誘導制御

航法誘導制御とは

航法誘導制御技術は,ロケットや航空機において,自律航行を実現するための重要な要素です.

  • 航法: 位置や速度,姿勢など,機体の状態を測定・推定します.
  • 誘導: 目標の地点へ到達するための飛行軌道を生成し,その軌道を達成するための機体姿勢の目標値を決定します.
  • 制御: 誘導からの目標値を達成するために空力舵面やTVCなどを利用して機体の姿勢などを制御します.

本研究室では,特に誘導システムと制御システムの研究を行っています.

研究内容

誘導

何らかの不具合が生じた場合,安全に飛行中断を行うことは非常に重要で,それを達成するための軌道生成は重要な課題です.当研究室における誘導に関する研究の目的は,予め基準軌道を設定することなく,また不確定性がある状況下においても飛行可能な軌道を生成するアルゴリズムを開発することです.

  • DynDGA (動的分散遺伝的アルゴリズム) を用いた最適軌道生成とリアルタイム誘導
  • ランダム探索による障害物回避軌道生成

     

制御

有翼ロケットは,推力上昇時の高い動圧や再突入時の高迎角姿勢など様々な環境で飛行するため,空気力学的な非線形パラメータに多数依存しています.そのため,飛行環境に適応できる非線形制御系は,再使用型宇宙輸送システムの実現に必要不可欠です.本研究室では,任意の姿勢を得るために逆動力学を基に動翼の操舵量を得るダイナミックインバージョン法の研究を行っています.この手法により,煩雑なゲインスケジューリングが必要な古典制御と比較して制御設計が簡便化されます.

また,エンジンのジンバルにより推力の方向を変更することで任意の姿勢とするTVC(Thrust Vector Control)システムの研究と,空気力が得られない希薄領域で任意の姿勢とするためガス噴射により制御をするRCS(Reaction Control System)の研究を行っています.

  • 多階層ダイナミックインバージョン法による姿勢制御
  • TVCを用いた動力飛行中のピッチ方向とヨー方向の姿勢制御
  • RCSを用いた希薄領域における姿勢制御

 

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