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横浜国立大学 理工学部機械・材料・海洋系学科海洋空間のシステムデザインEP 大学院理工学府海洋空間システムデザインユニット

航空宇宙誘導制御研究室HEADLINE

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上野 誠也(Seiya UENO)
 職名  教授
 キーワード 人工衛星・最適制御
 E-mail ueno-seiya-wk@ynu.ac.jp
 研究者総覧 
http://er-web.jmk.ynu.ac.jp/html/UENO_Seiya/ja.html

 研究理念
航空宇宙工学分野の誘導制御技術全般にわたるテーマを研究課題としています。特に、最適制御理論を応用して、航空機や人工衛星の最短時間問題や最小燃料問題を解き、その結果を利用して誘導制御系を作り上げることを軸に研究を進めています。研究対象が非線形ですので、数値計算を中心とした研究が主となっています。

 主な研究テーマ 
惑星探査機の最小燃料軌道の研究
将来の惑星探査機は、イオンエンジンなどの電気推進系を使用することが考えられています。推力が低いために解析的な従来の軌道設計理論が使用できず、最適制御の新しい課題として研究されています。右図は地球から火星への最小燃料往復軌道を求めた解です。矢印が推力の方向を表しています。途中で推力を使用しない区間を入れると、消費燃料が低減される例です。
搭載計算機による高速最適軌道計算の研究
最適制御問題は計算量が多いために、実際の機体に搭載して、飛行中に軌道を求めることは難しいとされています。この課題に対して、高速アルゴリズムを開発し、実際の機体上で軌道を求める研究を行っています。この図は初期状態から終端状態へ至る最小曲率変化率の軌道を求めたものです。同じ長さの曲線で、右旋回軌道と左旋回軌道を比較して、航空機の操縦が穏やかな軌道はどちらかを即座に判断するための計算です。このようなことが実現すれば、常に最も安全な軌道を選び、運航の安全性向上につながります。
情報量フィードバックを用いた衝突回避制御則の研究
最適制御は制御する時間の全区間を考えての最適化ですが、時々刻々の局所的な最適化から制御則を導くことも行っています。図に示しますのは、衝突回避の研究事例です。障害物で見えない領域から侵入機が現れるケースを示しています。最適な軌道は、減速して侵入機の後方を回避するAグループと加速して進入機の前方を回避するBグループに分かれます。障害物の手前で回避機の経路が膨らむのは、情報を獲得する行動を与えたからです。
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海洋空間のシステムデザイン教室

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