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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

研究課題

研究課題/領域番号 62550326
研究種目

一般研究(C)

配分区分補助金
研究分野 船舶抵抗・運動性能・計画
研究機関東海大学

研究代表者

加藤 直三  東海大学, 海洋学部, 助教授 (00138637)

研究期間 (年度) 1987 – 1988
研究課題ステータス 完了 (1988年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1988年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1987年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
キーワード無索式無人潜水艇 / 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 / 無人潜水艇 / 無索 / ファジー / 制御 / 最適化 / 高度保持 / 前方障害物衝突回避 / 設定コース保持
研究概要

本研究は、流体力学のみならず制御工学を取り入れた海洋調査用無人潜水艇の基本形状の設計法や艇の自律化を目指した姿勢及び航行制御法の提案をした。海中や海底の調査を安定して行うためには、艇がなるべく縦揺れや横揺れを起こさないで高度や設定コースを保持することや、前方障害物に対しては速やかな衝突回避運動が取れることが望ましく、これを満足するものとして最近の航空技術の一つであるCCV技術を採用した。これは、あるミッションに最適な形状を運動制御面をも考慮して求め、Vehicleをアクティブに制御するところに特徴がある。潜水艇の基本形状を胴体と、水平翼および垂直翼とに分け、胴体は最小抵抗形状のものを用い、水平翼 (前方と後方) の大きさは、CCV制御モードの中で上下速度一定かつピッチ角ゼロのモードを最大限実現すべく、非線形最適化手法を用いて求めた。垂直翼の大きさは減衰率、操縦性係数、潮流に対する姿勢保持のための舵角を考慮して求めた。航行制御は艇の縦方向として、海底からの高度保持及び前方障害物衝突回避運動、横方向として、設定コース (方位角と位置) 保持制御に分けて考え、その航行制御戦略をファジー制御で置き換え、姿勢制御用のCCV制御との階層的組合せを用いた。ここで、艇の高度計測と前方障害物探知にはソナーを使用し、艇の位置計測には水中音響測位法を用いるものとしている。これによって、設定コースが与えられさえすれば、潜水艇は自律的に航行が可能となる。これらの姿勢および航行制御の作動状態を見るために、縦方向では止弦的な海底地形上のシミュレーションを、また横方向では矩形状の設定コース上のシミュレーションを行った。今後の研究の方向として、一つは実験艇を製作し実証試験を行うこと、二つはこの無人潜水艇を用いた自律分散型の海中探査システムの構成を考えることが必要である。

報告書

(3件)
  • 1988 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1987 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (10件)

  • [文献書誌] 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)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1988 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 加藤直三: 第27回学術講演階予稿集、計測自動制御学会. 505-506 (1988)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1988 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kato,N;Kouda,S: Proc.of 8th Joint International Conference on offshore Mechanics and Polar Engineering,ASME. (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1988 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naomi Kato: "CCV Control of Unmanned Submersible of Untethered and Preprogrammed Type" 8th Ocean Engineering Symposium,The Society of Naval Architects of JAPAN. 97-106 (1988)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1988 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naomi Kato: "Attitude Control and Navigation of Free Swimming Unmanned Submersible" Proc. of 27th SICE Annual Conference The Society of Instrument and Control Engineers. I. 505-506 (1988)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1988 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Naomi Kato;Seiichi Kouda: "Attitude Control and Navigation of Unmanned,Untethered Submersible" Proc. of 8th Joint International Conference on Offshore Mechanics and Polar Engineering,ASME. (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1988 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      1988 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      1988 実績報告書
  • [文献書誌] Kato,N.;Kouda,S.: Proc.of 8th Joint International Conference on Offshore Mechanics and Polar Engineering,ASME. (1989)

    • 関連する報告書
      1988 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤 直三: 第8回海洋大学シンポジウム(日本造船学会). 97-106 (1988)

    • 関連する報告書
      1987 実績報告書

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公開日: 1987-04-01   更新日: 2016-04-21  

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