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2017 年度 実績報告書

スタビライザ効果の理解に基づくスタビレス無人ヘリコプタと飛行制御系の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H03947
研究機関京都大学

研究代表者

中西 弘明  京都大学, 工学研究科, 講師 (50283635)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード無人ヘリコプタ / スタビライザ / フラッピング運動モデル / 飛行制御
研究実績の概要

サブテーマ(1) 「ロータブレードのフラッピングと機体運動モデルの構築」において,スタビレス機の挙動には誘起速度の非一様分布が大きな影響をもつことを明らかにしたが,さらに風の影響を組み込んだ機体運動モデルを構築した.これにより,不規則風や定在風など様々な環境条件を考慮した飛行シミュレーションが可能となっただけでなく,スタビレス機の飛行制御系の設計基盤としても活用できる.また,従来法のようにHohenemserの仮定を設けて,ロータブレードフラップ角運動を無視して制御系を構築すると,フラップ角の共振を引き起こすことを明らかにした.

サブテーマ(2)「ダイナミクスベース航法システムによるロータフラッピング運動の推定」では,低次元化したモデルに基づいて,無風時におけるブレードフラップ角の推定機構を構築したが,ジャイロなど機体に搭載しているセンサのサンプリングレートからは十分な精度を得られないことが明らかになった.そこで,レーザ変位計を応用することにより,ロータフラップ角を直接計測し,それをもとに機体状態の推定を行うシステムの試作を行った.

サブテーマ(3)「スタビライザを超越する知的ロバスト適応飛行制御の実現」では,ロータブレードフラップ角の制御を含んだ逆ダイナミクス変換法により飛行制御系を構築する方法を提案した.しかし,元の運動モデルを元に設計した場合は理論的には動作するが,高階微分が必要であることおよびフラップ角目標値フィルタの応答速度が過大になることから,実機では動作しなかったため,低次元モデルに提案法を適用して飛行制御系を構築した.その飛行制御系の実機実験を行ったところ,適切に機能するだけでなく,スタビライザを搭載した機体と比較して,安定性,操縦容易性,運動性いずれも超越することができることを明らかにした.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] AR-Marker/IMU Hybrid Navigation System for Tether-Powered UAV2018

    • 著者名/発表者名
      H. Nakanishi and H. Hashimoto
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 1 ページ: 76-85

    • DOI

      0.20965/jrm.2018.p0076

    • 査読あり
  • [学会発表] 自律型無人ヘリコプタの開発とその応用に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      中西弘明
    • 学会等名
      航空機産業会セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 逆ダイナミクス法によるスタビレス無人ヘリコプタの速度制御2017

    • 著者名/発表者名
      中西弘明,佐藤彰
    • 学会等名
      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
  • [学会発表] あるクラスのサイバーフィジカルシステムのサンプリング周期感度解析法2017

    • 著者名/発表者名
      中西弘明,庵智幸,黒江康明,金田さやか
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
  • [学会発表] 産業用無人ヘリコプタの低速飛行におけるスタビライザ効果2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤彰,中西弘明
    • 学会等名
      第54回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋季大会
  • [学会発表] ロータ空力特性における壁面効果2017

    • 著者名/発表者名
      原田 浩行,中西 弘明,堀口 由貴男,椹木 哲夫:
    • 学会等名
      第61回システム制御情報学会研究発表講演会

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公開日: 2018-12-17  

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