UAVボクセルによる3次元配置ディスプレイに向けた基礎研究

• 研究課題/領域番号: 15K18094
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 制御・システム工学
• 研究機関: 東京都市大学
• 研究代表者: 関口 和真 東京都市大学, 工学部, 講師 (80593558)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: multi agent control / unmanned aerial vehicle / UAV voxel

研究成果の概要

本研究ではUAVを画素の様に用いて空間的に画像を描画するUAVの分散制御システムを提案し，そのための基礎研究をおこなった．分散制御システムとはタスクに応じて個々のUAVが自律的に状況を判断し行動するシステムである．
これにより柔軟な運用とシステムとしてのロバスト性が得られる一方で，UAV同士の衝突や近接したUAVから風の影響を受けるといった問題が生じる．この問題に対し本研究ではUAV単体の制御性能向上と共に風外乱へのロバスト性向上手法を提案した．さらにモデルに基づく予測を用いた制御に風外乱への対策や衝突回避機能を追加することで上記の問題を解決できることを数値計算，実機実験を通して示した．

研究成果

• [雑誌論文] Attitude Control of Two-Wheel Spacecraft Based on Dynamics Model via Hierarchical Linearization (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Fukaishi, Kazuma Sekiguchi, Kenichiro Nonaka
  • 雑誌名: SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 巻: 10 号: 4 ページ: 310-316
  • DOI: 10.9746/jcmsi.10.310
  • 査読あり
• [学会発表] オイラーパラメータベースのUKFを用いたクアッドコプターの位置・姿勢推定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 相馬淳志，関口和真，野中謙一郎
  • 学会等名: 第５回 制御部門マルチシンポジウム
• [学会発表] 定常的な風外乱を考慮した平滑化フィルタによる外乱マップを用いた無人航空機の外乱抑制制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 須山敬洋，関口和真，野中謙一郎
  • 学会等名: 第５回 制御部門マルチシンポジウム
• [学会発表] 測域範囲に制限のあるセンサを用いた未観測領域を考慮した被覆制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 竹内和，成勢昌隆，関口和真，野中謙一郎
  • 学会等名: 第５回 制御部門マルチシンポジウム
• [学会発表] 階層型線形化を用いた自動運転車両の合意制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本健太, 関口和真, 野中謙一郎
  • 学会等名: 第5回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
• [学会発表] クアッドコプターにおける回転ダイナミクスのグレーボックスモデリング (2017)
  • 著者名/発表者名: 相馬 淳志, 関口 和真, 野中 謙一郎
  • 学会等名: 第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス（岡山）
  • 年月日: 2017-03-06
• [学会発表] Novel Control Method for Quadcopter -Hierarchical Linearization Approach- (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Sekiguchi
  • 学会等名: The 2017 Asian Control Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental Verification of Formation Control by Model Predictive Control Considering Collision Avoidance in Three Dimensional Space with Quadcopters (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenta Yamamoto, Kazuma Sekiguchi, Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: The 2017 Asian Control Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Verification of Coverage Control for Multi-Copter with Local Optimal Solution Avoidance and Collision Avoidance Using Random-walk and Artificial Potential Method (2017)
  • 著者名/発表者名: Masataka Naruse , Kenta Yamamoto, Kazuma Sekiguchi, Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Application of Model Error Compensator based on FRIT to Quadcopter (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Endo, Ryo Aramaki, Kazuma Sekiguchi, Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: 1st IEEE Conference on Control Technology and Applications
  • 国際学会
• [学会発表] Interference Suppression Control for Interaction of Two Quad Copters by Model Predictive Control Using the Disturbance Map (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Suyama, Kazuma Sekiguchi, Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: 1nd IEEE Conference on Control Technology and Applications
  • 国際学会
• [学会発表] 階層型線形化を用いたクアッドコプタの合意制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本 健太, 関口 和真, 野中 謙一郎
  • 学会等名: 第60回自動制御連合講演会
• [学会発表] 無香料カルマンフィルタを用いたクアッドコプターの非線形モデル同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 相馬 淳志, 関口 和真, 野中 謙一郎
  • 学会等名: 第60回自動制御連合講演会
• [学会発表] UAVの通信遅れを考慮した外乱情報共有によるモデル予測隊列制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋山 賢太朗, 関口 和真, 野中 謙一郎
  • 学会等名: 第59回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2016-11-10
• [学会発表] モデル予測制御による衝突回避を考慮したクアッドコプターの3次元フォーメーション制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本 健太, 関口 和真, 野中 謙一郎
  • 学会等名: 第59回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡）
  • 年月日: 2016-11-10
• [学会発表] Disturbance Suppression Control for Interaction of Two Quad Copters Using the Disturbance Map (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Suyama, Kentaro Akiyama, Kazuma Sekiguchi, Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: SICE annual conference 2016
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城）
  • 年月日: 2016-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] Robust Formation Control Applying Model Predictive Control to Multi Agent System by Sharing Disturbance Information with UAVs (2016)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Akiyama, Kazuma Sekiguchi, Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: SICE annual conference 2016
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城）
  • 年月日: 2016-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental Verification of Multi-Agent Formation Control by Model Predictive Control Considering Collision Avoidance with UAVs (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenta Yamamoto, Kentaro Akiyama, Kazuma Sekiguchi, Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: SICE annual conference 2016
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城）
  • 年月日: 2016-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental Validation of Repetitive Disturbance Estimation and Model Predictive Control for Multi UAVs (2015)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Akiyama, Zhenwei Wang, Kazuma Sekiguchi, Kenichiro Nonaka
  • 学会等名: rd RED-UAS 2015 Workshop on Research, Education and Development of Unmanned Aerial Systems
  • 発表場所: Cancun (Mexico)
  • 年月日: 2015-11-23
  • 国際学会
• [学会発表] UAVの繰り返し推定による外乱情報を用いたモデル予測経路追従制御の実験的検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋山 賢太朗, 王 振イ, 関口 和真, 野中 謙一郎
  • 学会等名: 第58回 自動制御連合講演会
  • 発表場所: 神戸大学（兵庫）
  • 年月日: 2015-11-14
• [学会発表] Experimental verification of the model predictive control with disturbance rejection for quadrotors (2015)
  • 著者名/発表者名: Zhenwei Wang, Kentaro Akiyama, Kenichiro Nonaka, Kazuma Sekiguchi
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2015,
  • 発表場所: Hangzhou (China)
  • 年月日: 2015-07-28
  • 国際学会
• [学会発表] 繰り返し推定とモデル予測制御によるUAVの経路追従性能向上 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋山 賢太朗, 王 振イ, 関口 和真, 野中 謙一郎
  • 学会等名: 第14回「運動と振動の制御」シンポジウム
  • 発表場所: 栃木県総合文化センター（栃木）
  • 年月日: 2015-06-22
• [備考] 高機能機械制御研究室
  • URL: http://www.cl.mse.tcu.ac.jp/lab/