特性変動と故障に適応する有人宇宙往還機用誘導制御系の設計

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20560740
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 嶋田 有三 日本大学, 理工学部, 教授 (90060235)
• 連携研究者: 安部 明雄 日本大学, 理工学部, 助教 (60434114)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 宇宙往還機 / 有人宇宙輸送システム / 回収技術 / 飛行制御 / 適応制御 / 耐故障制御 / 外乱オブザーバ / フィードバック線形化

研究概要

有人宇宙輸送の信頼性向上を目的として、(1)非パラメトリック方式と(2)パラメトリック方式の2タイプの適応制御方式を研究した。(1)の方式では、外乱観測器とフィードバック線形化法を併用した飛行制御システムを設計し、数値シミュレーション上でスペースシャトルを滑走路に自動着陸させることに成功した。(2)の方式では、横方向運動を最小位相系となるように設計し、外乱観測器を付加してその効果をシミュレーションで確認した。さらに、5基の操縦舵面の内、1基ないしは2基が故障しても飛行可能な制御則も開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Design of Disturbance-Accommodating Control System for Nonlinear Attitude Control of Spaceplane (2009)
  • 著者名/発表者名: Yuta Akai, Yuzo Shimada, Kenji Uchiyama, Akio Abe
  • 雑誌名: Short Notes, No.3(Report of the Research Inst itute of Science and Technology, Nihon University) 3 ページ: 115-118
  • 査読あり
• [学会発表] バックステッピングと外乱オブザーバを用いた適応飛行制御系の設計, 日本航空宇宙学会北部支部2011年講演会 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大塚康司, 嶋田有三, 安部明雄
  • 学会等名: 第12回再使用型宇宙推進系シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学,宮城県仙台市
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] 将来宇宙輸送システムの零点配置を用いた適応飛行制御系の設計,日本航空宇宙学会北部支部2011年講演会 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長谷部吉則, 嶋田有三, 安部明雄
  • 学会等名: 第12回再使用型宇宙推進系シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学,宮城県仙台市
  • 年月日: 2011-03-11
• [学会発表] 冗長性のある宇宙輸送機アクチュエータの故障制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 時乗伸一郎, 長谷部吉則, 嶋田有三, 安部明雄
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会主催第54回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 静岡県コンベンションアーツセンター, 静岡県静岡市
  • 年月日: 2010-11-18
• [学会発表] Nonparametric Adaptive Attitude Control System Accommodating Nonlinearity and Uncertainty (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuzo Shimada, Akio Abe
  • 学会等名: AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference 2010
  • 発表場所: Sheraton Centre Toronto, Toronto, Ontario, Canada.
  • 年月日: 2010-08-04
• [学会発表] Robust Control System for Automatic Landing of Spaceplane Merging Dynamic Inversion with DAC Observer (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Ohtsuka, Yuzo Shimada, Akio Abe
  • 学会等名: Proceedings of 2009 CACS International Automatic Control Conference
  • 発表場所: Taipei, Taiwan.
  • 年月日: 2009-11-28
• [学会発表] Akio Abe Design of Adaptive Control System For Lateral-Directional Motion in Automatic Landing (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Hasebe, Yuzo Shimada
  • 学会等名: Proceedings of 2009 CACS International Automatic Control Conference
  • 発表場所: Taipei, Taiwan.
  • 年月日: 2009-11-28
• [学会発表] Robust Flight Control System Using Dynamic Inversion with Disturbance Accommodating Control (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Ohtsuka, Yuzo Shimada, Akio Abe
  • 学会等名: 2009 Asia-Pacific International symposium on Aerospace Technology (APISAT2009)
  • 発表場所: 長良川国際会議場,岐阜県岐阜市
  • 年月日: 2009-11-04
• [学会発表] Adaptive Flight Control System for Lateral-Directional Motion Using Two-Inputs-Single-Output Concept (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Hasebe, Yuzo Shimada, Akio Abe
  • 学会等名: 2009 Asia-Pacific International symposium on Aerospace Technology (APISAT2009)
  • 発表場所: 長良川国際会議場,岐阜県岐阜市
  • 年月日: 2009-11-04
• [学会発表] Design of Disturbance- Accommodating Control System For Nonlinear Attitude Control of Spaceplane (2008)
  • 著者名/発表者名: Yuta Akai, Yuzo Shimada, Kenji Uchiyama, Akio Abe
  • 学会等名: 平成20年日本大学理工学部学術講演会
  • 発表場所: 日本大学理工学部,東京
  • 年月日: 2008-11-29
• [学会発表] Nonlinear Attitude Control Design for Spaceplane Using Disturbance-Accommodating Control (2008)
  • 著者名/発表者名: Yuta Akai, Yuzo Shimada, Kenji Uchiyama, Akio Abe
  • 学会等名: Proceedings of 2008 KSAS-JSASS Joint International Symposium on Aerospace Engineering
  • 発表場所: Jeju, Korea.
  • 年月日: 2008-11-20
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.kenjm.cst.nihon-u.ac.jp/system/kenkyu_db.html