海洋調査用無人潜水艇の流体力学および制御工学的研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62550326
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 加藤 直三 東海大学, 海洋学部, 助教授 (00138637)
• Keywords: 無索式無人潜水艇 / CCV / ファジー制御 / 非線形最適化手法 / 姿勢制御 / 航行制御 / 階層化 / シミュレーション

Research Abstract

前年度行ったCCV制御を可能とする無人潜水艇の形状の最適設計では、縦方向においては、艇の上下速度と運動減衰率を考慮し、横方向においては、艇の運動減衰率のみを考慮した。今年度はさらに、縦方向において、水平前翼の加わる流体モーメントを、また横方向においては、操縦係数と、潮流に対してそれの影響を打ち消すフィードフォワード制御を用いた舵角応答を付加した。また水平前翼のアスペクト比の変更も行った。このCCV制御を可能とする無人潜水艇の形状の最適設計を基に、長さ0.7mの模型を製作した。これを用いて、当大学所有の回流水槽にて、抵抗試験、縦方向と横方向の斜航試験、舵角試験、強制動揺試験(スウェー方向のみ)を実施し、艇の流体力微係数を求めた。この結果と、前年度に推定式を用いて求めた値との比較を行ったところ、ほぼ良い一致をみた。次に、前年度考えた縦方向の航行制御戦略に、さらに海底から艇が離れ過ぎる場合のファジー制御を用いた戦略を追加した。そして、正弦状に変化する海底地形を幾つか考え、この上の航行制御の数値シュミレーションを行った。ファジー制御のメンバーショップ関数の最適化を行った結果、急勾配であっても艇は海底と衝突をおこさず、海底からほぼ一定高度を保って航行することがわかった。これまでの制御方法は縦方向と横方向とに別々に行ったが、さらにCCV制御による姿勢制御とファジー制御による航行制御において、両方向の合成を行った。これによって、縦方向と横方向の制御が同時に行えるようになった。前年度考えていた艇の海巾位置同定の方法である慣行航法システムは、現在の技術ではまだ潜水艇に使えるのに十分な精度が出せないことが聞き取り調査の結果分かったため、従来行われている音響航法(LBL方式)を採用することとした。

Research Products

• [Publications] 加藤直三: 第8回海洋工学シンポジウム,日本造船学会. 97-106 (1988)
• [Publications] 加藤直三: 第27回学術講演会予稿集,計測自動制御学会. 505-506 (1988)
• [Publications] Kato,N.;Kouda,S.: Proc.of 8th Joint International Conference on Offshore Mechanics and Polar Engineering,ASME. (1989)