2022 Fiscal Year Research-status Report
多様な飛行ミッションを実現する高速無人機のための革新的ファジィモデリングと制御
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22K12191
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
田中 一男 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (00227125)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 基康 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (50633442)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | スマート制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
無人航空機のファジィモデリングに関する研究を行った．無人航空機ダイナミクスと翼によるAerodynamicsを多項式ファジィモデルに変換するモデル化アルゴリズムを提案した．当研究室で使用する無人航空機の開発機の風洞実験の実測データおよび過去に実施した飛行実験データよりAerodynamicsのモデル構築を行った．
翼によるAerodynamicsのモデルと無人航空機ダイナミクスを多項式ファジィモデルへ変換するアルゴリズムを構築するとともに，北海道十勝地方の大樹多目的航空公園内の飛行実験場にて長期にわたり飛行実験を行い，飛行データによる多項式ファジィモデルの精度検証を行った．その結果，制御系設計に十分なモデルの精度を得られたことを確認した．
実機の挙動に近いモデル構築が実現できたため，多項式ファジィモデルを安定化するような制御系設計を行った．この制御系設計においては，いくつかの制御性能を満たすようなSum of Squares記述に基づく設計条件として新たに導出されたものを用いている．
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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
当初の予定通り，無人航空機のファジィモデリングと多項式ファジィモデルを安定化するような制御系設計を行った．Sum of Squares記述に基づく設計条件導出においては，飛行ミッションの実現に向けて若干の改良を行う余地も残った．
１ 無人航空機のファジィモデリングについて
無人航空機ダイナミクスと翼によるAerodynamicsを多項式ファジィモデルに変換するモデル化アルゴリズムとして，多項式セクタを用いたモデリング法を考案した．空力の特性についてもいくつかの工夫を導入することで，モデル精度の向上を成し遂げた．飛行実験データによるモデルの精度検証を行った結果，制御系設計に十分なモデルの精度を得られたことを確認した．
２ 多項式ファジィモデルに基づく制御
多項式ファジィモデルに基づく制御系設計のための条件導出において，いくつかの工夫を施し，また，緩和のためのアイデアを織り込むことで，実機に適用可能な条件導出を行った．制御系の収束性を早める条件などは安定性を保証する条件よりも保守性が強くなるが，多項式ファジィモデルの特徴を十分に活用し，大幅な緩和に成功している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究については飛行実験での検証に重きを置いて進めていく．とくに，次年度は以下のように研究を展開する予定である．
(1) 飛行タスク群を実現するためには，複雑経路の飛行が必要不可欠である．これを実現するためのアイデアだしとアルゴリズム化を行う．
(2) 北海道十勝地方の大樹多目的航空公園内の飛行実験場にて長期にわたり飛行実験を行い，上記で提案するアルゴリズムの実現可能性の検証を行う．
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| Causes of Carryover |
今年度の最後に，無人機の保守関連の消耗品を購入予定だったが，在庫欠品中で納期が次年度にずれ込むことがわかった．今年度中の納品が困難だったため，次年度に購入予定である．
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