ホビー用小型無人ヘリコプタの自律制御－機首方向変動を考慮した予見制御による軌道追従制御

摘要

筆者らは，先行研究において，最適制御理論により1型のサーボ系を構成し，高精度な位置制御に成功している．また，その位置制御系に時間変化する目標値を与え，正方形軌道追従を行った．しかし，曲線軌道を与えるとフィードバック系のみによる制御系では，目標値に対する位相遅れが大きく，十分な軌道追従性を得ることができない．フィードバック系のみによって位相遅れを補償するためには制御器のゲインを高くする必要があり，これは安定性の面から問題がある．一方，軌道追従手法として一般によく知られている予見制御がある．本研究では，小型無人ヘリコプタの軌道追従手法として予見制御の適用を試みた．本稿では，予見制御を小型無人ヘリコプタに適用する方法について述べる．具体的には，1.ヘリコプタの併進運動モデル；2.予見制御によるフィードフォワード制御；3.磁気方位の補正方法；4.座標変換手法である．1は先行研究で行われているため，本稿ではその概略を述べる．2では，1の併進運動モデルを用いた予見制御系の構成，設計方法について述べる．3，4は，ヘリコプタのyaw角を任意に変化させながら軌道追従を行うために必要となるものである．最後に，予見制御を適用した小型無人ヘリコプタの軌道追従実験結果を示す．