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ボルテラ型積分変換を用いた無駄時間要素を含む発展方程式系の安定化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K04999
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 数学基礎・応用数学
研究機関神戸大学

研究代表者

佐野 英樹  神戸大学, システム情報学研究科, 教授 (70278737)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード放物型偏微分方程式系 / 双曲型偏微分方程式系 / 無駄時間 / 安定化 / 状態推定 / ボルテラ型積分変換 / バックステッピング / 半群 / 双曲型分布定数系 / 入力無駄時間 / 境界入力 / 安定化制御 / 非局所境界条件 / オブザーバ / 放物型分布定数系 / 分布入力/境界入力 / 出力無駄時間 / 双曲型方程式系 / 輸送方程式 / ポート・ハミルトニアン法 / 熱拡散系 / 移流拡散方程式系 / ロバスト制御 / 有限次元コントローラ / 剰余モードフィルタ / 安定半径
研究成果の概要

本研究を通して六つの成果を得ることができた。以下の通りである。(1) 分布入力/境界入力に無駄時間を有する放物型偏微分方程式系の安定化、(2) 分布観測に無駄時間を有する放物型偏微分方程式系に対する状態推定、(3) 境界入力に無駄時間を有する双曲型偏微分方程式系の安定化、(4) 非局所境界条件に無駄時間を有する双曲型偏微分方程式系に対する状態推定、(5) 境界フィードバックループに無駄時間要素を含む熱交換方程式の安定性解析、(6) 無限次元フィードバック系に対する安定半径の近似

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、コンピュータネットワークを介した制御系構築の際に、信号の遅延が制御系の安定性に深刻な影響を及ぼす新たな問題が生じてきた。本研究では、主に、入力無駄時間を考慮した分布定数系の安定化問題を取り上げた。入力無駄時間が存在している下でも、分布定数系の安定化が達成できるような、実装可能な制御則を構成したが、その成果は、半群理論とボルテラ型の積分変換に基づきコントローラ設計法を与えるという学術的な意味をもち、また、分布定数系を遠隔操作するという工学的応用を視野に入れたものになっている。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Boundary stabilization of first-order hyperbolic equations with input delay2019

    • 著者名/発表者名
      H. Sano and M. Wakaiki
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 印刷中 号: 2 ページ: 325-355

    • DOI

      10.1007/s13160-019-00346-6

    • NAID

      120006778286

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Backstepping observers for two linearized Kermack-McKendrick models2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sano, M. Wakaiki, and H. Maruyama
    • 雑誌名

      IFAC-PapersOnLine

      巻: 51-32 号: 32 ページ: 456-461

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2018.11.427

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stability analysis of the telegrapher's equations with dynamic boundary condition2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sano
    • 雑誌名

      Systems & Control Letters

      巻: 111 ページ: 34-39

    • DOI

      10.1016/j.sysconle.2017.11.001

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low order stabilizing controllers for a class of distributed parameter systems2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sano
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 92 ページ: 49-55

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2018.02.013

    • NAID

      120007028986

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Predictors for linear parabolic systems with input delay2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sano and S. Morimoto
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 印刷中 号: 2 ページ: 477-496

    • DOI

      10.1007/s13160-017-0286-4

    • NAID

      120006778285

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neumann boundary stabilization of one-dimensional linear parabolic systems with input delay2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sano
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 印刷中 号: 9 ページ: 3105-3111

    • DOI

      10.1109/tac.2018.2791470

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 観測遅れを伴う放物型分布定数系に対するオブザーバ2017

    • 著者名/発表者名
      佐野英樹
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 53 (11) ページ: 621-623

    • NAID

      130006206221

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite-dimensional H-infinity control of a parallel-flow heat exchange process2017

    • 著者名/発表者名
      H. Sano
    • 雑誌名

      Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences

      巻: 65 (1) 号: 1 ページ: 11-19

    • DOI

      10.1515/bpasts-2017-0002

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Exponential stability of heat exchangers with delayed boundary feedback2016

    • 著者名/発表者名
      H. Sano
    • 雑誌名

      IFAC-PapersOnLine

      巻: 49-8 号: 8 ページ: 43-47

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2016.07.416

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On approximation of stability radius for an infinite-dimensional feedback control system2016

    • 著者名/発表者名
      H. Sano
    • 雑誌名

      Kybernetika

      巻: 52 (5) ページ: 824-835

    • DOI

      10.14736/kyb-2016-5-0824

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] H-infinity control of a parallel-flow heat exchange process2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sano
    • 雑誌名

      IFAC-PapersOnLine

      巻: 48-25 号: 25 ページ: 50-55

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2015.11.058

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 非局所境界条件にむだ時間を含む1階双曲型システムに対するオブザーバ設計と誤差システムのL2-安定性2019

    • 著者名/発表者名
      丸山颯天・佐野英樹・若生将史
    • 学会等名
      第6回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 非局所境界条件にむだ時間を含む双曲型システムに対する状態推定2018

    • 著者名/発表者名
      丸山颯天・佐野英樹・若生将史
    • 学会等名
      日本応用数理学会2018年 年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Backstepping observers for two linearized Kermack-McKendrick models2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sano, M. Wakaiki, and H. Maruyama
    • 学会等名
      The 17th IFAC Workshop on Control Applications of Optimization (CAO2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 境界入力に無駄時間要素を含む1階双曲型システムの安定化について2018

    • 著者名/発表者名
      佐野英樹・若生将史
    • 学会等名
      2018年度 応用数学合同研究集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 入力無駄時間要素をもつ熱拡散系のディリクレ境界安定化2017

    • 著者名/発表者名
      佐野英樹
    • 学会等名
      第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 入力に無駄時間要素を含む放物型システムの安定化について2017

    • 著者名/発表者名
      佐野英樹
    • 学会等名
      2017 秋の偏微分方程式セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 境界入力に無駄時間要素を含む熱拡散系の安定化について2016

    • 著者名/発表者名
      佐野英樹
    • 学会等名
      2016年度 応用数学合同研究集会
    • 発表場所
      大津
    • 年月日
      2016-12-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 境界入力に無駄時間要素を含む熱拡散系の安定化について2016

    • 著者名/発表者名
      佐野英樹
    • 学会等名
      非線形現象の特徴化に基づく制御理論調査研究会 第2回研究会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-11-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 無限次元フィードバック系における安定半径の近似について2016

    • 著者名/発表者名
      佐野英樹
    • 学会等名
      第59回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      北九州市
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 入力むだ時間を有する熱拡散系の安定化2016

    • 著者名/発表者名
      森本茂樹・佐野英樹
    • 学会等名
      第59回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      北九州市
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Exponential stability of heat exchangers with delayed boundary feedback2016

    • 著者名/発表者名
      H. Sano
    • 学会等名
      The 2nd IFAC Workshop on Control of Systems Governed by Partial Differential Equations (CPDE2016)
    • 発表場所
      Bertinoro, Italy
    • 年月日
      2016-06-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 動的境界条件をもつ分布定数回路の安定性について2016

    • 著者名/発表者名
      佐野英樹
    • 学会等名
      第3回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2016-03-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 無限次元制御系に対する安定半径の近似について2016

    • 著者名/発表者名
      佐野英樹
    • 学会等名
      数理人口学・数理生物学セミナー
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-01-27
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] H-infinity control of a parallel-flow heat exchange process2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sano
    • 学会等名
      The 16th IFAC Workshop on Control Applications of Optimization (CAO'2015)
    • 発表場所
      Garmisch-Partenkirchen, Germany
    • 年月日
      2015-10-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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