| 研究課題/領域番号 |
19H02340
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
土屋 武司 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50358462)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 飛行制御 |
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| 研究実績の概要 |
従来の自動操縦が機能しない飛行中の航空機の故障や破損などに対し、適応制御・ロバスト制御手法を基盤とした耐故障飛行制御システムを研究する。とくに、既存の自動操縦器、およびパイロットの手動操縦と協調的に使用される制御システムの研究開発を行う。また、飛行に拘束条件が課せられた航空機が安全に飛行できる最適飛行軌道を機上で生成する実時間飛行軌道最適化手法を研究し、フライトシミュレータ、無人航空機、実験用航空機によって飛行実証することを目的とする。以下の成果が得られた。
① 航空機の故障に対応できる飛行制御システムに関する研究。既存の飛行制御に単純適応制御を付加した研究を行った。これを航空機の横方向制御に適用し、数値シミュレーションと、フライトシミュレータをパイロットが操縦した場合のパイロットインザループ実験によって、その有効性を検証した。
また、構造化H∞制御に関する研究を進めた。既存の航空機のC*制御に構造化H∞制御を組み合わせ、さらにゲインスケジューリング法も使い、航空機の飛行性能の向上を数値シミュレーションで検証した。
② 不確実環境を考慮した確率論的な実時間飛行軌道最適化アルゴリズムの研究。風や空力係数などの不確実性を含む航空機の飛行軌道に対して、誤差分散の感度を参照軌道と参照共分散から精度よくかつ平易に計算する手法を研究し、最適化アルゴリズムに組み込む研究を行った。
③ 固定席フライトシミュレータの整備。本研究の制御システムのパイロット評価を得るために、①②で用いられている数値計算ツールとシミュレータの有機的な結合を行い、またそれがパイロット操縦を含むパイロットインザループ実験に使用可能であることを確認した。
④ 小型無人航空機を使った飛行実験。研究されている制御アルゴリズムを小型無人機を用いて飛行実証するために機体準備を行い、福島ロボットテストフィールドなどで試験飛行を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
航空機の飛行制御システムのシミュレーション環境、固定席フライトシミュレータが整ってきたこともあり、アルゴリズム検証が大きく進展した．コロナ禍で研究活動に制約も生じることがあったが、遅れを概ね取り戻すことができている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度検討した制御理論を中心に理論的研究を行うとともに、同時に構築を進めているフライトシミュレータへの実装を進め、pilot-in-the-loopによるパイロット評価を行う。
実時間飛行軌道最適化に関する研究に関しては不確実性を確率論的なモデルとして扱う確率論的最適化の点から研究を進め、航空機運動への適用を行う。
また、小型無人航空機の飛行制御計算機への制御理論の実装を行い、無人機を用いた飛行実証を進める。
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