JP2014169038A - 飛行体システム及び飛行体制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】飛行体210と、飛行体に曳航されたケーブル220と、飛行体に作用するケーブルの張力に基づいて、飛行体の位置を制御する制御部230とを備えた。例えば、制御部は、飛行体の現在位置と飛行体の目標位置とに基づく差分値と、ケーブルの張力とに基づいて、飛行体の位置を制御する。本発明によれば、飛行体がケーブルを曳航する場合においても、飛行体の目標位置への飛行制御の応答性が良好に保たれる。
【選択図】図3
Description
図1(a)は、本発明の実施形態1におけるヘリコプタシステム100を示す模式図である。以下、図1(a)を参照して、ヘリコプタシステム100を説明する。
図3から図7を参照して、本発明の実施形態2におけるヘリコプタシステム200を説明する。図3(a)は、ヘリコプタシステム200の2次元モデルを簡略的に示す模式図である。
始めに目標角度指令の補正を説明する。目標角度指令の補正では、推力F1及び推力F2が外力と対向する方向を向くように推力F1及び推力F2を制御することによって、張力により生じる位置ずれが補正される。角度制御部231は、算出した回転速度となるように推力F1及び推力F2を制御する。角度制御部231は、ヘリコプタ210の姿勢角度を変更させ、推力F1及び推力F2の方向が補正される。以下、外力情報取得装置240により取得した外力の情報に基づいて、推力F1及びF2の向きの姿勢角度θhを決定することについて説明する。
次に推力のフィードフォワード補償を説明する。推力のフィードフォワード補償によって、推力F1及び推力F2の大きさが補正され、張力により生じる位置ずれが補正される。以下、外力情報取得装置240により取得した外力の情報に基づく推力のフィードフォワード補償について説明する。
長さ調整器250は、ケーブル220を巻き取ったり、繰出したりするために設けられている。長さ調整器250は、ヘリコプタ210の飛行距離に応じて、必要な長さでケーブル220を繰出すことができると共に、ヘリコプタ210に連結していないケーブル220の一端部を固定することができる。図3(a)に示すモデルでは、長さ調整器250は、電源Eと同じ位置に設置されている。
以下、図8から図12を参照して、本発明の実施例を説明する。本実施例に係るヘリコプタ210の飛行制御においては、姿勢角度制御を内側ループとし、水平方向の位置制御の操作量が姿勢角度制御の目標値となる外側ループを構成する。位置制御と姿勢角度制御とは、それぞれPID制御とする。第1ロータ212a及び第2ロータ212bへの制御入力信号の算出方法を次に示す。
本モデルにおいて、ロータ212の推力は、推力指令値から、むだ時間+1次遅れで遅れるものと仮定し、以下のモデルを用いた。
図10は、目標角度補正制御のみを行った結果(各変数の時刻歴応答)を示す。図10(a)及び図10(b)において、横軸は時間を示し、縦軸は、それぞれ、ヘリコプタ210の水平方向の位置誤差(位置ずれ)、鉛直方向の位置誤差(位置ずれ)を示す。また、図10において、実線は目標角度補正のみの制御の結果を示し、破線は従来制御の結果を示す。
図11は、推力フィードフォワード補償制御のみを行った結果(各変数の時刻歴応答)を示す。図11において、実線は推力フィードフォワード補償のみ制御の結果を示し、破線は従来制御の結果を示す。
図12は、目標角度補正制御及び推力フィードフォワード補償制御の両方を行った結果(各変数の時刻歴応答)を示す。図12において、実線は目標角度補正制御及び推力フィードフォワード補償制御の両方を行った結果を示し、破線は従来制御の結果を示す。
Claims (15)
- 飛行体と、
前記飛行体に曳航されたケーブルと、
前記飛行体に作用する前記ケーブルの張力に基づいて、前記飛行体の位置を制御する制御部と
を備えた、飛行体システム。
- 前記制御部は、前記飛行体の現在位置と前記飛行体の目標位置とに基づく差分値と、前記ケーブルの前記張力とに基づいて、前記飛行体の位置を制御する、請求項1に記載の飛行体システム。
- 前記制御部は、前記飛行体に対する重力と前記ケーブルの前記張力との合力の方向に基づいて、前記飛行体の姿勢角度を制御する、請求項1又は請求項2に記載の飛行体システム。
- 前記制御部は、前記飛行体に対する重力と前記ケーブルの前記張力との合力の大きさに基づいて、前記飛行体の推力を制御する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の飛行体システム。
- 前記ケーブルの前記張力に基づいて、前記ケーブルの長さを調整する長さ調整器を備えた、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の飛行体システム。
- 前記長さ調整器は、前記ケーブルの前記張力が最小になるように、前記ケーブルの長さを調整する、請求項5に記載の飛行体システム。
- 前記飛行体の前記現在位置に基づいて、前記ケーブルの前記張力を算出する張力算出部を備える、請求項2に記載の飛行体システム。
- 前記ケーブルの前記張力を測定する張力測定部を備え、
前記張力測定部は、前記飛行体と前記ケーブルとの間に設けられる、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の飛行体システム。
- ケーブルを曳航する飛行体を制御する制御方法であって、
前記飛行体に作用する前記ケーブルの張力を取得する取得ステップと、
前記ケーブルの張力に基づいて、前記飛行体の位置を制御する制御ステップと
を包含した、飛行体制御方法。
- 前記制御ステップは、前記飛行体の現在位置と前記飛行体の目標位置との差分値と、前記ケーブルの前記張力とに基づいて、前記飛行体の位置を制御するステップを包含する、請求項9に記載の飛行体制御方法。
- 前記制御ステップは、前記飛行体に対する重力と前記ケーブルの前記張力との合力の方向に基づいて、前記飛行体の姿勢角度を制御するステップを包含する、請求項9又は請求項10に記載の飛行体制御方法。
- 前記制御ステップは、前記飛行体に対する重力と前記ケーブルの前記張力との合力の大きさに基づいて、前記飛行体の推力を制御するステップを包含する、請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の飛行体制御方法。
- 前記ケーブルの前記張力に基づいて、前記ケーブルの長さを調整する長さ調整ステップを包含する、請求項9から請求項12のいずれか1項に記載の飛行体制御方法。
- 前記長さ調整ステップは、前記ケーブルの前記張力が最小になるように、前記ケーブルの長さを調整するステップを包含する、請求項13に記載の飛行体制御方法。
- 前記制御ステップは、前記飛行体の前記現在位置に基づいて前記ケーブルの前記張力を算出する張力算出ステップを包含する、請求項10に記載の飛行体システム。
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