Practical Adaptive Control by Peal-Time Optimization and Instantaneous Re-Design of Robust Control Systems

• Project/Area Number: 16H04385
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Control engineering/System engineering
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: Yamamoto Shigeru 金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (70220465)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥 宏史 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (20351455) ; 牛田 俊 大阪工業大学, 工学部, 教授 (30343114) ; 得竹 浩 金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (80295716)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000); Fiscal Year 2019: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2018: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2017: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2016: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 制御工学 / 制御系設計 / ロバスト制御 / 適応制御

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is to develop a method to keep the feedback control system in the desired condition at any time when the environment or the control object itself changes. We have developed a method to automatically adjust the controller from available measurement data in the feedback control system and a method to enable real-time optimization of the feedback control system. We also developed a method of identification to obtain an appropriate model of the control object. These results were validated by experiments using a permanent magnet synchronous motor and a small four-rotor helicopter.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

システム制御における恒久のテーマである適応制御・ロバスト制御によって，産業界で期待されているモデル取得・制御系設計・保守の高信頼化・省力化に関連する研究テーマである．本課題の研究成果は，生産・製造現場の制御系だけでなく，IoTの普及で広く社会浸透するであろう制御系への応用が期待できる

Research Products

• [Journal Article] Recent R&D Technologies and Future Prospective of Flying Robot in Tough Robotics Challenge (2019)
  • Author(s): Kenzo Nonami, Kotaro Hoshiba, Kazuhiro Nakadai, Makoto Kumon, Hiroshi G Okuno, Yasutada Tanabe, Koichi Yonezawa, Hiroshi Tokutake, Satoshi Suzuki, Kohei Yamaguchi, Shigeru Sunada, Toshiyuki Nakata, Ryusuke Noda, Hao Liu
  • Journal Title: Disaster Robotics, Springer Volume: 128 Pages: 77-142
  • DOI: 10.1007/978-3-030-05321-5_3
  • ISBN: 9783030053208, 9783030053215
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Improvement on Data-Driven Pole Placement for State Feedback Control and Model Identification (2017)
  • Author(s): Pyone Ei Ei Shwe and Shigeru Yamamoto
  • Journal Title: Intelligent Control and Automation Volume: 8(3) Issue: 03 Pages: 753-758
  • DOI: 10.4236/ica.2017.83011
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Multi-Input Multi-Output Model-Free Predictive Control and Its Application to Wastewater Treatment (2017)
  • Author(s): Hongran Li and Shigeru Yamamoto
  • Journal Title: IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering Volume: 12(5) Issue: 5 Pages: 753-758
  • DOI: 10.1002/tee.22462
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Model-Free Predictive Control Using Polynomial Regressors (2017)
  • Author(s): Hongran Li and Shigeru Yamamoto
  • Journal Title: SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration Volume: 10 Issue: 2 Pages: 93-99
  • DOI: 10.9746/jcmsi.10.93
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 白内障患者の視覚を補助するための見かけの制御系の提案 (2020)
  • Author(s): 大原知樹，小代凌平，関東裕輝，牛田俊，天野敏之
  • Organizer: 計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会シンポジウム
• [Presentation] メガネレンズの輪郭測定データに対するl1最適化 (2020)
  • Author(s): 浜西俊，石橋宏朗，牛田俊
  • Organizer: 計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会シンポジウム
• [Presentation] 自己組織化マップを用いた摸倣による小型ヒューマノイドロボットの動作制御 (2020)
  • Author(s): 二木知亮 ，石塚健太，赤松樹 ，牛田俊
  • Organizer: 計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会シンポジウム
• [Presentation] Efficiency Optimization of Permanent Magnet Synchronous Machine using Model-Referenced Square-wave-based Extremum Seeking Control (2019)
  • Author(s): Guanqing Luo and Shigeru Yamamoto
  • Organizer: 12th Asian Control Conference 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Closed-Loop Subspace Model Identification Experiment of a Quadrotor Drone Using Input Re-Design (2019)
  • Author(s): Kana Miyamoto, Hiroshi Oku and Ushida Shun
  • Organizer: The SICE Annual Conference 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Surrounding Environment Estimation of Drone for Wall Collision Avoidance (2019)
  • Author(s): Kazuhiro Fukuda, Soshi Okada, Hiroshi Tokutake, Shigeru Sunada, Yasutada Tanabe, and Koichi Yonezawa
  • Organizer: 2019 Asia-Pacific International Symposium on Aerospace Technology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] モデル誤差抑制補償器の入出力データによるチューニング法 (2019)
  • Author(s): 佐野 太郎, 山本 茂
  • Organizer: 第62回自動制御連合講演会
• [Presentation] 白内障患者の視覚をアシストするための見かけの制御系の提案 (2019)
  • Author(s): 大原知樹，三好康仁，北浦大暉，長倉元基，牛田俊，天野敏之
  • Organizer: 第63回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] メガネレンズにおける輪郭測定データの測定誤差の最適化 (2019)
  • Author(s): 浜西俊，牛田俊
  • Organizer: 第63回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] 視覚センサを用いた模倣による小型ヒューマノイドロボットの動作制御 (2019)
  • Author(s): 二木知亮，石澤諒一，古賀海斗，牛田俊，奥宏史
  • Organizer: 第63回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] 2自由度制御器を用いたドローンの軌道追従制御 (2019)
  • Author(s): 荻野雄太，牛田俊，奥宏史，立花啓一，北川翔太
  • Organizer: 第63回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] Model-Free Predictive Control and Its Relation to Parameter Estimation Based Predictive Control (2019)
  • Author(s): Nicha Chaovalit and Shigeru Yamamoto
  • Organizer: SICE International Symposium on Control Systems 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 波力外乱を考慮した浮体式洋上風力発電システムのモデリング (2019)
  • Author(s): 土井 晃, 牛田 俊, 奥 宏史
  • Organizer: 平成30年度 計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会若手研究発表会
• [Presentation] 色覚多様性に対する見かけの制御を用いた色覚補助システムの提案 (2019)
  • Author(s): 三好 康仁, 大原 知樹, 牛田 俊, 北浦 大暉, 長倉 元基, 天野 敏之
  • Organizer: 平成30年度 計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会若手研究発表会
• [Presentation] 適応同定器を用いたコンプライアンス制御のためのRCサーボモータパラメータ同定実験 (2019)
  • Author(s): 小出 祐介,遠池 亮成,北西 辰巳, 牛田 俊, 奥 宏史
  • Organizer: 平成30年度 計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会若手研究発表会
• [Presentation] データ駆動再帰型遅延フィードバック制御によるカオスシステムの安定化 (2018)
  • Author(s): 荒俣 亮太，山本 茂
  • Organizer: 第61回自動制御連合講演会
• [Presentation] A Data-Driven Tuning Method for Model Error Compensator (2018)
  • Author(s): Taro Sano and Shigeru Yamamoto
  • Organizer: SICE Annual Conference 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Distance estimation for wall collision avoidance without distance sensor (2018)
  • Author(s): Kazuhiro Fukuda, Hiroshi Tokutake, Shigeru Sunada, Yasutada Tanabe, and Koichi Yonezawa
  • Organizer: 2018 Asia-Pacific International Symposium on Aerospace Technology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 空力モデルに基づくドローンの飛行特性推定 (2018)
  • Author(s): 福田 一浩, 取田 礼譲, 岸 拓志, 得竹 浩, 砂田 茂, 田辺 安忠, 米沢 宏一
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス講 演会2018
• [Presentation] Closed-Loop Identification Experiment of a Quadcopter Drone Using Input Fast Sampling (2018)
  • Author(s): Mitsuhiro Nakayama, Hiroshi Oku, Shun Ushida
  • Organizer: SICE Annual Conference 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 異なるサンプリング間隔をもつ入出力データを用いたクワッドコプタの閉ループ同定実験 (2018)
  • Author(s): 中山 光紘, 奥 宏史, 牛田 俊
  • Organizer: 第62回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] プロジェクタカメラ系を用いた色覚補助のための見かけの制御 (2018)
  • Author(s): 三好 康仁, 大原 知樹, 牛田 俊, 天野 敏之
  • Organizer: 第62回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] 浮体式洋上風力発電システムのタワー振動を低減するためのシステム同定と制御 (2018)
  • Author(s): 土井 晃, 牛田 俊, 奥 宏史, 長棟 亮三
  • Organizer: 第62回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] コンプライアンス制御のためのRCサーボモータのパラメータ同定実験 (2018)
  • Author(s): 小出 祐介, 松本 大樹, 牛田 俊, 奥 宏史
  • Organizer: 第62回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] むだ時間を考慮したカメラ-ロボットアームによる倒立振子の安定化制御 (2018)
  • Author(s): 重松 卓志, 田中 智禎, 牛田 俊, 奥 宏史
  • Organizer: 第62回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] Closed-Loop Identification for a Continuous-Time Model of a Multivariable Dual-Rate System with Input Fast Sampling (2018)
  • Author(s): Mitsuhiro Nakayama, Hiroshi Oku, and Shun Ushida
  • Organizer: The 9th Vienna International Conference on Mathematical Modelling
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 風力発電システムの回転同期型極値探索制御の予備実験 (2017)
  • Author(s): 金田一陽平，大窪達也，山本 茂
  • Organizer: 第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス（岡山県岡山市）
  • Year and Date: 2017-03-07
• [Presentation] データ駆動極配置法：SISO出力フィードバックの場合 (2017)
  • Author(s): 山本 茂
  • Organizer: 第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス（岡山県岡山市）
  • Year and Date: 2017-03-07
• [Presentation] 離散時間カオスシステムに対する再帰型遅延フィードバック制御のデータ駆動型極配置 (2017)
  • Author(s): 山本 茂
  • Organizer: 第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス（岡山県岡山市）
  • Year and Date: 2017-03-07
• [Presentation] データ駆動状態フィードバック極配置法の性能解析 (2017)
  • Author(s): 北島智哉，山本 茂
  • Organizer: 第49回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学工学部（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2017-02-22
• [Presentation] 小型自動走行車両の車線追従のためのデータ駆動予測制御 (2017)
  • Author(s): 山本健吾，山本 茂
  • Organizer: 第49回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学工学部（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2017-02-22
• [Presentation] データ駆動極配置法のBall&Beam I-PD制御系による性能評価 (2017)
  • Author(s): 井上 裕義，山本 茂
  • Organizer: 第61回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] Rotational Synchronous Extremum Seeking Control for a Wind Energy System: Vibration Suppression Evaluation Via Small-Scale Experiments (2017)
  • Author(s): Yohei Kindaichi, Tatsuya Okubo, and Shigeru Yamamoto
  • Organizer: SICE Annual Conference 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A Data-Driven Pole Placement Approach to Design of Recursive Delayed Feedback Control (2017)
  • Author(s): Ryota Aramata and Shigeru Yamamoto
  • Organizer: SICE Annual Conference 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Closed-loop Subspace Model Identification of Dual-rate Systems with Input Fast Sampling (2017)
  • Author(s): Mitsuhiro Nakayama, Hiroyuki Takaoka, Hiroshi Oku, and Shun Ushida
  • Organizer: SICE Annual Conference 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Optimization on Lens Contour Data with Measurement Error for the Lens Edger (2017)
  • Author(s): Shun Ushida, Shion Tanaka, Masayoshi Nakahara, Hiroshi Oku
  • Organizer: SICE Annual Conference 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Adaptive Modeling and Compliance Control for RC Servo Motor (2017)
  • Author(s): Mikiya Hayashi, Yusuke Koide, Kohei Matsuhara, Shun Ushida, Hiroshi Oku, Waree Kongprawechnon
  • Organizer: SICE Annual Conference 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 視覚センサを利用した小型ヒューマノイドロボットの動作制御 (2017)
  • Author(s): 森本 貴子，重松 卓志，山岸 拓哉，牛田 俊，奥 宏史
  • Organizer: 第61回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] LMIを用いた倒立振子系の状態空間モデル同定 (2017)
  • Author(s): 高岡 洋之，中山 光紘．奥 宏史，牛田 俊
  • Organizer: 第61回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] 凸性を利用したレンズトレースデータに対する最適化手法の提案 (2017)
  • Author(s): 仲原 大誠，田中 志音，牛田 俊，奥 宏史
  • Organizer: 第61回システム制御情報学会研究発表講演会
• [Presentation] RCサーボモータに対する適応同定器を用いたパラメトリックモデル同定と力制御系設計 (2017)
  • Author(s): 林幹哉，小出祐介，松原航平，牛田俊，奥宏史，W. Kongprawechnon
  • Organizer: 計測自動制御学会関西支部 若手研究発表会
  • Place of Presentation: 大阪大学銀杏会館（大阪府吹田市）
• [Presentation] レンズ加工機における輪郭トレースデータの測定誤差を補正する最適化手法の提案 (2017)
  • Author(s): 田中志音，仲原大誠，牛田俊，奥宏史
  • Organizer: 計測自動制御学会関西支部 若手研究発表会
  • Place of Presentation: 大阪大学銀杏会館（大阪府吹田市）
• [Presentation] An Application of Data-Driven Pole Placement: Simultaneously Deriving Linearized State-Space Model and Pole Placement Gain (2016)
  • Author(s): Pyone Ei Ei Shwe and Shigeru Yamamoto
  • Organizer: The Seventh International Conference on Science and Engineering 2016
  • Place of Presentation: ヤンゴン（ミャンマー）
  • Year and Date: 2016-12-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] グレーボックスモデリングとデータ駆動型極配置 - Ball & Beam実験装置を用いた考察 (2016)
  • Author(s): 山本 茂，井上 裕義
  • Organizer: 第59回自動制御連合講演会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場（福岡県北九州市）
  • Year and Date: 2016-11-10
• [Presentation] LIDARを用いた突風軽減制御: 出力フィードバックを用いたロバスト飛行制御の適用 (2016)
  • Author(s): 志田裕磨, 得竹 浩
  • Organizer: 第54回飛行機シンポジウム
  • Place of Presentation: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • Year and Date: 2016-10-24