|
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。
|
