2010 Fiscal Year Annual Research Report
屋外飛行のための飛行船の外乱適応型制御システムの最適化と実用化と屋外飛行実験
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22560444
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山田 学 名古屋工業大学, 工学研究科, 准教授 (40242903)
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| Keywords | 制御工学 / 航空宇宙工学 / 飛行船 / 風外乱抑制 / 適応制御 / 自動操縦 / 飛行実験 / 自動操船制御 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は実用的な飛行船の自動航行制御システムを開発し,無人飛行船を用いた飛行実験により有効性を実証することである.平成22年度の具体的な研究業績は以下のとおりである.
1.テザー式小型飛行船による風の時系列データの取得と蓄積:屋外飛行のための飛行船の自動制御システムの設計やシミュレーションなどに行う際,実際の風の時系列データなどが必要である.そこで,風速・風向計や3軸ジャイロなどのセンサーを搭載し,無線LANにより各種データを地上にリアルタイムで無線送信できるテザー式の小型飛行船システムを用いて,屋外で風の時系列データや飛行船に与える影響などを測定し,データの蓄積を行った.
2.外乱適応制御システムの設計:飛行船の動きなどのデータを用いて風から受ける力(風力)を推定・補正し,オンラインで制御器を自動調整することで,風外乱の状況下で船首をすばやく風に向け,同時に与えられた目標軌跡(直線経路や円軌道など)にすばやく追従し,ある与えられた領域内にとどまり続ける新しい適応コントローラを導出した.本研究のアイデアは,まず,モデルベース適応制御法を応用して風力をオンライン推定し,研究代表者の提案する座標変換法を応用することである.その結果,提案するコントローラは,風外乱を受けても,船首をすばやく風に向け,同時に与えられた目標軌跡への大域的漸近追従性を保証できるという,これまでにない優れた利点を有する.数値シミュレーションにより有効性を検証した.
3.揺れなどを抑える飛行船制御システムの解析と設計:まず,揺れを抑える飛行船制御システムの検討に必要なパラメータ(飛行船の空力係数など)の同定を実験により取得した.その結果に基づき,プロペラを工夫した新しい飛行船システムを提案し,数値シミュレーションにより,プロペラの配置や位置などの解析と最適設計を行った.
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