JP2016506333A - 全翼機を制御するための方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
− センサフィードバック段階の間、機首方位、鉛直位置、およびヨーレートの測定された値と、水平位置のモデル化された値と、を用いて、所定軌道に沿う全翼機の移動を制御するステップ。
− 所定軌道に沿って所定距離が横切られた後であって、鉛直位置の測定された値と鉛直位置のモデル化された値との間のずれが閾値未満であるとき、前記センサフィードバック段階とモデルフィードバック段階との間で切り替えるステップ。
− 前記モデルフィードバック段階の間、機首方位、鉛直位置、水平位置、およびヨーレートのモデル化された値を用いて、所定軌道に沿う全翼機の移動を制御するステップ。
− 測定されたヨーレートを積分することで機首方位を連続的に計算するステップ。
− 所定軌道に沿って所定距離が横切られた後、測定された鉛直位置に基づいて、機首方位を繰り返し適合させるステップ。
− 所定軌道に沿って所定距離が横切られた後、測定された鉛直位置に基づいて、ヨーレートを繰り返し適合させるステップ。
− センサフィードバック段階とモデルフィードバック段階との間の移行を準備するために、ヨーレートのモデル化された適合を計算するステップ。
− 全翼機のモデル化された水平位置とモデル化された鉛直位置とを、全翼機の測定された速度および測定された機首方位を用いる推測航法によって計算するステップ。
− 全翼機のモデル化された水平位置を、所定軌道の第1の部分の平均速度および所定軌道の第2の部分の平均速度に基づいて、繰り返し適合させるステップ。
− 水平ドリフト速度を、所定軌道の第1の部分の平均速度および所定軌道の第2の部分の平均速度に基づいて、繰り返し適合させるステップ。
− モデル化された鉛直位置を、モデル化された鉛直位置と測定された鉛直位置との間の差に基づいて、繰り返し適合させるステップ。
− 鉛直ドリフト速度を、モデル化された鉛直位置と測定された鉛直位置との間の差に基づいて、繰り返し適合させるステップ。
− モデル化されたヨーレートを積分することでモデル化された機首方位を連続的に計算するステップ。
− 所定軌道に沿って所定距離が横切られた後、測定された鉛直平均位置とモデル化された鉛直平均位置との間の差に基づいて、モデル化された機首方位を繰り返し適合させるステップ。
− 所定軌道に沿って所定距離が横切られた後、測定された鉛直位置とモデル化された鉛直位置との間の差に基づいて、モデル化されたヨーレートを繰り返し適合させるステップ。
− 全翼機のモデル化された水平位置とモデル化された鉛直位置とを、全翼機の測定された速度および測定された機首方位を用いる推測航法によって計算するステップ。
− 全翼機のモデル化された水平位置を、所定軌道の第1の部分の平均速度および所定軌道の第2の部分の平均速度に基づいて、繰り返し適合させるステップ。
− 水平ドリフト速度を、所定軌道の第1の部分の平均速度および所定軌道の第2の部分の平均速度に基づいて、繰り返し適合させるステップ。
− モデル化された鉛直位置を、モデル化された鉛直位置と測定された鉛直位置との間の差に基づいて、繰り返し適合させるステップ。
− 鉛直ドリフト速度を、モデル化された鉛直位置と測定された鉛直位置との間の差に基づいて、繰り返し適合させるステップ。
下付き文字mのない変数は測定された値を指し示し、下付き文字mのある変数はモデル化された値を指し示す。アクセント記号・(点)のある変数は、その変数の時間に関する導関数を意味している。例えば、
センサフィードバック段階では、全翼機2は、モデル化された水平デカルト位置xm、圧力pから得られる測定された鉛直デカルト位置y、測定された機首方位φ、および、測定されたヨーレート
ここで、
前述の利点を得るために、全翼機2は、関連するパラメータのモデル化された値が全翼機2の制御のために使用されるモデルフィードバック段階へと切り替わる。切り替えは、所定軌道に沿って所定距離が横切られた後であって、鉛直デカルト位置の測定された値yと鉛直デカルト位置のモデル化された値ymとの間の差が閾値h未満であるとき、つまり、y−ym<hであるとき、行われる。所定距離は、少なくとも1周回、具体的には少なくとも10周回、より具体的には20周回であり得る。閾値hは、テザー8の長さの0.5%〜5%の間、具体的にはテザー8の長さの1%〜3%の間、より具体的にはテザー8の長さの2%である。閾値hが0.5%未満である場合、これは、モデルフィードバック段階への切り替えがめったに起こらないか、または、全く起こらないことになり得る。鉛直デカルト位置の測定された値yと鉛直デカルト位置のモデル化された値ymとの間の差が大きすぎる場合、適合は、全翼機の望ましくない挙動をもたらす補正を引き起こす可能性がある。切り替えるときに閾値hが大きすぎる場合、これは、全翼機2が、全翼機2が上で取り付けられる水平面Lの下に結局はなってしまい、墜落し得ることになるか、または、全翼機2が、水平面Lの上の、全翼機にとって安全な高さの上方である鉛直位置に達し得ることになる可能性がある。全翼機は、沈められる場合、全翼機への損傷をもたらす表面に達する可能性がある。したがって、全翼機は、定められた鉛直境界の外へと結局はなってしまう場合、損傷される可能性がある。
モデルフィードバック段階へと切り替えた後、全翼機2は、モデル化された水平デカルト位置xm、モデル化された鉛直デカルト位置ym、モデル化された機首方位φm、および、モデル化されたヨーレート
2 全翼機
3 翼
4 ナセル
5 タービン
6 支材
7 制御翼面
8 テザー
9 構造体
10 流体流れ
11 湾曲面
12 所定軌道
R 長さ
Θ 方位角、水平角
Φ 仰角、鉛直角
D 構造体9の設置深さ
d 全翼機2の深さ
Claims (13)
- 全翼機(2)が、前記全翼機(2)を通過する流体流れ(10)によって、所定軌道(12)に沿って移動するように制御されるように構成され、前記全翼機(2)が、翼(3)と、前記所定軌道(12)に沿う前記全翼機(2)の移動を制御するための少なくとも1つの制御翼面(7)と、を具備し、前記全翼機(2)は、基準系であって、x軸が、前記全翼機(2)が上方で移動する水平面Lに沿って水平に方向付けられ、y軸が、鉛直方向においてx軸に垂直であり、z軸が、前記流体流れ(10)の主方向に沿う方向で前記水平面Lに沿ってx軸に垂直である、基準系に、位置付けられ、前記全翼機(2)が、前記水平面Lに位置付けられた構造体(9)に取り付けられたテザー(8)によって前記水平面Lに取り付けられるように構成される、前記全翼機(2)を制御するための方法であって、
前記全翼機(2)の前記制御が、前記全翼機(2)の水平位置と、前記全翼機(2)の鉛直位置と、前記全翼機(2)の機首方位と、前記全翼機(2)のヨーレートと、を用いて実施されるように構成され、前記水平位置、前記鉛直位置、前記機首方位、および前記ヨーレートが測定および/またはモデル化でき、前記方法が、前記機首方位、測定された鉛直位置を得るための圧力、ヨーレート、および速度を測定入力値として使用し、前記方法が、
− センサフィードバック段階の間、機首方位、鉛直位置、およびヨーレートの測定された値と、水平位置のモデル化された値と、を用いて、前記所定軌道(12)に沿う前記全翼機(2)の前記移動を制御するステップと、
− 前記所定軌道に沿って所定距離が横切られた後であって、前記鉛直位置の測定された値と前記鉛直位置のモデル化された値との間のずれが閾値未満であるとき、前記センサフィードバック段階とモデルフィードバック段階との間で切り替えるステップと、
− 前記モデルフィードバック段階の間、機首方位、鉛直位置、水平位置、およびヨーレートのモデル化された値を用いて、前記所定軌道(12)に沿う前記全翼機(2)の前記移動を制御するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記方法の前記センサフィードバック段階が、
− 前記測定されたヨーレートを積分することで前記機首方位を連続的に計算するステップと、
− 前記所定軌道に沿って所定距離が横切られた後、前記測定された鉛直位置に基づいて、前記機首方位を繰り返し適合させるステップと、
− 前記所定軌道に沿って所定距離が横切られた後、前記測定された鉛直位置に基づいて、前記ヨーレートを繰り返し適合させるステップと、
− 前記センサフィードバック段階と前記モデルフィードバック段階との間の移行を準備するために、前記ヨーレートのモデル化された適合を計算するステップと、
− 前記全翼機(2)のモデル化された水平位置とモデル化された鉛直位置とを、前記全翼機(2)の前記測定された速度および測定された機首方位を用いる推測航法によって計算するステップと、
− 前記全翼機(2)の前記モデル化された水平位置を、前記所定軌道の第1の部分の平均速度および前記所定軌道の第2の部分の平均速度に基づいて、繰り返し適合させるステップと、
− 水平ドリフト速度を、前記所定軌道の第1の部分の平均速度および前記所定軌道の第2の部分の平均速度に基づいて、繰り返し適合させるステップと、
− 前記モデル化された鉛直位置を、前記モデル化された鉛直位置と前記測定された鉛直位置との間の差に基づいて、繰り返し適合させるステップと、
− 鉛直ドリフト速度を、前記モデル化された鉛直位置と前記測定された鉛直位置との間の差に基づいて、繰り返し適合させるステップと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記方法の前記モデルフィードバック段階が、
− 前記モデル化されたヨーレートを積分することで前記モデル化された機首方位を連続的に計算するステップと、
− 前記所定軌道に沿って所定距離が横切られた後、前記測定された鉛直平均位置と前記モデル化された鉛直平均位置との間の差に基づいて、前記モデル化された機首方位を繰り返し適合させるステップと、
− 前記所定軌道に沿って所定距離が横切られた後、前記測定された鉛直位置と前記モデル化された鉛直位置との間の差に基づいて、前記モデル化されたヨーレートを繰り返し適合させるステップと、
− 前記全翼機(2)のモデル化された水平位置とモデル化された鉛直位置とを、前記全翼機(2)の前記測定された速度および測定された機首方位を用いる推測航法によって計算するステップと、
− 前記全翼機(2)の前記モデル化された水平位置を、前記所定軌道の第1の部分の平均速度および前記所定軌道の第2の部分の平均速度に基づいて、繰り返し適合させるステップと、
− 水平ドリフト速度を、前記所定軌道の第1の部分の平均速度および前記所定軌道の第2の部分の平均速度に基づいて、繰り返し適合させるステップと、
− 前記モデル化された鉛直位置を、前記モデル化された鉛直位置と前記測定された鉛直位置との間の差に基づいて、繰り返し適合させるステップと、
− 鉛直ドリフト速度を、前記モデル化された鉛直位置と前記測定された鉛直位置との間の差に基づいて、繰り返し適合させるステップと、
を含む、請求項1または2に記載の方法。 - 前記鉛直位置および前記水平位置がデカルト位置であるか、または、前記鉛直位置および前記水平位置がそれぞれ鉛直角度および水平角度である、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記機首方位が機首方位センサから得られ、前記圧力が圧力センサから得られ、前記ヨーレートがヨーレートセンサから得られ、前記速度が速度センサから得られる、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記全翼機(2)が、流体中を通る前記全翼機(2)の移動によって電気エネルギーを発生させるためのタービン(5)を備え、前記全翼機(2)が沈められる、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 翼(3)と、所定軌道(12)に沿う全翼機(2)の移動を制御するための少なくとも1つの制御翼面(7)と、を具備する前記全翼機(2)を備え、前記全翼機(2)が、前記翼(3)を通過する流体流れ(10)によって、前記所定軌道(12)に沿って移動するように構成され、前記全翼機(2)は、基準系であって、x軸が、前記全翼機(2)が上方で移動する水平面Lに沿って水平に方向付けられ、y軸が、鉛直方向においてx軸に垂直であり、z軸が、前記流体流れ(10)の主方向に沿う方向で前記水平面Lに沿ってx軸に垂直である、基準系に、位置付けられる、システム(1)であって、
前記システム(1)が、前記全翼機(2)の制御のために、前記所定軌道(12)に沿う移動のセンサフィードバック段階の間に、ヨーレート、機首方位、および鉛直位置の測定された値と、水平位置のモデル化された値と、を用い、前記所定軌道(12)に沿う移動のモデルフィードバック段階の間に、ヨーレート、鉛直位置、水平位置、および機首方位のモデル化された値を用い、前記システム(1)が、前記機首方位、測定された鉛直位置を得るための圧力、ヨーレート、および速度を、測定された入力値として使用することを特徴とするシステム(1)。 - 前記システム(1)が、前記水平面Lにおける水平面圧力を測定するために、前記全翼機(2)が上方で移動する前記水平面Lに配置された水平面圧力センサをさらに備え、前記水平面圧力が、前記全翼機(2)が取り付けられる前記水平面Lにわたって、前記全翼機(2)の前記鉛直位置の計算を向上するために用いられる、請求項7に記載のシステム(1)。
- 前記全翼機(2)が、前記水平面Lに位置付けられた構造体(9)に取り付けられたテザー(8)によって前記水平面Lに取り付けられるように構成される、請求項7または8に記載のシステム(1)。
- 前記機首方位が機首方位センサから得られ、前記圧力が圧力センサから得られ、前記ヨーレートがヨーレートセンサから得られ、前記速度が速度センサから得られる、請求項7から9のいずれか一項に記載のシステム(1)。
- 前記機首方位センサが加速度計であり、前記ヨーレートセンサがジャイロスコープであり、前記圧力センサが、前記全翼機(2)の翼面における翼流体圧力を測定し、前記速度センサが、タービン(5)、流速計、または圧力に基づく計測器のうちの1つである、請求項10に記載のシステム(1)。
- 前記全翼機(2)が、電気エネルギーを発生させるためのタービン(5)を備え、前記全翼機(2)が沈められる、請求項7から11のいずれか一項に記載のシステム(1)。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の方法を実施するためのコンピュータ実行可能な命令を有する全翼機(2)と共に使用するためのコンピュータ可読媒体。
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