情報量フィードバックによるヘリコプターの衝突回避制御則に関する研究

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17560697
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 上野 誠也 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (60203460)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮路 幸二 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 助教授 (60313467)
• Keywords: 航空宇宙工学 / 最適制御 / 衝突回避 / ヘリコプター / 制御工学

Research Abstract

本研究の目的のひとつである情報量フィードバックを用いた衝突回避制御とは、周辺領域に存在する航空機の有無を判断する情報量を航空機の位置制御にフィードバックする制御である。より確実な情報を得るために、情報量のダイナミクスを利用して積極的に位置を変更し、不確定情報を低減することにより衝突の危険性を回避する制御手法である。要求された情報量を確保する経路をフィードバックで得ることにより、危険を回避することができる。さらに発展して、最適な回避経路を数値計算により求め、得られた最適経路に追従して、安全な回避を行う制御系の設計を試みた。そのために、実時間で最適経路を求める計算アルゴリズムの検討を行った。通常の最適経路を求めるアルゴリズムでは、繰り返し計算が必要であり、経路が確実に得られる保証が低い。それに対して本研究で用いたアルゴリズムは、定積分で経路を求めるホモトピー法である。非線形問題を近似せずに経路を得るために、有限回の計算量であるだけでなく、解が得られる範囲が広い特徴があることが研究成果として示された。さらに、随伴変数の初期仮定解が必要な間接法から、物理量のみを仮定すれば解が得られる直接法のアルゴリズムの開発に着手した。それらの実証のために、ヘリコプターの剛体運動方程式を用いたシミュレーションツールを作成し、搭載を考慮した応用例を求める準備を行った。さらに、屋内で飛行可能な模型ヘリコプターを整備し、画像情報を用いた制御実験を行う準備も並行して行った。これらの成果を次年度は統合して、数値シミュレーションによる実証と模型実験による実証を並行して行う計画である。