船上離着陸型宇宙往還機の知的ロバスト着艦制御

• 研究課題/領域番号: 19656063
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械力学・制御
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 吉田 和夫 慶應大, 理工学部, 教授 (80101997)
• 研究分担者: 高橋 正樹 慶應義塾大学, 理工学部, 助教 (10398638)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円); 2008年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2007年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: 再使用型宇宙輸送機 / 航空宇宙工学 / 機械力学・制御 / 制御工学 / 耐故障性

研究概要

平成19年度は、着陸フェーズにおける耐故障性やロバスト性を有する誘導・制御方式および自律型協調知的制御方式を提案した。宇宙往還機は、3次元空間における不安定系かつ非線形ダイナミカル・システムであり、多くのパラメータは不確定性を含む。さらに、アクチュエータやコントローラの故障時には、アンダーアクチュエーションの状態に陥ると共に、飛行中常に十分な精度で状態量に関する情報を取得できるとは限らない。特に着陸時においては、センサノイズ、波や風などの外乱を受けるが、このような状況においても、適切な機体の沈下速度や空間内での位置、船上離着陸補助システムとの相対速度・位置を保たなければならないため、高精度かつ高い自律性と頑健性を兼ね備えたシステム設計が必要となる。本研究では、制御工学、ダイナミカル・モデリング、ソフトコンピューティング手法の分野に注目し、各分野からのアプローチを有機的に組み合わせ、様々な機能間のバランスを確保した上で高次機能を有する新しいシステム技術の構築を目指す。提案する誘導・飛行方式では、申請者らがこれまでに研究を行ってきた多次元構造型知的制御手法を導入する。提案する協調方式では、システムは常に内部状態を評価し、自己の評価情報に基づいて、適切な方策を状況に応じて自律的に決定する。6自由度非線形数学シミュレーションにより提案手法の有効性を検証した。その結果、アクチュエータ故障時と突風時を適切に判別し、状況に応じて飛行経路および制御目標を変更することによって、墜落することなく、着艦が可能であることを確認した。