完全自立航行型の観測用航空機の制御テーブル

みやぎさんに示唆され瞬時姿勢の正確な把握無しに可能性を調べた

解決すべきシチュエーション

定常飛行していて急激な下降気流に遭遇したとき（今の方法では横転、急降下しかねない）

瞬時姿勢の制御方針

主翼を加速度ベクトルに対して直交させる
- 水平飛行時には水平の翼になる
- 急降下、急上昇の姿勢では気流に対して正対する姿勢を持つ
- 旋回時には機体重量を支えるようなバンク姿勢になる

制御アルゴリズム

優先順位

対気速度　最低速度　10m/sec
姿勢
高度範囲
航路
機種方位

　対気速度があってこそ姿勢制御が可能になり、姿勢制御があってこそ高度を保持できる。その後に航路があり気流偏差の影響を反映した機種方位が決まる。
　制御法にはいくつもの可能性がある。線形制御やロバスト制御と言われるものがあるが、いずれも準安定を維持することが目的になっていて、この目的に添うものかわからない。強烈な外乱があったときにはパイロットがやるように自動制御的なものではなく、ある決まりきった手順で回避して準安定制御で収束させるような２段階型の方がいいような気がする。

センサ	誤差要因	エンジン	エルロン	エレベータ	ラダー	エアブレーキ	L0	H0	V0	F0	A0
GPS	L対地航路ベクトル	－	－	－	－	－	主進路 ±15deg	－	－	－	－
	Hジオイド高度	－	－	-	－	－	－	±25m	－	－	－
	V対地水平速度	－	－	－	－	－	－	－	±5m/s	－	－
静圧、風速	F対気速度	◎	－	◎	－	○	－	－	飛行モード	飛行モード	前後 10度補正
３D加速度計	A姿勢加速度	－	◎	◎	○	－	－	－	－	－	－
レートジャイロ	R軸回転速度	－	◎	◎	◎	－	－	－	－	－	－

PID制御

F対気速度

F0の許容範囲許容範囲を逸脱したら段階的（エンジン、エアブレーキ）にPID制御

R軸回転速度（X=前後軸、Y＝主翼軸、Z=垂直軸の機体座標系）

軸回転のPID制御をする

A姿勢加速度（X=前後軸、Y＝主翼軸、Z=垂直軸の機体座標系）

前後方向（エレベータ）
- XZ面に投影したベクトルをA0XZ（設定値）になるようにPID制御する
水平方向（エルロン）
- YZ面に投影したベクトルをA0YZ（設定値）になるようにPID制御する

航路制御

GPS

R0, A0を操作して機体の進行制御をする

問題点

定常水平飛行しているとき、突然下降気流に突っ込んだときGが上を向く。下手をすると横転して背面飛行に陥る。
レートジャイロによって１度／秒の安定性が確保できれば回避できる可能性がある。

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