Transcript 無人ヘリの姿勢制御システムの構築

無人ヘリの姿勢制御
システムの構築
代表 岡本健史
池田哲
プロジェクトの背景
航空機を使った航空撮影

災害現場の観測に有効

有人ヘリを用いての空撮は高価になる

有人ヘリでは保管・操縦する際に
多大な空間が必要
無人の模型ヘリをつかうと解決！
実機との比較
 実機の短所
 無人ヘリの短所
 最大積載量・小
 着陸に大きな空間を必
要とする
 比較的低空飛行
 非常に高価
 無人ヘリの長所
 実機の長所
 空間の制限が小さい
 最大積載量・大
 自由度が大きい
 高高度を飛行
 墜落による危険性の
軽減
 比較的安価
プロジェクトの目的
 無人ヘリのホバリング制御をより高精度で行う
（H17年度修士論文 リモートコントロールサポート
システムの開発 中田健太 の検証）
 制御の安全性の向上
 素人でも操作可能
 航空写真を撮る
問題点と解決策
 センサの現状：±２°で制御
10
実測値
目標値
角度（degree）
8
6
4
2
0
-2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
時間(s)
H17年度 中田氏修論 図30 ロール軸制御実験結果より抜粋
 問題点：さらに高精度の制御をしたい
 解決策：新しい角度センサ（3DM-GX1）購
入
90
使用する機器








HIROBO製Shuttle Sceadu Evolution
双葉電子製FF9H-T9CHPセット
ガバナー（双葉電子GV-1）
制御用のＨ８マイコンには秋月電子通商のAkiH8/3069R
無人ヘリ用空撮スレッド（脚）
プリント基板加工機
MAXⅡブレッドボード
JTAGケーブル
新センサ
クレアクト：3軸角度計 ３DM-GX1
リモートコントロールサポートシステム
模型航空機の制御系
サーボモータ
受信機
送信機
機体の動作
に反映
機体側
操縦者
リモートコントロールサポートシステム
送信機
受信機
H8マイコン
サーボモータ
各種センサ
操縦者
機体側
機体の動作
に反映
リモートコントロールサポートシステム
弐
CPLD
送信機
サーボモータ
受信機
cap
機体の動
作に反映
pwm
操縦者
H8マイコン
機体側
各種センサ
CPLDを付加した基板
実験風景
ロール軸、ピッチ軸、方位角の同時制御
ただし、目標値は順番に与えました
無人ヘリの姿勢制御実験結果
・ 3軸傾斜計 3DM-GX1を用いてRCヘリの3
軸を制御しました。
・ 制御の目標としては、ピッチ、ロールとも０度
（水平）を目標値としました。方位角は、制御を
オンにした時点の方位を目標値としました。
・ PDのフィードバック制御で行いました。
実験映像
3軸制御結果
200
4
ピッチ角
300
150
8
2
制御モード
100
ロール角
3
目標値
ピッチ角(x10)
6
200
制御モード
4
0
0
-1
-50
100
-2
-100
2
0
0
-150
2000
制御モード
-3
2200
2400
2600
制御カウント（100=2秒)
2800
2200
8
-2
-100
-4
3000
ピッチ制御
方位角
目標値
2100
制御モード
-4
6
4
2000
-6
1900
0
-2
1800
-300
1.34 104 1.35 104 1.36 104 1.37 104 1.38 104 1.39 104
制御カウント（100=2秒)
ロール角制御
-8
1.4 104
-4
1700
-6
1600
8000
8100
8200
8300
制御カウント（100=2秒)
方位角制御
8400
-8
8500
制御モード
2
-200
方位角(x10)
ロール角(x10)
50
制御モード
1
目標値
まとめ
リモートコントロールサポートの姿勢制御
システムとして、ピッチ・ロール・ヨー軸に関
する一体型の姿勢制御システムを構成し、
RCヘリのホバリングにおいて評価を行った。
その結果、各軸で外乱入力後に目標値へ
復帰することに成功した。
今後、姿勢制御システムを用いて実際
に空撮作業を行いたい。
3軸説明
Z
ヨー
Yaw Axis
X
Y
Axis
Rollロール
Pitch Axis
ピッチ
回路図
ロール軸
300
8
ロール角
目標値
6
200
制御モード
4
2
0
0
-2
-100
-4
-200
-6
-300
1.34 104
4
1.35 10
4
4
4
1.36 10
1.37 10
1.38 10
制御カウント（100=2秒)
ロール角制御
4
1.39 10
-8
1.4 104
制御モード
ロール角(x10)
100
ピッチ軸
200
4
ピッチ角
150
目標値
制御モード
100
3
2
50
0
0
-1
-50
-2
-100
-150
2000
-3
2200
2400
2600
制御カウント（100=2秒)
ピッチ制御
2800
-4
3000
制御モード
ピッチ角(x10)
1
ヨー軸
2200
8
方位角
目標値
2100
制御モード
6
4
2000
1900
0
-2
1800
-4
1700
-6
1600
8000
8100
8200
8300
制御カウント（100=2秒)
方位角制御
8400
-8
8500
制御モード
方位角(x10)
2