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2023 年度 実績報告書

不確実環境下でのサイバー攻撃に対して頑強な無人航空機の確率最適制御法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 21K14351
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

松野 賀宣  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究開発員 (70800845)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード確率最適制御 / 不確実性 / 飛行制御
研究実績の概要

最終年度となる本年度は,昨年度に続き不確実性を考慮した最適制御アルゴリズムを構築した.不確実性として主に風速誤差を考慮し,不確実性が航空機の飛行軌道に与える影響(飛行軌道の期待値や共分散)を制御する共分散制御手法を構築した.ここでは,無人航空機の安全かつ効率的な運航を実現するため,コリドーと呼ばれる専用空域を設定し,あらかじめ設定されたコリドー内に留まるように飛行する最適制御則(フィードバック制御則)を設計した.特に,不確実性として時空間相関のある風速誤差を考慮し,確率制約を含む共分散制御問題を凸計画問題として定式化した.そして,数値シミュレーションを通して,提案手法の有効性を評価した.提案する最適制御アルゴリズムにより不確実性の制御を容易に行うことができ,様々な状態制約に対して適切な最適軌道を生成できることを示した.
研究期間全体を通して構築した最適制御アルゴリズムでは,不確実性として主に風速誤差を考慮した.特に,時空間相関のある誤差に着目し,相関を考慮しない場合(無相関の誤差)と比較することで,相関のある誤差を考慮することの効果を明らかにした.実際の誤差に相当する相関のある誤差を考慮することで,適切な最適軌道を生成できることを示した.
研究期間全体を通して得られた研究成果は,実環境における無人航空機システムの応用において,不確実性管理の強化による信頼性と安全性の向上に貢献することが期待される.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2023

すべて 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] Vertical Flight Profile Optimization Using Ensemble Weather Forecasting and Statistical Aircraft Performance Model2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Matsuno and Haruki Matsuda
    • 学会等名
      2023 AIAA AVIATION Forum
    • 国際学会
  • [学会発表] Unmanned Aerial Vehicle Routing Problem for Integrated Manned and Unmanned Aircraft Operations2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Matsuno and Adriana Andreeva-Mori
    • 学会等名
      2023 AIAA AVIATION Forum
    • 国際学会
  • [学会発表] 不確実環境下における無人航空機の共分散制御2023

    • 著者名/発表者名
      松野 賀宣
    • 学会等名
      日本機械学会 第32回 交通・物流部門大会

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公開日: 2024-12-25  

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