JP2014112282A - 飛行制御システム - Google Patents
飛行制御システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014112282A JP2014112282A JP2012266065A JP2012266065A JP2014112282A JP 2014112282 A JP2014112282 A JP 2014112282A JP 2012266065 A JP2012266065 A JP 2012266065A JP 2012266065 A JP2012266065 A JP 2012266065A JP 2014112282 A JP2014112282 A JP 2014112282A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- input
- control
- predetermined
- control system
- threshold
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
【解決手段】飛行制御システム100は、当該飛行制御システム全体に設計者が求める望ましい特性を実行させる規範応答モデル132と、ダイナミックインバージョン法に基づく制御対象の逆モデルであり、規範応答モデルの出力から制御対象の制御入力を生成するプラント逆モデル130と、規範応答モデルのフィードバック制御ゲイン140に並行に設けられ、ニューラルネットワークを形成する補償器150と、フィードバック制御ゲインの入力となる制御誤差eが予め定められた更新閾値未満であれば、補償器の重み行列を更新せず、更新閾値以上であれば、重み行列を更新する更新制限部160とを備える。
【選択図】図4
Description
図1は、飛行制御システム100を説明するための説明図である。飛行制御システム(耐故障飛行制御システム)100は、操縦装置110と、飛行制御装置112と、アクチュエータ114と、プラント116と、センサ118とを含んで構成され、航空機1の飛行に関する制御を実現する。ここで、航空機1は、翼が機体に固定されている固定翼と、推進力を得る内燃機関(例えば、ジェットエンジンやレシプロエンジン)とで構成され、推進力により翼周りに揚力を生じさせることで、機体が大気中に浮上した状態を維持することができる。ただし、揚力を生じさせる機構はかかる場合に限らず、回転可能に設けられた回転翼(ローター)により揚力を得たり、推進力を得ることも可能である。
図2は、飛行制御システム100の特にダイナミックインバージョン法に基づく制御系を説明するための制御ブロック図である。ダイナミックインバージョン法とは、制御対象であるプラント116に関する情報(モデル)を元に、その逆モデルを導出し、入力から出力に対する望ましい応答を実現する制御器を構成する方法である。
ここでxは運動方程式の状態量を示し、yはxを用いて記述される制御対象量を示し、uは運動方程式への制御入力を示す。図2(a)の飛行制御システム100におけるセンサ118a、118bは、それぞれ上記運動方程式の状態量xおよび制御対象量yを検出し、検出状態量xmeasおよび検出制御対象量ymeasを導出する。
プラント逆モデル130の入力(規範応答モデル132の出力)をνDIとし、プラント逆モデル130を数式3に示すように定めると、数式2は、数式4のように変形することができる。
ここで、Ades、Bdes、Cdesは数式1に示した運動方程式の各係数行列A、B、Cを、機体慣性諸元および空力特性モデルを用いて定義(モデル化)したものである。
ここで、Kはフィードバック制御ゲイン(正の定数)であり、後述するニューラルネットワークに基づく補償器150の学習値となるエラーダイナミクス(評価関数)を記述するためのパラメータとなる。
図3は、飛行制御システム100の特にダイナミックインバージョン法にニューラルネットワークを併用した場合の制御系を説明するための制御ブロック図である。図3(a)に示すように、本実施形態では、ニューラルネットワークを構成する補償器150がフィードバック制御ゲイン140と併設され、制御誤差eを入力として、プラント116の入力νNNを生成する。
ここで、nIは入力層次元であり、nHは中間層次元であり、wj0およびwk0はバイアス項であり、σは中間層における非線形関数であり、本実施形態では、数式11に示すシグモイド関数による写像伝達を用いる。
ここで、βはゲイン、αおよびλは任意の定数である。
しかし、ニューラルネットワークは、その学習過程によっては不適切な補正を行ってしまい、制御系が不安定になるおそれがある。そこで、ニューラルネットワークの適用態様を工夫し、補償器150が飛行制御システム100に与える影響を制限して制御系のロバスト性を高め、より安全性の高い飛行を実現する。
図5は、飛行制御方法の処理の流れを示したフローチャートである。ここでは、本実施形態で特徴的な、更新制限部160、ゲイン調整部162、パラメータ再編成部164の処理のみを説明し、ダイナミックインバージョン法にニューラルネットワークを併用した場合の制御系に関しては、理解が容易であるため説明を省略する。
110 …操縦装置
112 …飛行制御装置
114 …アクチュエータ
116 …プラント
118 …センサ
130 …プラント逆モデル
132 …規範応答モデル
140 …フィードバック制御ゲイン
150 …補償器
160 …更新制限部
162 …ゲイン調整部
164 …パラメータ再編成部
166 …入力ゲイン
Claims (6)
- 操縦装置から入力された操作入力と、制御対象の状態値を検出してフィードバックした値とに基づき、当該飛行制御システム全体に設計者が求める望ましい特性を実現させる規範応答モデルと、
ダイナミックインバージョン法に基づく前記制御対象の逆モデルであり、前記規範応答モデルの出力から前記制御対象の制御入力を生成するプラント逆モデルと、
前記規範応答モデルのフィードバック制御ゲインに並行に設けられ、ニューラルネットワークを形成する補償器と、
前記フィードバック制御ゲインの入力となる制御誤差が予め定められた更新閾値未満であれば、前記補償器の重み行列を更新せず、該更新閾値以上であれば、該重み行列を更新する更新制限部と、
を備えることを特徴とする飛行制御システム。 - 前記制御入力が予め定められた第1入力閾値以上であるか、または、該制御入力の変化率が予め定められた第1変化閾値以上であれば、前記補償器へ入力される教師信号の入力ゲインを1.0未満の値に設定するゲイン調整部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の飛行制御システム。
- 前記制御入力が予め定められた第2入力閾値未満であるか、または、該制御入力の変化率が予め定められた第2変化閾値未満であれば、前記補償器へ入力される教師信号の入力ゲインを1.0より大きな値に設定するゲイン調整部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の飛行制御システム。
- 前記制御誤差が予め定められた編成閾値以上であり、かつ、前記制御入力が予め定められた第1入力閾値以上であるか、または、該制御入力の変化率が予め定められた第1変化閾値以上であれば、前記規範応答モデルの規範指令による応答性を規定するパラメータを調整するパラメータ再編成部をさらに備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の飛行制御システム。
- 前記パラメータ再編成部は、前記制御誤差が予め定められた編成閾値以上であり、かつ、前記制御入力が予め定められた第1入力閾値以上であるか、または、該制御入力の変化率が予め定められた第1変化閾値以上であれば、前記プラント逆モデルのパラメータを再編成することを特徴とする請求項4に記載の飛行制御システム。
- 前記制御誤差が予め定められた編成閾値以上であり、かつ、前記制御入力が予め定められた第1入力閾値以上であるか、または、該制御入力の変化率が予め定められた第1変化閾値以上であれば、前記プラント逆モデルのパラメータを再編成するパラメータ再編成部をさらに備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の飛行制御システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012266065A JP5997595B2 (ja) | 2012-12-05 | 2012-12-05 | 飛行制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012266065A JP5997595B2 (ja) | 2012-12-05 | 2012-12-05 | 飛行制御システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014112282A true JP2014112282A (ja) | 2014-06-19 |
JP5997595B2 JP5997595B2 (ja) | 2016-09-28 |
Family
ID=51169389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012266065A Active JP5997595B2 (ja) | 2012-12-05 | 2012-12-05 | 飛行制御システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5997595B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106094842A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-11-09 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于t‑s模型和pdc的uuv垂直面运动h∞控制方法 |
JP2021064308A (ja) * | 2019-10-17 | 2021-04-22 | 株式会社Subaru | 最適制御システム |
CN114415515A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-04-29 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种针对固定翼无人机舵面卡死状态下的容错飞行控制方法 |
CN117784621A (zh) * | 2024-02-27 | 2024-03-29 | 北京航空航天大学 | 一种垂直起降飞行器飞行控制律需求分析方法 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0635510A (ja) * | 1992-07-15 | 1994-02-10 | Fujitsu Ltd | ニューラルネットワークを用いたモデル規範型適応制御装置 |
JPH0736506A (ja) * | 1993-07-16 | 1995-02-07 | Hitachi Ltd | ニューラルネットワークを用いた適応制御装置 |
JPH07210207A (ja) * | 1994-01-17 | 1995-08-11 | Hitachi Ltd | 適応制御装置 |
JPH07277286A (ja) * | 1994-04-11 | 1995-10-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 航空機用学習型飛行制御装置 |
JPH09110251A (ja) * | 1995-10-23 | 1997-04-28 | Yaskawa Electric Corp | ウェブ張力制御方法 |
JPH10254504A (ja) * | 1997-03-06 | 1998-09-25 | Hitachi Ltd | 自律的制御方法および制御システム |
US6618631B1 (en) * | 2000-04-25 | 2003-09-09 | Georgia Tech Research Corporation | Adaptive control system having hedge unit and related apparatus and methods |
JP2004108216A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Mazda Motor Corp | エンジンの燃料噴射装置 |
JP2009243398A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Mazda Motor Corp | 内燃機関の制御方法及び該方法を実行するプログラム |
JP2011051470A (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Japan Aerospace Exploration Agency | 無人飛翔体の簡易手動飛行操縦システム |
-
2012
- 2012-12-05 JP JP2012266065A patent/JP5997595B2/ja active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0635510A (ja) * | 1992-07-15 | 1994-02-10 | Fujitsu Ltd | ニューラルネットワークを用いたモデル規範型適応制御装置 |
JPH0736506A (ja) * | 1993-07-16 | 1995-02-07 | Hitachi Ltd | ニューラルネットワークを用いた適応制御装置 |
JPH07210207A (ja) * | 1994-01-17 | 1995-08-11 | Hitachi Ltd | 適応制御装置 |
JPH07277286A (ja) * | 1994-04-11 | 1995-10-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 航空機用学習型飛行制御装置 |
JPH09110251A (ja) * | 1995-10-23 | 1997-04-28 | Yaskawa Electric Corp | ウェブ張力制御方法 |
JPH10254504A (ja) * | 1997-03-06 | 1998-09-25 | Hitachi Ltd | 自律的制御方法および制御システム |
US6618631B1 (en) * | 2000-04-25 | 2003-09-09 | Georgia Tech Research Corporation | Adaptive control system having hedge unit and related apparatus and methods |
JP2004108216A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Mazda Motor Corp | エンジンの燃料噴射装置 |
JP2009243398A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Mazda Motor Corp | 内燃機関の制御方法及び該方法を実行するプログラム |
JP2011051470A (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Japan Aerospace Exploration Agency | 無人飛翔体の簡易手動飛行操縦システム |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106094842A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-11-09 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于t‑s模型和pdc的uuv垂直面运动h∞控制方法 |
JP2021064308A (ja) * | 2019-10-17 | 2021-04-22 | 株式会社Subaru | 最適制御システム |
CN114415515A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-04-29 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种针对固定翼无人机舵面卡死状态下的容错飞行控制方法 |
CN114415515B (zh) * | 2022-01-20 | 2023-03-21 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种针对固定翼无人机舵面卡死状态下的容错飞行控制方法 |
CN117784621A (zh) * | 2024-02-27 | 2024-03-29 | 北京航空航天大学 | 一种垂直起降飞行器飞行控制律需求分析方法 |
CN117784621B (zh) * | 2024-02-27 | 2024-05-28 | 北京航空航天大学 | 一种垂直起降飞行器飞行控制律需求分析方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5997595B2 (ja) | 2016-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yu et al. | Fault-tolerant aircraft control based on self-constructing fuzzy neural networks and multivariable SMC under actuator faults | |
US6859689B2 (en) | Method, apparatus and design procedure for controlling multi-input, multi-output (MIMO) parameter dependent systems using feedback LTI'zation | |
US10520389B2 (en) | Aerodynamic modeling using flight data | |
Li et al. | Adaptive sliding mode control for quadrotor helicopters | |
RU2561168C2 (ru) | Система управления самолетом, самолет и способ управления самолетом | |
US6246929B1 (en) | Enhanced stall and recovery control system | |
Chowdhary et al. | Guidance and control of airplanes under actuator failures and severe structural damage | |
CA2783388C (en) | A method for real-time model based structural anomaly detection | |
US20120095621A1 (en) | Trajectory tracking flight controller | |
JP5997595B2 (ja) | 飛行制御システム | |
CN105314094A (zh) | 飞机操纵面的闭环控制 | |
US9058028B2 (en) | Systems and methods for parameter dependent riccati equation approaches to adaptive control | |
Fiorentini et al. | Robust nonlinear sequential loop closure control design for an air-breathing hypersonic vehicle model | |
CN109164708B (zh) | 一种高超声速飞行器神经网络自适应容错控制方法 | |
Norouzi et al. | Real time estimation of impaired aircraft flight envelope using feedforward neural networks | |
Yuksek et al. | Reinforcement learning based closed‐loop reference model adaptive flight control system design | |
Guoqiang et al. | Neural network‐based adaptive backstepping control for hypersonic flight vehicles with prescribed tracking performance | |
Lungu et al. | Non-linear adaptive system for the command of the helicopters pitch’s angle | |
Nguyen et al. | Hybrid intelligent flight control with adaptive learning parameter estimation | |
Oktay et al. | Helicopter control energy reduction using moving horizontal tail | |
Emaletdinova et al. | Method of designing a neural controller for the automatic lateral control of unmanned aerial vehicles | |
An et al. | Event-triggered adaptive control of hypersonic vehicles subject to actuator nonlinearities | |
Sadati et al. | Backstepping controller design using neural networks for a fighter aircraft | |
CN109143860B (zh) | 一种建筑物主动抗震控制方法 | |
Tang et al. | Fault-tolerant flight control for nonlinear-UAV |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150917 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160729 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160802 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160826 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5997595 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |