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ロータフラップ角制御による超ロバストなスタビレス無人ヘリコプタの実現

Research Project

Project/Area Number 18H01409
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

中西 弘明  京都大学, 工学研究科, 講師 (50283635)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Keywords無人ヘリコプタ / スタビレス化 / フラップ角制御
Outline of Annual Research Achievements

サブテーマ(1)ロータブレードのフラップ角推定機構では,スタビレス機の高速飛行実験を実施し,飛行データの収集を実施した.その結果,低速飛行時と異なり,ピッチ角において違いが大きくなることが明らかになった.このため,これまで移動速度が低速であるという仮定を緩和し,高速移動におけるロータブレードフラップ角の運動方程式を導出した.それに基づいて,ロータに作用する空気力のモデル化を行い,高速移動における操縦・制御に重要となるローリングおよびピッチングモーメント係数を求めた.
サブテーマ(2)フラッピングダイナミクスの散逸性による陰的制御では,すでに提案したロータブレードのフラップ角を陽に用いない飛行制御系を構築する方法を速度制御あるいは位置制御の構築に拡張した.さらに,減衰比が極めて小さく,直接入力を作用できない従来の産業用無人ヘリコプタのスタビライザのフラッピング運動に着目した.スタビライザのフラッピング共振は従来から問題となっていたが,その現象を抑制できる制御系を提案法により構築できることを明らかにした.これにより,フラッピングダイナミクスの散逸性を調整することも提案法により可能であることを明らかにした.
(3) 適応フラッピング制御に基づく超ロバスト性の実現 について研究では,様々な制御系およびその設計パラメータにおける機体の姿勢運動に対する風外乱の影響の変化を調べた.その結果,機体重量の公称値が主たるパラメータとなっており,それを適応パラメータとすることにより,風外乱に対するロバスト性を変更できることを明らかにした.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

これまでより広い範囲まで適用可能なロータブレードフラップ角運動の運動方程式を導出できた.この成果は機体の運動モデルの改良に適用可能であり,これまでの研究にも適用可能である.しかし,これまで実験に用いてきた機体が2020年2月に故障し,飛行実験までできていない.機体は修理依頼中であるが,政府の緊急事態宣言を受けて,機体の返却は2020年6月以降になる見込みとなっている.

Strategy for Future Research Activity

予定通り,サブテーマ(1),(2)について研究を深化させるだけでなく,サブテーマ(3)に注力するが,現在中断している飛行実験が実施可能となるまでは,理論計算あるいは数値計算を基に行う.このため,今年度前半はソフト的な研究開発に注力し,ハード開発や実験が必要な研究開発項目は年度後半に集中して実施するようスケジュール変更を行う.

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(8 results)

All 2019 2018

All Presentation (8 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Presentation] フラップ角制御に基づく産業用無人ヘリコプタの姿勢制御2019

    • Author(s)
      中西弘明,浅井飛鷹,佐藤彰
    • Organizer
      ロボティクスメカトロニクス講演会2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 産業用無人ヘリコプタの姿勢制御におけるスタビライザのフラッピング共振の抑制2019

    • Author(s)
      中西弘明,佐藤彰
    • Organizer
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門学術講演会2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 逆ダイナミクス法による産業用無人ヘリコプタの姿勢角制御系構築2019

    • Author(s)
      浅井飛鷹,中西弘明.堀口由貴男,椹木哲夫
    • Organizer
      平成30年度計測自動制御学会・システム制御情報学会若手研究発表会講演論文集, D2-4,pp. 227-231, 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 自律型無人航空機とその応用2019

    • Author(s)
      中西弘明
    • Organizer
      大学生グローバルベンチャーコンテスト2019ss in 京都
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 自律型無人航空機とその応用2019

    • Author(s)
      中西弘明
    • Organizer
      フィールドロボティクスの最前線-産業に貢献するロボットの開発とその先端制御技術-
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] フラップ角制御によるスタビレス産業用無人ヘリコプタの飛行制御系2018

    • Author(s)
      中西弘明
    • Organizer
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門学術講演会2017講演論文集, 1C4-08, pp. 760-765, 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] スタビレス産業用無人ヘリコプタの姿勢制御の風外乱特性2018

    • Author(s)
      中西弘明,佐藤彰
    • Organizer
      ロボティクスメカトロニクス講演会2018講演論文集, 1A1-C07, 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] スタビレス産業用無人ヘリコプタとその姿勢制御系の開発2018

    • Author(s)
      中西弘明,佐藤彰
    • Organizer
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会論文集, 225-1, 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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