミュレーションにより，有効性を確認することができた．
自律分散的な制御則を有する航空機における群への合流可能性判定については，限られたセンサー・通信能力を持つ無人航空機が大型無人航空機が率いる群にピギーバックのような形で合流する場合等への応用を想定したものであるが，合流先の航空機の軌道に不確かさがある場合でも，混合論理動的システムを用いた定式化に基づく最適化問題を解くことで，ロバストに合流可否の判定を行える手法を新たに提案した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
予定していた飛行意図推定に関する数学的裏付けの検討が十分に進展していないため．
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| Strategy for Future Research Activity |
飛行意図推定においては，軌道最適化まで含めた一連のアルゴリズムの理論的な妥当性を確立するため，凸なモデル予測制御問題でも共通して使えるような目的関数（飛行意図）の定式化を検討するとともに，引き続き，飛行意図の推定可能性の数学的な条件の整理を行う．実時間最適化アルゴリズムにおいては，最適性や原問題の実行可能性をできるだけ損なわずに非凸な制約条件を凸化するための定式化の改良について，さらなる検討を行う．
また，単機で実施していた詳細な不確かさモデルのもとでの数値シミュレーションを複数機の自律分散的な軌道最適化に拡張し，様々な条件のもとでの有効性について検証を行う.
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| Causes of Carryover |
参加予定だった学会の開催がキャンセルされたこと等の理由により，経費に残額が生じた.残りの研究予算は，主として論文投稿や論文の英文校正，学会の参加費・旅費として使用する予定である．
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Research Products
(6 results)
