特開 2017-7429 制御装置、航空機、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-7429(P2017-7429A)

(43)【公開日】2017年1月12日

(54)【発明の名称】制御装置、航空機、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B64C 27/28 20060101AFI20161216BHJP

   B64C 29/00 20060101ALI20161216BHJP

   B64C 13/16 20060101ALI20161216BHJP

【ＦＩ】

   B64C27/28

   B64C29/00 A

   B64C13/16 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-122837(P2015-122837)

(22)【出願日】2015年6月18日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 平成２７年２月２８日、平成２６年度日本大学理工学部航空宇宙工学科卒業研究発表会 平成２７年３月１８日、平成２６年度日本大学理工学部航空宇宙工学科卒業研究要旨集

(71)【出願人】

【識別番号】899000057

【氏名又は名称】学校法人日本大学

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100126882

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 光永

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(72)【発明者】

【氏名】内山 賢治

(72)【発明者】

【氏名】横井 里奈

(57)【要約】      （修正有）

【課題】非線形運動を考慮した制御によってティルト翼機を制御する制御装置、航空機、及びプログラムを提供する。
【解決手段】少なくとも２つのティルト翼を備え、ティルト翼のそれぞれに少なくとも１つの回転翼を備え、ティルト翼のそれぞれのティルト角に基づいて回転翼の回転数を含む複数の制御対象を制御する制御装装置を備えるティルト翼機１。制御装置は、ティルト翼のティルト角のべき級数をパラメータとする状態方程式に基づいてティルト翼を備える航空機を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ティルト翼のティルト角のべき級数をパラメータとする状態方程式に基づいて前記ティルト翼を備える航空機を制御する制御装置。

【請求項2】

前記航空機とは、少なくとも２つの前記ティルト翼を備え、前記ティルト翼のそれぞれに少なくとも１つの回転翼を備え、
前記ティルト翼のそれぞれのティルト角に基づいて前記回転翼の回転数を含む複数の制御対象を制御する
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の前記制御装置によって制御される
航空機。

【請求項4】

コンピュータに、
ティルト翼のティルト角を取得するティルト角取得ステップと、
前記ティルト角取得ステップにおいて取得された前記ティルト角のべき級数をパラメータとする状態方程式に基づいて、航空機を制御する制御ステップと
を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置、航空機、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、農薬散布や災害地域の空中からの調査、火山活動などの危険状況下での調査等の用途として、無人航空機（以下、ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の開発が進められている。
従来の技術では、ＵＡＶは、固定翼型と、ヘリコプタ型との２つの形態によって実現されることが一般的であった。しかしながら、固定翼型は、離着陸の際に十分なスペースが確保できない場合があった。また、固定翼型は、運航に際して、空中でのホバリング等の運用をすることができないという問題があった。また、ヘリコプタ型は、空中でのホバリング等の運用が可能であっても、飛行速度、及び航続時間の性能が固定翼機と比較して劣る場合があった。
このため、ヘリコプタ型のように垂直離発着や空中でのホバリング等の運用が可能であって、かつ、固定翼型と同等の飛行速度、及び航続時間の性能を有するＵＡＶとして、ティルト翼機が使用される場合がある。ティルト翼機の飛行をゲインスケジューリングによって制御する技術が知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−２３１２５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の技術におけるティルト翼機の飛行は、線形制御によって行われることが一般的であった。しかしながら、従来の技術では、ティルト翼機の飛行が翼の角度に伴って運動が非線形となる場合に、線形制御では制御できない場合があった。

【0005】

本発明は、非線形運動を考慮した制御によってティルト翼機を制御する制御装置、航空機、及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態は、ティルト翼のティルト角のべき級数をパラメータとする状態方程式に基づいて前記ティルト翼を備える航空機を制御する制御装置である。

【0007】

また、本発明の一実施形態は、前記航空機とは、少なくとも２つの前記ティルト翼を備え、前記ティルト翼のそれぞれに少なくとも１つの回転翼を備え、前記ティルト翼のそれぞれのティルト角に基づいて前記回転翼の回転数を含む複数の制御対象を制御する制御装置である

【0008】

また、本発明の一実施形態は、上述の制御装置によって制御される航空機である。

【0009】

また、本発明の一実施形態は、コンピュータに、ティルト翼のティルト角を取得するティルト角取得ステップと、前記ティルト角取得ステップにおいて取得された前記ティルト角のべき級数をパラメータとする状態方程式に基づいて、航空機を制御する制御ステップとを実行させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、非線形運動を考慮した制御によってティルト翼機を制御する制御装置、航空機、及びプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態におけるティルト翼機の一例を示す模式図である。

【図2】本実施形態におけるティルト角の一例を示す模式図である。

【図3】本実施形態における推進ユニットの一例を示す模式図である。

【図4】本実施形態におけるティルト翼機の飛行の一例を示す第１の模式図である。

【図5】本実施形態におけるティルト翼機の飛行の一例を示す第２の模式図である。

【図6】本実施形態におけるティルト翼機の動作の一例を示す模式図である。

【図7】本実施形態における動作モード毎のティルト翼機の姿勢制御の一例を示す表である。

【図8】本実施形態におけるティルト翼機の構成の一例を示す模式図である。

【図9】本実施形態における制御装置の動作の一例を示す流れ図である。

【図10】本実施形態におけるティルト翼機のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。

【図11】線形近似したモデルによるティルト翼機のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。

【図12】図１０に示されるシミュレーション結果に基づいて算出される、ロータ推力と、フラッペロン偏向推力との結果の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［実施形態］
以下図を参照して本実施形態におけるティルト翼機１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態におけるティルト翼機１の一例を示す模式図である。図１に示すＸ_ＢＹ_ＢＺ_Ｂ直交座標系は、ある定常状態のティルト翼機１の機体軸を示す。具体的には、Ｘ_Ｂ軸は、ティルト翼機１の機体の中心軸である。また、Ｙ_Ｂ軸は、Ｘ_Ｂ軸と直交しており、機体の左右方向の軸である。また、Ｚ_Ｂ軸は、Ｘ_Ｂ軸、Ｙ_Ｂ軸とそれぞれ直交する軸である。図１に示すとおり、本実施形態のティルト翼機１は、主翼ＷＧを備える。具体的には、主翼ＷＧには、前方に前翼ＦＷと、後方に後翼ＢＷとが含まれる。更に具体的には、前翼ＦＷには、右側に右前翼ＲＦＷと、左側に左前翼ＬＦＷとが含まれる。後翼ＢＷには、右側に右後翼ＲＢＷと、左側に左後翼ＬＢＷとが含まれる。すなわち、本実施形態において、主翼ＷＧとは、左前翼ＬＦＷ、右前翼ＲＦＷ、右後翼ＲＢＷ、及び左後翼ＬＢＷである。以下、右前翼ＲＦＷと、右後翼ＲＢＷとを総称して右側翼ＲＷとも称する。また、左前翼ＬＦＷと、左後翼ＬＢＷとを総称して左側翼ＬＷとも称する。
本実施形態のティルト翼機１の主翼ＷＧは、ティルト翼である。すなわち、本実施形態の主翼ＷＧは、機体に対して主翼ＷＧのティルト角ξがそれぞれ可変である。

【0013】

以下、図２を参照して、本実施形態のティルト角ξについて具体的に説明する。図２は、本実施形態におけるティルト角ξの一例を示す模式図である。図２に示すＸＹ直交座標系は、Ｙ軸が主翼ＷＧの翼弦線である。また、図２に示すＸＹ直交座標系は、Ｘ軸がＹ軸と、Ｘ_ＢＺ_Ｂ平面上で直交する軸である。具体的には、前翼ＦＷのＹ軸がＹ_１軸であり、Ｘ軸がＸ_１軸である。また、後翼ＢＷのＹ軸がＹ_２軸であり、Ｘ軸がＸ_２軸である。
図２に示すとおり、主翼ＷＧは、機体と、主翼ＷＧとを接続する軸であるティルト翼軸ＡＸ周りに角度を可変する。具体的には、前翼ＦＷは、機体と、前翼ＦＷとを接続する軸であるティルト翼軸ＡＸ_１周りに角度が変化する。また、後翼ＢＷは、機体と、後翼ＢＷとを接続する軸であるティルト翼軸ＡＸ_２周りに角度が変化する。ティルト角ξは、Ｘ_Ｂ軸を０°とした場合のＸ_Ｂ軸と、Ｙ軸とのなす角である。ティルト角ξは、Ｘ_Ｂ軸を０°としてＺ_Ｂ軸のマイナス方向へ９０°可変する。
この一例では、前翼ＦＷである右前翼ＲＦＷと、左前翼ＬＦＷとが同一の角度によって可変する場合について説明する。また、後翼ＢＷである右後翼ＲＢＷと、左後翼ＬＢＷとが同一の角度によって可変する場合について説明する。図２に示すとおり、前翼ＦＷの角度をティルト角ξ_１と称する。また、後翼ＢＷの角度をティルト角ξ_２と称する。

【0014】

ここで、主翼ＷＧは、主翼ＷＧ毎にサーボ機構であるティルトサーボ機構ＴＳ（不図示）を備える。ティルトサーボ機構ＴＳは、主翼ＷＧのティルト角ξを制御する。主翼ＷＧには、ティルト角ξに応じた、揚力ｆｌと、抗力ｄとが生じる。
すなわち、左前翼ＬＦＷには、ティルト角ξに応じた主翼揚力ｆｌ１と、主翼抗力ｄ１とが生じる。右前翼ＲＦＷには、ティルト角ξに応じた主翼揚力ｆｌ２と、主翼抗力ｄ２とが生じる。右後翼ＲＢＷには、ティルト角ξに応じた主翼揚力ｆｌ３と、主翼抗力ｄ３とが生じる。左後翼ＬＢＷには、ティルト角ξに応じた主翼揚力ｆｌ４と、主翼抗力ｄ４とが生じる。またティルト角ξを可変することによって、主翼ＷＧに生じる揚力ｆｌと、抗力ｄとは調整される。

【0015】

なお、ここでは前翼ＦＷがティルト角ξ_１、及び後翼ＢＷがティルト角ξ_２によって可変する場合について説明したが、これに限られない。ティルト翼機１の左前翼ＬＦＷと、右前翼ＲＦＷと、右後翼ＲＢＷと、左後翼ＬＢＷとは、それぞれが異なる角度によって傾いてもよい。

【0016】

次に、図１に戻り、推進ユニットＰＵについて説明する。本実施形態のティルト翼機１は、主翼ＷＧ毎に少なくとも１つの推進ユニットＰＵを備える。具体的には、前翼ＦＷは、推進ユニットＰＵ１と、推進ユニットＰＵ２とを備える。後翼ＢＷは、推進ユニットＰＵ３と、推進ユニットＰＵ４とを備える。更に具体的には、左前翼ＬＦＷは、推進ユニットＰＵ１を備える。右前翼ＲＦＷは、推進ユニットＰＵ２を備える。右後翼ＲＢＷは、推進ユニットＰＵ３を備える。左後翼ＬＢＷは、推進ユニットＰＵ４を備える。この一例では、主翼ＷＧは、右側翼ＲＷの両端から中央となる位置と、左側翼ＬＷの両端から中央となる位置とに推進ユニットＰＵを備える場合について説明する。

【0017】

以下、図３を参照して推進ユニットＰＵの詳細について説明する。図３は、本実施形態における推進ユニットＰＵの一例を示す模式図である。推進ユニットＰＵは、原動機Ｍと、回転翼ＰＷと、回転軸ＰＡＸとを備える。回転翼ＰＷと、原動機Ｍとは、回転軸ＰＡＸによって接続される。原動機Ｍは、回転することによって回転軸ＰＡＸを介して回転翼ＰＷを駆動する。原動機Ｍは、フェアリングに覆われており、原動機Ｍが、回転翼ＰＷを駆動することにより、ロータ推力Ｔが発生する。ロータ推力Ｔは、回転翼ＰＷの前方、すなわち図３に示すＹ軸の正の方向に発生する。また、推進ユニットＰＵは、回転翼ＰＷの回転数ＲＵを可変することによって、ロータ推力Ｔを調整する。
具体的には、推進ユニットＰＵ１は、原動機Ｍ１が回転翼ＰＷ１を駆動することにより、ロータ推力Ｔ_１を発生させる。推進ユニットＰＵ２は、原動機Ｍ２が回転翼ＰＷ２を駆動することにより、ロータ推力Ｔ_２を発生させる。推進ユニットＰＵ３は、原動機Ｍ３が回転翼ＰＷ３を駆動することにより、ロータ推力Ｔ_３を発生させる。推進ユニットＰＵ４は、原動機Ｍ４が回転翼ＰＷ４を駆動することにより、ロータ推力Ｔ_４を発生させる。図３に示すＹ軸が地表面に対して鉛直方向である場合、ロータ推力Ｔは、ティルト翼機１の揚力となる。また、図３に示すＹ軸が地表面に対して水平方向である場合、ロータ推力Ｔは、ティルト翼機１の推力となる。

【0018】

次に、図１に戻り、フラッペロンＦＡについて説明する。図１に示すとおり、本実施形態のティルト翼機１は、主翼ＷＧ毎に少なくとも２つのフラッペロンＦＡを備える。具体的には、前翼ＦＷは、フラッペロンＦＡ１と、フラッペロンＦＡ２とを備える。後翼ＢＷは、フラッペロンＦＡ３と、フラッペロンＦＡ４とを備える。更に具体的には、左前翼ＬＦＷは、フラッペロンＦＡ１を備える。右前翼ＲＦＷは、フラッペロンＦＡ２を備える。右後翼ＲＢＷは、フラッペロンＦＡ３を備える。左後翼ＬＢＷは、フラッペロンＦＡ４を備える。

【0019】

なお、ここではティルト翼機１がフラッペロンＦＡを備える場合について説明したが、これに限られない。ティルト翼機１は、フラッペロンＦＡに代えてエルロンと、フラップとのいずれかを備えてもよい。また、ティルト翼機１は、エルロンと、フラップとの両方を備えてもよい。

【0020】

以下、図３を参照してフラッペロン偏向推力Ｆについて説明する。図３に示すとおり、フラッペロンＦＡは、機体と、フラッペロンＦＡとを接続する軸であるフラッペロン軸ＦＡＸ周りに角度を可変する。フラッペロン軸ＦＡＸ周りにフラッペロンＦＡの角度が可変することにより、フラッペロンＦＡは、主翼ＷＧからフラッペロン偏向角ＤＡが示す角度だけ傾く。具体的には、フラッペロン軸ＦＡＸを原点として、Ｙ軸と、フラッペロンＦＡの翼弦線とのなす角がフラッペロン偏向角ＤＡである。
フラッペロンＦＡは、Ｙ軸を０°としてＸ軸の正の方向と、負の方向とに傾く。フラッペロン偏向角ＤＡ１は、Ｙ軸を０°として、Ｘ軸の正の方向への傾きを示す。フラッペロン偏向角ＤＡ２は、Ｙ軸を０°として、Ｘ軸の負の方向への傾きを示す。フラッペロンＦＡは、フラッペロン偏向角ＤＡに応じたフラッペロン偏向推力Ｆを生じさせる。フラッペロンＦＡは、フラッペロン偏向角ＤＡ１が示す角度で傾く場合、Ｘ軸の負の方向にフラッペロン偏向推力Ｆを生じさせる。また、フラッペロンＦＡは、フラッペロン偏向角ＤＡ２が示す角度で傾く場合、Ｘ軸の正の方向にフラッペロン偏向推力Ｆを生じさせる。

【0021】

具体的には、左前翼ＬＦＷは、フラッペロン偏向角ＤＡに応じたフラッペロン偏向推力Ｆ_１を生じさせる。右前翼ＲＦＷは、フラッペロン偏向角ＤＡに応じたフラッペロン偏向推力Ｆ_２を生じさせる。右後翼ＲＢＷは、フラッペロン偏向角ＤＡに応じたフラッペロン偏向推力Ｆ_３を生じさせる。左後翼ＬＢＷは、フラッペロン偏向角ＤＡに応じたフラッペロン偏向推力Ｆ_４を生じさせる。
フラッペロンＦＡは、フラッペロンＦＡ毎にフラッペロン駆動部ＡＣ（不図示）を備える。フラッペロン駆動部ＡＣは、フラッペロン偏向角ＤＡを制御する。

【0022】

次に、図１に戻り、ラダーＬＤについて説明する。図１に示すとおり、本実施形態のティルト翼機１は、ラダーＬＤを備える。ラダーＬＤは、機体と、ラダーＬＤと接続する軸であって、Ｘ_ＢＺ_Ｂ平面上に存在するラダー軸ＬＡＸ周りに角度を可変する。ラダー軸ＬＡＸ周りにラダーＬＤの角度が可変することにより、ラダーＬＤは、Ｘ_Ｂ軸からラダー偏向角ＬＤＡ（不図示）が示す角度だけ傾く。具体的には、ラダー軸ＬＡＸを原点として、Ｘ_Ｂ軸と、ラダーＬＤの翼弦線とのなす角がラダー偏向角ＬＤＡである。
ラダーＬＤは、Ｘ_Ｂ軸を０°として、Ｙ_Ｂ軸の正の方向と、負の方向とに傾く。ラダー偏向角ＬＤＡ１は、Ｘ_Ｂ軸を０°として、Ｙ_Ｂ軸の正の方向への傾きを示す。ラダー偏向角ＬＤＡ２は、Ｘ_Ｂ軸を０°として、Ｙ_Ｂ軸の負の方向への傾きを示す。ラダーＬＤは、ラダー偏向角ＬＤＡに応じたラダー偏向推力ＬＤＦ（不図示）を生じさせる。ラダーＬＤは、ラダー偏向角ＬＤＡ１が示す角度で傾く場合、Ｙ_Ｂ軸の負の方向へラダー偏向推力ＬＤＦを生じさせる。また、ラダーＬＤは、ラダー偏向角ＬＤＡ２が示す角度で傾く場合、Ｙ_Ｂ軸の正の方向へラダー偏向推力ＬＤＦを生じさせる。
ラダーＬＤは、ラダー駆動部ＬＡＣ（不図示）を備える。ラダー駆動部ＬＡＣは、ラダー偏向角ＬＤＡを制御する。

【0023】

上述したように、ティルト翼機１は、前翼ＦＷと、後翼ＢＷとを備える。前翼ＦＷは、推進ユニットＰＵ１と、推進ユニットＰＵ２とを備える。後翼ＢＷは、推進ユニットＰＵ３と、推進ユニットＰＵ４とを備える。
本実施形態のティルト翼機１は、ティルト角ξ_１と、ティルト角ξ_２とに基づいて、推進ユニットＰＵが備える回転翼ＰＷの回転数ＲＵと、フラッペロンＦＡのフラッペロン偏向角ＤＡとが制御される。これにより、ティルト翼機１に働く揚力、推力、及び抗力が調整される。

【0024】

次に、図４を参照して、ティルト翼機１の飛行動作について説明する。図４は、本実施形態におけるティルト翼機１の飛行の一例を示す第１の模式図である。
図４に示すとおり、ティルト翼機１は、ティルト角ξ_１と、ティルト角ξ_２とを９０°にした状態で飛行する。この飛行モードをヘリコプタモードと称する。ティルト翼機１は、離陸時、着陸時、及びホバリング飛行時にヘリコプタモードによって飛行する。

【0025】

次に、図５を参照して、ティルト翼機１の飛行動作について説明する。図５は、本実施形態におけるティルト翼機１の飛行の一例を示す第２の模式図である。
図５に示すとおり、ティルト翼機１は、ティルト角ξ_１と、ティルト角ξ_２とを０°にした状態で飛行する。この飛行モードを飛行機モードと称する。ティルト翼機１は、巡航時に飛行機モードによって飛行する。
上述したように、ティルト翼機１は、飛行中にティルト角ξを可変させることによって飛行状態が異なる。

【0026】

なお、この一例では、ティルト翼機１は、巡航する場合には、図５に示すとおりティルト角ξを０°にした状態で飛行する場合について説明したが、これに限られない。ティルト翼機１は、着陸時、上昇時、及び下降時に図５に示すティルト角ξを０°にした状態で飛行してもよい。
なお、この一例では、ティルト翼機１は、ティルト角ξが０°、又は９０°である場合の飛行について説明したが、これに限られない。すなわち、ティルト翼機１は、ティルト角ξを０°から９０°までのある角度で飛行してもよい。

【0027】

次に、図６を参照して、ティルト翼機１の動作の詳細について説明する。図６は、本実施形態におけるティルト翼機１の動作の一例を示す模式図である。
本実施形態では、ティルト翼機１がＸ_Ｂ軸方向へ進行する速度を、速度Ｕと称する。また、ティルト翼機１がＹ_Ｂ軸方向へ進行する速度を、速度Ｖと称する。また、ティルト翼機１がＺ_Ｂ軸方向へ進行する速度を、速度Ｗと称する。ティルト翼機１は、その速度を測定するために機速センサ３１０（不図示）を備える。ティルト翼機１は、機速センサ３１０によって速度Ｕ、速度Ｖ、及び速度Ｗを検出する。

【0028】

また、ティルト翼機１は、ローリング、ピッチング、及びヨーイングすることによって姿勢が変化する。本実施形態では、ティルト翼機１は、Ｘ_Ｂ軸回りに角速度Ｐによってローリングする。ティルト翼機１は、Ｙ_Ｂ軸回りに角速度Ｑによってピッチングする。ティルト翼機１は、Ｚ_Ｂ軸周りに角速度Ｒによってヨーイングする。ティルト翼機１は、ローリングすることにより、ある定常状態からロール角φが示す角度だけ傾く。また、ティルト翼機１は、ピッチングすることにより、ある定常状態から、ピッチ角θが示す角度だけ傾く。また、ティルト翼機１は、ヨーイングすることにより、ある定常状態から、ヨー角ψが示す角度だけ傾く。ティルト翼機１は、傾きを検出するため、姿勢センサ３２０（不図示）を備える。この姿勢センサ３２０とは、例えば、ジャイロセンサ、加速度センサ等である。ティルト翼機１は、姿勢センサ３２０によって角速度Ｐ、角速度Ｑ、角速度Ｒ、ロール角φ、ピッチ角θ、及びヨー角ψを検出する。

【0029】

本実施形態では、ティルト翼機１がＵＡＶである場合について説明する。この一例では、ティルト翼機１が、予め設定される目的地座標ｘｄに向かって飛行する場合について説明する。
ティルト翼機１は、機体の位置を検出するため、位置検出センサ３３０（不図示）を備える。これにより、ティルト翼機１は、機体の現在の位置を示す座標ｘを検出する。
また、ティルト翼機１は、機体の高度を検出するため、高度検出センサ３４０（不図示）を備える。これにより、ティルト翼機１は、現在の高度を示す高度ｚを検出する。この高度検出センサ３４０とは、例えば、気圧高度計、電波高度計等である。
すなわち、ティルト翼機１は、目的地座標ｘｄへ飛行するため、座標ｘ、及び高度ｚを検出する。
また、ティルト翼機１は、現在のティルト角ξを検出するため、ティルト角検出センサ３５０（不図示）を備える。これにより、ティルト翼機１は、現在のティルト角ξを検出する。このティルト角検出センサ３５０とは、例えば、ジャイロセンサ、加速度センサ等である。
上述したように、ティルト翼機１は、各種センサによって、速度と、姿勢と、座標と、高度と、ティルト角ξとを検出する。

【0030】

なお、ここでは、ティルト翼機１が各種センサによって速度Ｕ、速度Ｖ、速度Ｗ、座標ｘ、高度ｚとを検出する場合について説明したが、これに限られない。ティルト翼機１は、速度Ｕ、速度Ｖ、速度Ｗ、座標ｘ、高度ｚとをＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）のデータに基づいて検出してもよい。

【0031】

次に、図７を参照して、ティルト翼機１の動作モード毎の姿勢制御について説明する。図７は、本実施形態における動作モード毎のティルト翼機１の姿勢制御の一例を示す表である。ティルト翼機１は、ヘリコプタモードと、飛行機モードと、遷移モードによって飛行する。
まず、ティルト翼機１がヘリコプタモードによって飛行する場合について説明する。
この場合、ティルト翼機１は、前翼ＦＷと、後翼ＢＷとの推力差によってピッチングをする。具体的には、前翼ＦＷの推力を、後翼ＢＷの推力より大きくすることにより、ティルト翼機１が上方にピッチングする。また、前翼ＦＷの推力を、後翼ＢＷの推力より小さくすることにより、ティルト翼機１が下方にピッチングする。
また、ティルト翼機１は、右側翼ＲＷと、左側翼ＬＷとの推力の差によってローリングする。具体的には、右側翼ＲＷの推力を、左側翼ＬＷの推力より大きくすることにより、ティルト翼機１は、右側翼ＲＷが上方であって、かつ左側翼ＬＷが下方の状態にローリングする。また、右側翼ＲＷの推力を、左側翼ＬＷの推力より小さくすることにより、ティルト翼機１は、右側翼ＲＷが下方であって、かつ左側翼ＬＷが上方の状態にローリングする。
また、ティルト翼機１は、右側翼ＲＷと、左側翼ＬＷとの揚力差によってヨーイングする。具体的には、右側翼ＲＷのフラッペロンＦＡをフラッペロン偏向角ＤＡ２へ、左側翼ＬＷのフラッペロンＦＡをフラッペロン偏向角ＤＡ１へ傾けることにより、ティルト翼機１は、右方向にヨーイングする。また、右側翼ＲＷのフラッペロンＦＡをフラッペロン偏向角ＤＡ１へ、左側翼ＬＷのフラッペロンＦＡをフラッペロン偏向角ＤＡ２方向へ傾けることにより、ティルト翼機１は、左方向にヨーイングする。

【0032】

次に、ティルト翼機１が飛行機モードによって飛行する場合について説明する。
この場合、ティルト翼機１は、前翼ＦＷと、後翼ＢＷとの揚力差によってピッチングする。具体的には、前翼ＦＷの揚力を、後翼ＢＷの揚力より大きくすることにより、ティルト翼機１が上方にピッチングする。また、前翼ＦＷの揚力を、後翼ＢＷの揚力より小さくすることにより、ティルト翼機１が下方にピッチングする。
また、ティルト翼機１は、右側翼ＲＷと、左側翼ＬＷとの揚力差によってローリングする。具体的には、右側翼ＲＷの揚力を、左側翼ＬＷの揚力より大きくすることにより、ティルト翼機１は、右側翼ＲＷが上方であって、かつ左側翼ＬＷが下方の状態にローリングする。また、右側翼ＲＷの揚力を、左側翼ＬＷの揚力より小さくすることにより、ティルト翼機１は、右側翼ＲＷが下方であって、かつ左側翼ＬＷが上方の状態にローリングする。
また、ティルト翼機１は、右側翼ＲＷと、左側翼ＬＷとの推力の差、及びラダー偏向角ＬＤＡによってヨーイングする。具体的には、右側翼ＲＷの推力を、左側翼ＬＷの推力より大きくすること、及びラダーＬＤを、ラダー偏向角ＬＤＡ１へ傾けることにより、ティルト翼機１は、左方向へヨーイングする。また、右側翼ＲＷの推力を、左側翼ＬＷの推力より小さくすること、及びラダーＬＤを、ラダー偏向角ＬＤＡ２へ傾けることにより、ティルト翼機１は、右方向へヨーイングする。

【0033】

次に、ティルト翼機１が遷移モードによって飛行する場合について説明する。
遷移モードとは、ティルト翼機１が、ヘリコプタモードから飛行機モードへの遷移状態、又は、飛行機モードからヘリコプタモードへの遷移状態にある場合の動作モードを示す。より具体的には、ティルト角ξが可変の過程である状態が遷移モードである。
ティルト翼機１が遷移モードで飛行している場合、ティルト翼機１の速度、及び姿勢は、ティルト角ξに基づいて制御される。以下、ティルト翼機１が遷移モードによって飛行する場合の制御について説明する。

【0034】

以下、図８を参照してティルト翼機１の制御の詳細について説明する。図８は本実施形態におけるティルト翼機１の構成の一例を示す模式図である。図８に示すとおり、ティルト翼機１は、駆動装置２０と、検出装置３０と、制御装置１０を備える。
検出装置３０は、機速センサ３１０と、姿勢センサ３２０と、位置検出センサ３３０と、高度検出センサ３４０と、ティルト角検出センサ３５０と、送信部３６０とを備える。機速センサ３１０は、ティルト翼機１の速度Ｕと、速度Ｖと、速度Ｗとを検出する。姿勢センサ３２０は、ティルト翼機１の角速度Ｐと、角速度Ｑと、角速度Ｒと、ロール角φと、ピッチ角θと、ヨー角ψとを検出する。位置検出センサ３３０は、ティルト翼機１の座標ｘを検出する。高度検出センサ３４０は、ティルト翼機１の高度ｚを検出する。ティルト角検出センサ３５０は、ティルト翼機１のティルト角ξを検出する。送信部３６０は、速度Ｕと、速度Ｖと、速度Ｗと、角速度Ｐと、角速度Ｑと、角速度Ｒと、ロール角φと、ピッチ角θと、ヨー角ψと、座標ｘと、高度ｚと、ティルト角ξとを検出情報として制御装置１０へ供給する。

【0035】

制御装置１０は、制御部１１０と、記憶部１２０とを備える。
記憶部１２０には、予め定数情報が記憶される。定数情報とは、例えば、重力加速度、機体質量、揚力係数、主翼ＷＧの面積、フラッペロンＦＡの面積、Ｘ_Ｂ軸から推進ユニットＰＵの中心までの距離、Ｙ_Ｂ軸から推進ユニットＰＵの中心までの距離、Ｘ_Ｂ軸からフラッペロンＦＡの中心までの距離、Ｙ_Ｂ軸からフラッペロンＦＡの中心までの距離、及びティルト翼機１が左右の方向へ進んだ際に発生する抗力等である。

【0036】

制御部１１０は、その機能部としての取得部１１１と、縦運動算出部１１２と、横・方向運動算出部１１３と、駆動情報算出部１１４と、出力部１１５とを備える。
取得部１１１は、検出装置３０から検出情報を取得する。取得部１１１は、取得したセンサ情報を縦運動算出部１１２と、横・方向運動算出部１１３とへ供給する。
縦運動算出部１１２は、検出装置３０が検出したセンサ情報と、記憶部１２０に予め記憶される定数情報とに基づいて、ティルト翼機１の縦運動を示す縦出力状態ベクトルｄｘ_ｘｚ／ｄｔを算出する。縦運動とは、Ｘ_Ｂ軸、及びＺ_Ｂ軸によって示される平面上におけるティルト翼機１の運動である。また、縦出力状態ベクトルｄｘ_ｘｚ／ｄｔとは、ティルト翼機１現在の入力に対し、次の縦運動の状態を示すベクトルである。
縦運動算出部１１２は、式（１）に基づいて、ティルト翼機１の次の状態を示す縦出力状態ベクトルｄｘ_ｘｚ／ｄｔを算出する。ここでは、ティルト角ξ_１と、ティルト角ξ_２とが同じ角度である場合について説明する。

【0037】

【数1】

また、式（１）中の行列Ａ_ｘｚ（ξ）と、行列Ｂ_ｘｚ（ξ）とは、式（２）と、式（３）とによって示される。

【0038】

【数2】

【0039】

【数3】

【0040】

式（２）と、式（３）とが示すとおり、ティルト翼機１の次の状態を示す縦出力状態ベクトルｄｘ_ｘｚ／ｄｔは、ティルト角ξのべき級数をパラメータとする状態方程式に基づいて算出される。すなわち、縦運動算出部１１２は、ティルト角ξのべき級数をパラメータとする状態方程式に基づいてティルト翼機１の次の状態を示す縦出力状態ベクトルｄｘ_ｘｚ／ｄｔを算出する。縦運動算出部１１２は、算出する縦出力状態ベクトルｄｘ_ｘｚ／ｄｔを出力部１１５へ供給する。

【0041】

横・方向運動算出部１１３は、検出装置３０が検出したセンサ情報と、記憶部１２０に予め記憶される定数情報とに基づいて、ティルト翼機１の横運動と、方向の運動とを示す横・方向出力状態ベクトルｄｘ_ｒy／ｄｔを算出する。横運動と、方向運動とは、Ｘ_Ｂ軸−Ｚ_Ｂ軸によって示される以外の平面上におけるティルト翼機１の運動である。また、横・方向出力状態ベクトルｄｘ_ｒy／ｄｔとは、ティルト翼機１の現在の入力に対し、次の状態の横運動と、方向運動との状態を示すベクトルである。
横・方向運動算出部１１３は、式（４）に基づいて、ティルト翼機１の次の状態を示す横・方向出力状態ベクトルｄｘ_ｒy／ｄｔを算出する。

【0042】

【数4】

また、式（４）中の行列Ｂ_ｒｙ（ξ）は、式（５）によって示される。

【0043】

【数5】

【0044】

式（４）が示すとおり、ティルト翼機１の次の状態を示す横・方向出力状態ベクトルｄｘ_ｒy／ｄｔは、ティルト角ξのべき級数をパラメータとする状態方程式に基づいて算出される。すなわち、横・方向運動算出部１１３は、ティルト角ξのべき級数をパラメータとする状態方程式に基づいてティルト翼機１の次の状態を示す横・方向出力状態ベクトルｄｘ_ｒy／ｄｔを算出する。横・方向運動算出部１１３は、算出した横・方向出力状態ベクトルｄｘ_ｒy／ｄｔを、出力部１１５へ供給する。
上述のように、縦運動算出部１１２と、横・方向運動算出部１１３とは、ティルト角ξのべき級数をパラメータとする状態方程式に基づいて、ティルト翼機１の次の状態の状態ベクトルを算出する。すなわち、ティルト翼機１の次の状態は、ティルト角ξのべき級数をパラメータとする状態方程式に基づいて算出される。

【0045】

駆動情報算出部１１４は、縦運動算出部１１２と、横・方向運動算出部１１３とから縦出力状態ベクトルｄｘ_ｘｚ／ｄｔと、横・方向出力状態ベクトルｄｘ_ｒy／ｄｔとを取得する。駆動情報算出部１１４は、縦出力状態ベクトルｄｘ_ｘｚ／ｄｔと、横・方向出力状態ベクトルｄｘ_ｒy／ｄｔとに基づいて、回転翼ＰＷの回転数ＲＵと、フラッペロンＦＡのフラッペロン偏向角ＤＡとを調整するための駆動情報を算出する。
具体的には、駆動情報算出部１１４は、縦出力状態ベクトルｄｘ_ｘｚ／ｄｔと、横・方向出力状態ベクトルｄｘ_ｒy／ｄｔとによって示される目標値に基づいて、回転翼ＰＷの回転数ＲＵと、フラッペロンＦＡのフラッペロン偏向角ＤＡと、を算出する。縦出力状態ベクトルｄｘ_ｘｚ／ｄｔと、横・方向出力状態ベクトルｄｘ_ｒy／ｄｔとによって示される目標値とは、座標ｘ、高度ｚ、速度Ｕ、速度Ｖ、速度Ｗ、角速度Ｐ、角速度Ｑ、角速度Ｒ、ロール角φ、ピッチ角θ、及びヨー角ψとを示す値である。駆動情報算出部１１４は、算出した回転翼ＰＷの回転数ＲＵと、フラッペロンＦＡのフラッペロン偏向角ＤＡと、ラダーＬＤのラダー偏向角ＬＤＡとを駆動情報として出力部１１５へ供給する。
出力部１１５は、駆動情報算出部１１４が算出した駆動情報を駆動装置２０へ供給する。

【0046】

駆動装置２０は、原動機回転制御装置２１０と、フラッペロン舵角制御装置２２０と、ラダー舵角制御装置２３０とを備える。
原動機回転制御装置２１０は、制御装置１０から取得した駆動情報に基づいて推進ユニットＰＵが備える原動機Ｍを制御する。具体的には、原動機回転制御装置２１０は、制御装置１０から取得した駆動情報によって示される回転数ＲＵに基づいて原動機Ｍを制御する。
フラッペロン舵角制御装置２２０は、制御装置１０から取得した駆動情報に基づいてフラッペロンＦＡが備えるフラッペロン駆動部ＡＣを制御する。具体的には、フラッペロン舵角制御装置２２０は、制御装置１０から取得した駆動情報によって示されるフラッペロン偏向角ＤＡに基づいてフラッペロン駆動部ＡＣを制御する。
ラダー舵角制御装置２３０は、制御装置１０から取得した駆動情報に基づいてラダーＬＤが備えるラダー駆動部ＬＡＣを制御する。具体的には、ラダー舵角制御装置２３０は、制御装置１０から取得した駆動情報によって示されるラダー偏向角ＬＤＡに基づいてラダー駆動部ＬＡＣを制御する。

【0047】

次に、図９を参照して制御装置１０の動作について説明する。図９は、本実施形態における制御装置１０の動作の一例を示す流れ図である。
取得部１１１は、検出装置３０から検出情報を取得する（ステップＳ１００）。取得部１１１は、取得した検出情報を縦運動算出部１１２と、横・方向運動算出部１１３とに供給する（ステップＳ１１０）。
縦運動算出部１１２は、記憶部１２０から定数情報を読出す（ステップＳ１２０）。縦運動算出部１１２は、取得部１１１から取得した検出情報と、記憶部１２０から読出した定数情報とに基づいて縦出力状態ベクトルｄｘ_ｘｚ／ｄｔを算出する（ステップＳ１３０）。縦運動算出部１１２は、算出した縦出力状態ベクトルｄｘ_ｘｚ／ｄｔを、駆動情報算出部１１４へ供給する。（ステップＳ１４０）。
横・方向運動算出部１１３は、記憶部１２０から定数情報を読出す（ステップＳ１５０）。横・方向運動算出部１１３は、取得部１１１から取得した検出情報と、記憶部１２０から読出した定数情報とに基づいて横・方向出力状態ベクトルｄｘ_ｒy／ｄｔを算出する。（ステップＳ１６０）。横・方向運動算出部１１３は、算出した横・方向出力状態ベクトルｄｘ_ｒy／ｄｔを、駆動情報算出部１１４へ供給する（ステップＳ１７０）。
駆動情報算出部１１４は、縦運動算出部１１２と、横・方向運動算出部１１３とから取得した縦出力状態ベクトルｄｘ_ｘｚ／ｄｔと、横・方向出力状態ベクトルｄｘ_ｒy／ｄｔとに基づいて駆動情報を算出する（ステップＳ１８０）。駆動情報算出部１１４は、算出した駆動情報を出力部１１５へ供給する（ステップＳ１９０）。
出力部１１５は、駆動情報算出部１１４から取得した駆動情報を駆動装置２０へ供給する（ステップＳ２００）。
制御装置１０は、ステップＳ１１０からステップＳ２００までを周期的に繰り返すことによって、ティルト角ξの非線形な変化に応じて駆動情報を駆動装置２０へ供給することができる。

【0048】

次に、図１０と、図１１とを参照して、本実施形態の非線形制御によってティルト翼機１を制御したシミュレーション結果と、線形近似したモデルによってティルト翼機１を制御したシミュレーション結果との比較について説明する。図１０は、本実施形態におけるティルト翼機１のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。また、図１１は、線形近似したモデルによるティルト翼機１のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。
図１０に示すグラフは、本実施形態の非線形制御によってティルト翼機１を制御した場合の、状態フィードバックをシミュレーションした結果を示すグラフである。また、図１１に示すグラフは、線形近似モデルによってティルト翼機１を制御した場合の、状態フィードバックをシミュレーションした結果を示すグラフである。線形近似モデルによるティルト翼機１の制御とは、従来の技術であるゲインスケジューリングによって行われるティルト翼機１の制御である。
図１０と、図１１とを比較することにより、非線形制御のシミュレーション結果と、線形近似制御のシミュレーション結果とを比較する。この比較の結果が近似している程、本実施形態の制御装置１０によるティルト翼機１の制御が妥当であるといえる。
以下、非線形制御のシミュレーション結果と、線形近似制御のシミュレーション結果とを比較について説明する。

【0049】

まず、図１０と、図１１とに示されるシミュレーション結果のシミュレーション条件について説明する。いずれの制御も、同一の初期条件から制御のシミュレーションが開始される。この初期条件とは、ロール角φが５°、ピッチ角θが５°、ヨー角ψが１０°である。また、ティルト角ξが９０°である。また、高度ｚの目標値が初期から１ｍ降下した地点である。また、速度Ｕの目標値が５ｍ／ｓである。また、シミュレーションは、開始から２０秒間とする。

【0050】

ティルト角ξについて、非線形制御と、非線形近似制御とを比較する。ティルト角ξは、初期条件である９０°から７０°を目標値として変化する。
図１０に示すグラフでは、ティルト角ξは、シミュレーション開始から、５秒までの間に、その値が９０°から６８°まで変化する。ティルト角ξは５秒から８秒までの間、徐々に値が７０°に近づき、８秒付近において、値が７０°となり、値の変化が安定する。図１１に示すグラフでは、ティルト角ξは、シミュレーション開始から１秒までの間、９０°の状態を保持する。２秒から３秒までの間、０．２５秒毎に値を５°変化させる。具体的には、２秒に８５°、２．２５秒に８５°、２．５秒に８０°、２．７５秒に７５°、３秒に７０°となる。図１０に示される本実施形態における制御では、ティルト角ξが非線形の値として扱われることに対し、図１１に示される従来の技術における制御では、ティルト角ξが線形の値として扱われる。

【0051】

ロール角φと、ピッチ角θと、ヨー角ψの変化について、非線形制御と、線形近似制御とを比較する。ロール角φと、ピッチ角θと、ヨー角ψとは、初期条件であるロール角φが５°、ピッチ角θが５°、及びヨー角ψが１０°から、いずれも０°を目標値として変化する。
図１０に示すグラフでは、ロール角φは、シミュレーション開始から、２秒までの間に、値が５°から−３°まで変化する。ロール角φは、２秒から６秒までの間、徐々に値が０°に近づき、６秒付近において値が０°となり、値の変化が安定する。ピッチ角θは、シミュレーション開始から、２秒までの間に、値が５°から−１５°まで変化する。ピッチ角θは、２秒から４秒までの間、徐々に値が０°に近づき、６秒付近において値が０°となり、値の変化が安定する。ヨー角ψは、シミュレーション開始から、６秒までの間に、値が１０°から−５°まで変化する。ヨー角ψは、６秒から１２秒までの間、徐々に値が０°に近づき、１２秒付近において値が０°となり、値の変化が安定する。図１１に示すグラフにおいても、ロール角φ、ピッチ角θ、及びヨー角ψは、図１０に示すグラフと同様の結果を示す。すなわち、ロール角φ、ピッチ角θ、及びヨー角ψは、本実施形態の非線形制御によって行われるティルト翼機１の制御と、線形近似モデルによって行われるティルト翼機１の制御とで、同様の値を示す。つまり、本実施形態の非線形制御によって行われるティルト翼機１の制御は妥当な制御であるといえる。

【0052】

高度ｚの変化について、非線形制御と、線形近似制御とを比較する。高度ｚは、初期状態から１ｍの降下を目標値として変化する。
図１０に示すグラフでは、高度ｚは、シミュレーション開始から、２秒までの間に、値が−１．９８ｍまで変化する。高度ｚは、２秒から５秒までの間、徐々に値が−１ｍに近づき、５秒付近において値が−１ｍとなり、値の変化が安定する。図１１に示すグラフでは、シミュレーション開始から、２秒までの間に、その値が−１．９８ｍまで変化する。高度ｚは、２秒から４秒までの間、徐々に値が−０．９８ｍに近づき、５秒付近において値が−１ｍに近づいた後、値の変化が安定する。すなわち、高度ｚは、本実施形態の非線形制御によって行われるティルト翼機１の制御と、線形近似モデルによって行われるティルト翼機１の制御とでは、本実施形態の非線形制御の方が、より安定した制御であるといえる。

【0053】

速度Ｕと、速度Ｖと、速度Ｗとの変化について、非線形制御と、線形近似制御とを比較する。速度Ｕ、速度Ｖ、及び速度Ｗは、いずれも初期条件の０ｍ／ｓから、速度Ｕのみが５ｍ／ｓを目標値として変化する。
図１０に示すグラフでは、速度Ｕは、シミュレーション開始から、５秒までの間に、値が５．５ｍ／ｓまで変化する。速度Ｕは、５秒から７秒までの間、徐々に値が５ｍ／ｓに近づき、７秒付近において値が５ｍ／ｓとなり、値の変化が安定する。図１１に示すグラフでは、シミュレーション開始から、４秒までの間に、値が５ｍ／ｓまで変化する。速度Ｕは、４秒から５秒までの間、徐々に値が４．９ｍ／ｓに近づき、５秒付近において値が４．９ｍ／ｓとなり、値の変化が安定する。すなわち、速度Ｕは、本実施形態の非線形制御によって行われるティルト翼機１の制御と、線形近似モデルによって行われるティルト翼機１の制御とでは、本実施形態の非線形制御の方が、より安定した制御であるといえる。

【0054】

図１０に示すグラフでは、速度Ｖは、シミュレーション開始から、３秒までの間に、値が１ｍ／ｓまで変化する。速度Ｖは、３秒付近において、値が０ｍ／ｓとなり、値の変化が安定する。また、速度Ｗは、シミュレーション開始から、１秒までの間に、値が−１ｍ／ｓまで変化する。速度Ｗは、１秒から３秒までの間、徐々に値が０ｍ／ｓに近づき、３秒付近において値が０ｍ／ｓとなり、値の変化が安定する。図１１に示すグラフにおいても、速度Ｖ、及び速度Ｗは、図１０に示すグラフと同様の結果を示す。すなわち、速度Ｖ、及び速度Ｗは、本実施形態の非線形制御によって行われるティルト翼機１の制御と、線形近似モデルによって行われるティルト翼機１の制御とで、同様の値を示す。つまり、本実施形態の非線形制御によって行われるティルト翼機１の制御は妥当な制御であるといえる。

【0055】

次に図１２を参照して、本実施形態の非線形制御によってティルト翼機１を制御したシミュレーション結果について説明する。図１２は、図１０に示されるシミュレーション結果に基づいて算出される、ロータ推力Ｔと、フラッペロン偏向推力Ｆとの結果の一例を示すグラフである。
図１２（Ａ）に示すグラフでは、ロータ推力Ｔ_１、ロータ推力Ｔ_２、ロータ推力Ｔ_３、及びロータ推力Ｔ_４は、ほぼ同一の値を示す。ロータ推力Ｔは、初期状態の２Ｎから、ティルト角ξ、高度ｚ、及び速度Ｕの変化に伴って、シミュレーション開始から、２秒までの間に、０．８Ｎまで変化する。ロータ推力Ｔは、２秒から４秒までの間、徐々に値が１．２Ｎに近づき、５秒付近において値が１．１Ｎとなり、値の変化が安定する。すなわち、本実施形態の非線形制御によって行われるティルト翼機１の制御では、ロータ推力Ｔが目標値へ収束しているといえる。

【0056】

図１２（Ｂ）に示すグラフでは、フラッペロン偏向推力Ｆ_１、フラッペロン偏向推力Ｆ_２、フラッペロン偏向推力Ｆ_３、及びフラッペロン偏向推力Ｆ_４は、ほぼ同一の値を示す。フラッペロン偏向推力Ｆは、初期状態の−０．１Ｎから、ティルト角ξ、高度ｚ、及び速度Ｕの変化に伴って、シミュレーション開始から、３秒までの間に、０Ｎまで変化する。フラッペロン偏向推力Ｆは、３秒付近において値が０Ｎとなり、値の変化が安定する。すなわち、本実施形態の非線形制御によって行われるティルト翼機１の制御では、フラッペロン偏向推力Ｆが目標値へ収束しているといえる。

【0057】

以上説明したように、本実施形態の制御装置１０は、ティルト翼である主翼ＷＧのティルト角ξのべき級数をパラメータとする状態方程式に基づいてティルト翼機１を制御する制御部１１０を備える。
これにより、制御装置１０は、ティルト角ξを可変パラメータとして非線形制御によってティルト翼機１を制御することができる。すなわち、制御装置１０は、ティルト翼機１の遷移モード時の飛行において非線形運動を考慮した制御を実現することができる。

【0058】

また、本実施形態のティルト翼機１は、ティルト翼である前翼ＦＷと、後翼ＢＷとを備える。また、前翼ＦＷは、推進ユニットＰＵ１と、推進ユニットＰＵ２とを備える。後翼ＢＷは、推進ユニットＰＵ３と、推進ユニットＰＵ４とを備える。本実施形態のティルト翼機１は、前翼ＦＷと、後翼ＢＷのそれぞれのティルト角ξ_１と、ティルト角ξ_２とに基づいて推進ユニットＰＵが備える回転翼ＰＷの回転数ＲＵと、フラッペロンＦＡのフラッペロン偏向角ＤＡが制御される。これにより、ティルト翼機１に働く揚力、推力、及び抗力が調整される。
すなわち、本実施形態のティルト翼機１は、制御装置１０によって制御されることにより、非線形運動を考慮した飛行を実現することができる。

【0059】

また、制御装置１０は、航空機を制御する。これにより、この航空機は、非線形運動を考慮した飛行を実現することができる。

【0060】

なお、上記の実施形態における制御装置１０が備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。

【0061】

なお、本実施形態では、ティルト翼機１が主翼ＷＧを４つ備える場合について説明したが、これに限られない。制御装置１０は、前翼ＦＷと、後翼ＢＷとの２つのティルト翼を備える航空機であって、かつ前翼ＦＷと、後翼ＢＷとがそれぞれ推進ユニットＰＵを備える航空機を制御してもよい。

【0062】

なお、制御装置１０が備える各部は、メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、制御装置１０が備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。

【0063】

また、制御装置１０が備える各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

【0064】

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

【符号の説明】

【0065】

１…ティルト翼機、１０…制御装置、ＷＧ…主翼、ξ…ティルト角、ＦＡ…フラッペロン、Ｆ…フラッペロン偏向推力、ＰＵ…推進ユニット、ＰＷ…回転翼、Ｍ…原動機、Ｔ…ロータ推力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】