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2022 Fiscal Year Research-status Report

自律高空帆走発電の実現のためのカイト飛行制御システムの開発

Research Project

Project/Area Number 22K04288
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

比江島 慎二  岡山大学, 環境生命科学学域, 教授 (50284526)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2026-03-31
Keywords洋上風力発電 / 高空風力発電 / 空中風力発電 / カイト / 海洋エネルギー / 再生可能エネルギー / 海洋状況把握
Outline of Annual Research Achievements

1)飛行制御法の確立:カイトの空力特性を風洞実験により求め,飛行シミュレータでカイトの飛行性能を検討した.カイトのロール角とロール角速度を制御パラメータとした新たな飛行制御法に基づく解析の結果,飛行可能な組み合わせは非常に限定された範囲であることが分かった.様々な外乱に対して安定飛行させるには,この組み合わせの範囲を広げる必要があることから,8の字飛行の旋回ごとにロール角とロール角速度を修正する制御法を開発した.8の字中心の仰角が目標仰角から乖離した量に応じて,ロール角とロール角速度を修正する手法である.ロール角速度を修正する手法では効果はほとんどなかったものの,ロール角を修正する手法では,飛行可能なロール角とロール角速度の組み合わせの範囲を広げ,飛行を安定化するのに高い効果が得られた.
2)自動飛行装置の構築:1)で確立した飛行制御法に基づく制御ソフトと制御装置を構築した.
3)自動飛行装置の検証:2)で構築した自動飛行装置を用いて,屋外において実際にカイトを8の字飛行させる実証実験を行った.自動飛行装置を軽トラックの荷台に搭載し,軽トラックを走行させることでカイトを飛行させた.短距離走行であるものの8の字飛行させることに成功した.しかし,地上からカイトを射出後,カイトがまっすぐ鉛直方向(仰角方向)に上昇せず,水平方向(方位角方向)に傾いて飛行し,8の字飛行開始高度に達する前に墜落するケースが続出した.そこで,新たに方位角の検出機構を自動飛行装置に追加して,方位角方向への傾きに応じてカイトにロール角を与えるStart-Up制御を開発した.その結果,射出後のカイトの方位角方向への傾きを補正し,カイトが目標仰角に達するようになった.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

提案した飛行制御法の特性を飛行シミュレーションで把握し,それに基づく飛行制御ソフトと飛行制御装置を開発・検証するところまで到達した.ソフト・装置の改良と検証を地道に繰り返すことで,想定よりも早く全体システムを構築することができた.

Strategy for Future Research Activity

走行実験の走行距離が短かったため,数回程度の8の字飛行の検証にとどまっている.より広い実験場所を確保して長い走行距離での実験を実施し,8の字飛行の持続性について検証したい.不具合があった場合は,制御ソフト・制御装置の改良と検証を繰り返しながら開発を進める予定である.

  • Research Products

    (4 results)

All 2022 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 振り子式ギャロッピング振動発電のエネルギー取得性能の効率的評価2022

    • Author(s)
      比江島慎二,三木弟梧
    • Journal Title

      風工学研究論文集

      Volume: 27 Pages: 237-244

    • DOI

      10.14887/windengresearch.27.0_237

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 風による観覧車ゴンドラの回転現象の発生メカニズムに関する実験2022

    • Author(s)
      出石悠人,比江島慎二
    • Organizer
      令和4年度土木学会中国支部研究発表会
  • [Presentation] Hydro-VENUSを利用した次世代洋上風力発電/河川防災IoTシステム2022

    • Author(s)
      比江島慎二
    • Organizer
      次世代センサ協議会・海洋計測センサ技術研究会 第4回オンライン定例会
    • Invited
  • [Remarks] DeepSky 構想 (自律高空帆走発電プラットフォーム)

    • URL

      http://www.cc.okayama-u.ac.jp/~hiejima/pg257.html

URL: 

Published: 2023-12-25  

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