4ロータ小型ヘリコプターの姿勢制御－適応安定化制御と外乱抑制制御

摘要

本研究では，4ロータ小型ヘリコプターの姿勢安定化について次の2つの手法を提案する．提案法1はモデルの物理パラメータを未知として，姿勢を安定化する手法である．バックステッピング法に基づいた制御器設計を行い，姿勢の表現には四元数を用いて特異点を回避する．さらに，機体の持っ物理パラメータを推定する適応補償器を設計することで，モデル化誤差に対するロバスト性の向上を図る．本手法では，適応制御を用いることにより推定パラメータの変化が十分ゆっくりであるならば，大域的な漸近安定となることが保証される．提案法2は外乱を考慮に入れ，その値を未知として，姿勢を安定化する手法である．提案法1と同様，姿勢の表現には四元数を用いてバックステッピング法に基づいた制御器設計を行い，外乱オブザーバを設計することによりトルク外乱を推定する．その結果，定常なトルク外乱については大域的な漸近安定が保証される．さらに，時変なトルク外乱についてもその微分値の上限値から得られる値の範囲内に姿勢に関する値が収束することが保証される．