論文の概要: Exact Thrust-Reversal Limits of Bidirectional Propellers under Bounded Motor Inputs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.06991v1
• Date: Fri, 07 Aug 2026 09:09:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-10 16:21:25.426816
• Title: Exact Thrust-Reversal Limits of Bidirectional Propellers under Bounded Motor Inputs
• Title（参考訳）: 境界モータ入力による二方向プロペラのスラスト反転限界
• Abstract要約: 双方向プロペラは、しばしば署名された推力源として扱われるが、その推力はローター速度の符号付き四角形関数である。 本研究は, 所定の滑らかさを有する有界モータ入力下での正確な推力軌道を研究することにより, この障害を定式化する。 モータプロペラのセットアップ実験では、電流/電圧の局所的ピークとスラスト追従劣化を示すが、高次反転には適用されない、予測逆順効果が検証された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.106020143947521
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Bidirectional propellers are often treated as signed thrust sources, but their thrust is a signed-quadratic function of rotor speed.Thus, thrust reversal necessarily occurs through zero rotor speed, where the ability of a bounded motor torque to change thrust collapses.This work formalizes this obstruction by studying exact thrust-trajectory reproducibility under bounded motor inputs with prescribed smoothness.We derive a normalized thrust-coordinate model with vanishing input gain at zero thrust, and prove necessary and sufficient reproducibility conditions in terms of the zero-crossing order of the desired thrust.Generic reversals, in which thrust crosses zero with nonzero slope, require unbounded motor input; the resulting conditions provide direct design rules for shaping thrust reversals that avoid singular motor commands.We also derive the corresponding current and voltage regularity requirements for a DC motor driving a bidirectional propeller.Experiments on a motor-propeller setup validate the predicted reversal-order effects, showing localized current/voltage peaks and thrust-tracking degradation for linear reversals, but not for higher-order reversals.These results expose an intrinsic actuator-level limitation that must be considered in force, acceleration, and interaction-control references for aerial robots.
• Abstract（参考訳）: 二方向プロペラは、しばしば符号付き推力源として扱われるが、その推力はロータ速度の符号付き四角形関数として必然的に発生する。これにより、有界モータトルクがスラスト崩壊を変化させることのできるゼロロータ速度によって生じる。この研究は、所定の滑らかさで、有界モータ入力の下で正確なスラスト軌道再現性を研究することによって、この障害をフォーマル化する。我々は、ゼロ推力で入力ゲインを消滅させる正常化されたスラスト座標モデルを導出し、所望の推力のゼロ交叉順序で必要かつ十分な再現性条件を証明している。スラストがゼロゼロ無界モータで交差するジェネリックリバーサルは、無界モータの入力を必要とする。その結果、スラストは、直流モータの直流電圧と直流モータのインダクタンス・インダクタンス・インダクタンス・インダクタンス・インダクタンス・インダクタンス・インダを回避する。

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