2021 Fiscal Year Annual Research Report
Local control / estimation algorithm to realize autonomous decentralized control of multiple aircraft
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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 – 2022-03-31
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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 / 干渉回避 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
複数航空機の分散的軌道最適化に関する昨年度までの手法に対して，風条件や他機の飛行意図等の不確かさを考慮した拡張を行った．具体的には，飛行意図推定と組み合わせつつその離散的な不確かさを風の不確かさとともに考慮して複数機間の協調速度ベクトルを同時最適化する手法と，同時最適化を無くした上で，飛行意図や風の最悪ケースを想定した非干渉化（間隔確保）条件を導入し，完全分散型のモデル予測制御によって軌道最適化を行う手法の二通りを提案した．飛行意図としては，一連の4Dウェイポイント（時刻と位置座標を指定したウェイポイント）の通過のみでなく，定点回りの旋回などにも対応できるようにした．目的地やミッションの異なる複数機の干渉回避シミュレーションへの適用の結果，両手法ともに良好なロバスト性を有することが確認できた．また，通信遅延の不確かさを考慮した完全分散型の軌道最適化についても検討を行い，考慮しない場合と比較して一定のロバスト性と計算負荷のスケーラビリティ・実時間性を確認することもできた．
実時間最適化において用いる新たな内部アルゴリズムとして昨年度提案した逐次凸化手法（多項式最適化問題を凸な2次目的関数と複数個の凸2次制約および単一の凹2次制約に変換し，凹2次制約を逐次線形化近似する手法）についても，上記の風・飛行意図・通信遅延の不確かさを考慮した複数機の干渉回避問題や，質点航空機の地上車両とのランデブー問題などへの適用を通じて，汎用性を確認することができた．併せて，様々な初期解設定手法や補助変数の低減化手法などの検討を通じ，今後さらに実用性を高める上での知見を得ることができた．
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