2020 Fiscal Year Annual Research Report
Fault-Tolerant Flight Control System and Its Flight Demonstration
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19H02340
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
土屋 武司 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50358462)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 飛行制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の自動操縦が機能しない飛行中の航空機の故障や破損などに対し、適応制御・ロバスト制御手法を基盤とした耐故障飛行制御システムを研究する。とくに、既存の自動操縦器、およびパイロットの手動操縦と協調的に使用される制御システムの研究開発を行う。また、飛行に拘束条件が課せられた航空機が安全に飛行できる最適飛行軌道を機上で生成する実時間飛行軌道最適化手法を研究し、フライトシミュレータ、無人航空機、実験用航空機によって飛行実証することを目的とする。以下の成果が得られた。
① 航空機の飛行制御システムに関する研究。航空機の故障や破損に対応できる耐故障飛行制御システムの研究に関して、ロバストC*制御、制御則をニューラルネットワークで構成した場合の安定性に関する研究、それらの評価環境に関する研究を行った。アルゴリズムの有効性は数値計算例とモンテカルロシミュレーションを通じて示された。
② 不確実環境を考慮した確率論的な実時間飛行軌道最適化アルゴリズムの研究。航空機の飛行は風や空力係数などの不確実性の下にあり、飛行軌道に対する誤差分散の感度を参照軌道と参照共分散から計算して最適化アルゴリズムに組み込む研究を行った。
③ 固定席フライトシミュレータの整備。旅客機の操縦システムを模擬した固定席フライトシミュレータを用いて本研究の制御システムのパイロット評価を得るために、①②で用いられている数値計算ツールとシミュレータの有機的な結合を行った。また、計器表示システム、外環境投影システムの更新を行った。
④ 小型無人航空機を使った飛行実験。研究されている制御アルゴリズムを小型無人機を用いて飛行実証するために機体準備を行い、福島ロボットテストフィールドなどで試験飛行を行った。
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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
コロナ禍で研究室が一時的に閉鎖されるなどしたため、実験機器にアクセスできない期間が発生した。またいくつかの学会が中止になり、研究成果を発表する機会を失った。しかしながら、遅れを概ね取り戻すことができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度検討した制御理論を中心に理論的研究を行うとともに、同時に構築を進めているフライトシミュレータへの実装を進め、pilot-in-the-loopによるパイロット評価を行う。
実時間飛行軌道最適化に関する研究に関しては不確実性を確率論的なモデルとして扱う確率論的最適化の点から研究を進め、航空機運動への適用を行う。
また、小型無人航空機の飛行制御計算機への制御理論の実装を行い、無人機を用いた飛行実証を進める。
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