論文の概要: Geometric Inverse Flight Dynamics on SO(3) and Application to Tethered Fixed-Wing Aircraft
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.17166v1
- Date: Thu, 19 Feb 2026 08:26:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:41.564175
- Title: Geometric Inverse Flight Dynamics on SO(3) and Application to Tethered Fixed-Wing Aircraft
- Title（参考訳）: SO(3)上の幾何学的逆飛行ダイナミクスとテザリング固定翼航空機への応用
- Authors: Antonio Franchi, Chiara Gabellieri,
- Abstract要約: 固定翼航空機の逆飛行力学のロボット指向・座標自由な定式化について述べる。
姿勢,角速度,スラストアングル・オブ・アタックペアを出力する閉形トラジェクトリ・トゥ・インプットマップを導出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.021944882278981
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a robotics-oriented, coordinate-free formulation of inverse flight dynamics for fixed-wing aircraft on SO(3). Translational force balance is written in the world frame and rotational dynamics in the body frame; aerodynamic directions (drag, lift, side) are defined geometrically, avoiding local attitude coordinates. Enforcing coordinated flight (no sideslip), we derive a closed-form trajectory-to-input map yielding the attitude, angular velocity, and thrust-angle-of-attack pair, and we recover the aerodynamic moment coefficients component-wise. Applying such a map to tethered flight on spherical parallels, we obtain analytic expressions for the required bank angle and identify a specific zero-bank locus where the tether tension exactly balances centrifugal effects, highlighting the decoupling between aerodynamic coordination and the apparent gravity vector. Under a simple lift/drag law, the minimal-thrust angle of attack admits a closed form. These pointwise quasi-steady inversion solutions become steady-flight trim when the trajectory and rotational dynamics are time-invariant. The framework bridges inverse simulation in aeronautics with geometric modeling in robotics, providing a rigorous building block for trajectory design and feasibility checks.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,SO(3)上の固定翼航空機に対する逆飛行力学のロボット指向・座標自由な定式化について述べる。
翻訳力バランスは世界フレームに書かれ、身体フレームの回転力学は幾何学的に定義され、局所的な姿勢座標は避けられる。
協調飛行(サイドリップなし)では,姿勢,角速度,スラストアングル・オブ・アタックペアを出力する閉形軌道・インプットマップを導出し,空気力学的モーメント係数を成分的に復元する。
空力座標と見かけ重力ベクトルとの疎結合を強調し, テザの張力が遠心効果を正確にバランスさせる特定のゼロバンク軌跡を同定し, 必要なバンク角の解析式を得る。
単純なリフト/ドラッグ法則の下では、最小スラストの攻撃角は閉じた形を持つ。
これらのポイントワイズ準定常反転解は、軌道と回転力学が時不変であるときに定常的にトリムとなる。
このフレームワークは、航空学における逆シミュレーションと、ロボット工学における幾何学的モデリングを橋渡しし、軌道設計と実現可能性チェックのための厳密なビルディングブロックを提供する。
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