第四章 實證與評估
第二節 實驗結果
本節說明研究實驗結果與分析。由於本研究所建構的飛行控制專家系統主要 是為了提升定翼機降落的效率，因此本研究以自動降落的表現作為飛行控制專家 系統的評估，藉由評比飛行控制專家系統與 ArduPlane 的 AUTO 模式兩者於自動 降落的表現，驗證本研究提出的飛行控制專家系統的成效。本研究將自動降落的 過程分別以四項數據呈現，作為評量標準，此四項數據分別為：水平移動距離、
高度變化、水平移動速度以及垂直移動速度，以下逐項說明。
(1)水平移動距離
由於定翼機降落貼近地面時，會維持機身水平滑行於跑道上，直至動力歸零 方停止滑行，完成降落。本研究以進入降落模式的位置起做為量測的距離的原點，
圖 13 為 ArduPlane AUTO 模式與飛行控制專家系統於降落過程時所移動的水平 距離，ArduPlane AUTO 模式下的降落過程耗時約 37 秒，滑行距離約 510 公尺，
飛行控制專家系統控制下的降落過程耗時約 20 秒，滑行距離約 220 公尺。由此 可知飛行控制專家系統可在較短的時間內完成降落，且所需的滑行距離僅需 ArduPlane AUTO 模式降落控制下 2/5 的長度，於實地飛行將更不受飛場之場域 限制，大幅提升無人定翼機的應用。
圖 13 自動降落過程之水平移動距離
(2)高度變化
定翼機的降落過程首先是令機身前傾，向下降落至接近地面後再將機身拉抬 為水平，然後水平滑行直至動力歸零方止。為了不受場域限制，縮短降落跑道，
定翼機的降落過程宜快速降低高度，進入水平滑行，因此本研究提出的飛行控制 專家系統將降落的角度加大，以加速高度的降低並進入水平滑行。圖 14 為飛行 控制專家系統與 ArduPlane AUTO 模式控制下，自動降落過程隨時間推進的高度 變化，飛行控制專家系統約 5 秒即降落至貼近地面並進入水平滑行，過程總共費 時約 20 秒，ArduPlane AUTO 模式控制下的降落較為平緩，約歷時 30 秒方降落 至貼近地面並進入水平滑行，整體降落過程耗時較長約 37 秒。
圖 14 自動降落過程之高度變化
(3)水平移動速度
圖 13 為飛行控制專家系統與 ArduPlane AUTO 模式控制下，自動降落時隨 時間變化的水平移動速度。飛行控制專家系統於降落開始至 4.4 秒時，水平移動 速度提升，而後逐漸減速，直至 19.5 秒時速度歸零，完成降落程序。ArduPlane AUTO 模式下的自動降落過程中，水平移動速度緩慢遞減，直至約 37 秒時速度 方才歸零，結束降落程序。由兩者的表現可看出，飛行控制專家系統可在較短的 時間內減速至速度歸零，完成飛行降落。
圖 15 自動降落過程之水平移動速度變化
(4)垂直移動速度
圖 14 為自動降落過程中，飛行控制專家系統與 ArduPlane AUTO 模式控制 下分別的垂直移動速度變化，在本研究中設定垂直向下的速度方向為正值，速度 負值為飛行方向朝上。飛行控制專家系統的降落過程首先為加速朝下，維持約 4 秒的等速度後，於 4.5 秒時略微抬升，其後又略微下降再抬升，於 6 秒後垂直速 度幾乎趨近於零直至 19.4 秒，結束自動降落。ArduPlane AUTO 模式下的降落，
前 4.3 秒時為逐步減速朝下，4.3 秒至 8.5 秒時速度回升至每秒降落 1 公尺，之後 維持等速至 15.2 秒，再減速至每秒降落 0.4 公尺，其後維持等速至 31.2 秒時，
速度降至趨近於零，於 37 秒結束降落。整體而言，ArduPlane AUTO 模式下的降 落方式較為和緩，而飛行控制專家系統垂直降落的速度較快，能於較短的時間內 完成降落。
圖 16 自動降落過程之垂直速度變化
總結本研究提出的飛行控制專家系統實驗評估結果，完整降落過程耗時約 20 秒，由圖 14、圖 15、圖 16 可觀知，自動降落開始後 5 秒內，飛行控制專家 系統已使定翼機快速降低高度，並於貼近地面時略微提升機身以緩衝降落的慣性 而不至於墜毀，之後貼近地面持續滑行直至速度歸零，由圖 13 觀知整體所需降 落跑道長度約 220 公尺。相較 ArduPlane AUTO 模式下的自動降落需歷時約 37 秒，由圖 15、圖 16 可觀知，ArduPlane AUTO 模式的降落方式較為平緩，即水 平速度隨著時間經過所變化的幅度較小，垂直速度亦是小幅度的逐漸遞減，所以 ArduPlane AUTO 模式的自動降落較為耗時，所需降落跑道長度也較長，由圖 13 可知需 510 公尺。因此，透過水平移動距離、高度變化、水平速度變化與垂直速 度變化四項數據的評估，可驗證本研究提出的飛行控制專家系統於自動降落控制 是較為有效率的。
