| 研究概要 |
飛行船は安全性が高く,空中静止が可能などのユニークな特徴をもつ.近年,その特徴を生かした様々なプロジェクトなどが進められており,飛行船を希望の位置にすばやく移動させ,静止させる自動制御技術が不可欠である.本研究の目的は,実用的な飛行船の自動航行制御システムを開発し,小型の無人飛行船を用いた実験により,有効性を実証することである.
本研究は,実用的な自動航行制御システムの開発に関する理論研究と実機実験による有効性の検証に関する実験研究を行った.
・ロバスト安定性と風外乱抑制を保証する実用的な飛行船制御システムの設計:
本研究では,まず物理パラメータ(粘性係数など)に不確かさや時間変動があり,その範囲のみが既知である場合について考え,そのような変動や不確かさが存在しても,制御システムの大域的指数安定性を保証できるロバスト安定化コントローラの設計法を導出した.つぎに,飛行船に一定であるが未知の大きさの持続的な風が外乱として加わる場合について考え,このような風外乱を受けても,任意の希望の地点にすばやくかつスムーズに移動し静止できるコントローラの設計法を導出した.最後に,ロバスト安定性と風外乱抑制を同時に保証するコントローラの設計法を導出した.有効性をシミュレーションにより検証した.
・実用性向上のための制御システムの改良:さらに実用性を高めるため,低ゲイン化を達成するコントローラの設計法を導出し,有効性をシミュレーションにより検証した.
・実機飛行船による屋内飛行実験と制御性能の評価・検証:実験用小型飛行船を改良し,上記の理論研究により得られた制御システムの性能評価・検証を行った.実験に際しては,風外乱も含めた屋外環境に近い状況の下で行い,実用的で信頼性の高い実験を数多く実施し,結果を検討した結果,提案法が有効性であるとの結論を得た.
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