2020 Fiscal Year Research-status Report
Analysis of bounding flight in birds by dynamic sparse modeling and its application to drones
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20K21008
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
永原 正章 北九州市立大学, 環境技術研究所, 教授 (90362582)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 和也 佐賀大学, 理工学部, 教授 (30284607)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 波状飛行 / ドローン / スパースモデリング / 最適制御 / 非線形制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，鳥類の波状飛行分析のために，特に非線形制御対象に対するスパース最適制御の必要条件の導出と数値計算方法の開発を行った．必要条件については，経路の途中に制約がある最適制御問題についての最新の研究成果を参考にスパース最適制御に拡張する方法を検討した．また得られた必要条件から２点境界値問題を導出し，それを解くための数値計算手法を検討した．具体的には，Robbins-Monroアルゴリズムを応用した確率的手法により初期推定値を求め，さらにニュートン法により，数値解の精密化を図る手法を提案した．これらの手法は，論文としてまとめられ，Optimal Control, Applications and Methods誌およびIEEE Control Systems Lettersに投稿した（現在，査読中）．
ドローンの開発については，佐賀大学の佐藤和也教授との共同研究を開始し，鳥の波状飛行を参考に効率の良い飛行法の開発と実験への取り組みを開始した．初年度の本年は，小型のドローン（bitcraze社製CrazyFlie）を対象にROS (Robot OS) から制御するシステムについて検討した．
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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
波状飛行の解析を視野に入れた非線形制御系に対するスパース最適制御の取り組みについては，順調に論文も執筆し，成果が出ている．ドローンの実験については，コロナウィルスの影響により実験環境の構築等で遅れが出ていたが，途中からドローン工学の権威である佐賀大学の佐藤和也教授に分担研究者として共同研究に参画していただき，実験環境の構築についてもある程度目処がたった．以上の理由から，「(2) おおむね順調に進展している」といえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
理論的な考察，特に非線形制御系に対する最適制御の解析，およびその数値計算法の開発については，さらに検討を推し進め，波状飛行の解析を行う予定である．ドローンを用いた実験については，佐賀大学の佐藤和也教授の協力のもと，実験環境の構築とスパース最適制御の実装，さらに省エネルギー飛行の開発に取り組んでいく予定である．
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| Causes of Carryover |
コロナウィルスの影響により，国内会議・国際会議ともにオンラインになり，また緊急事態宣言等で国内打ち合わせもほとんどがオンラインになり，旅費の支出がなかった．またそれに合わせて，物品や消耗品なども不要なものは購入しなかった．
次年度は，国内および国際会議の現地開催を見込んでおり，また実験環境の本格的な構築を進めるため，前年度の予算を利用する予定である．
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