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非凸型モデルで表現されたシステム同定問題の新解法とその応用に関する研究

Research Project

Project/Area Number 17J06921
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Soft computing
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

黒田 大貴  東京工業大学, 工学院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsシステム同定 / 非凸型モデル / 区分的連続システム / ハイブリッドシステム / スパース表現 / 最適化 / スパース推定
Outline of Annual Research Achievements

本研究は,従来の標準的な最適化戦略で解決不能な「非凸型モデルで表現されたシステム同定問題」に対して信頼できる新解法を確立することを目標に据えており,特に,信号処理・制御工学等で重要な「入力信号に対して不連続な応答を有するシステム」に注目している.
昨年度までの研究では,「一次元空間を定義域とする区分的連続システム同定問題」に対し,戦略的に設計した線形変換を用いることで,システムの出力信号に潜むスパース性が顕在化されることを明らかにした.また,この新たに発見されたスパース性を最大限に活用することで,信頼性の高い同定手法を実現している.
本年度において,この研究成果を纏めた論文が信号処理に関するトップジャーナル「IEEE Transactions on Signal Processing」に採択され,提案法の有効性が国際的に認められることとなった.
今年度の研究では,前年度に開発したスパース性顕在化と活用法のアイディアを「区分的定常プロセスの変化点検知問題」に応用し,音声セグメンテーション等を目的とした数値実験において提案法が既存法を著しく上回る推定精度を達成することを確認している.更には,制御工学分野における主要課題の一つである「離散・連続ダイナミクスが混在したハイブリッドシステム同定問題」等への応用を見据え,「多次元空間を定義域とする区分的連続システム同定問題」に取り組み,提案法の戦略を一般化することに成功している.この成果をまとめた論文は制御工学分野の主要国際会議(American Control Conference 2019)に採録が決定されている.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Exploiting sparsity in tight-dimensional spaces for piecewise continuous signal recovery2018

    • Author(s)
      Hiroki Kuroda, Masao Yamagishi, Isao Yamada
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Signal Processing

      Volume: 66 Issue: 24 Pages: 6363-6376

    • DOI

      10.1109/tsp.2018.2876328

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Piecewise Affine System Identification by Exploiting Sparsity in Tight-Dimensional Spaces2019

    • Author(s)
      Hiroki Kuroda, Masao Yamagishi, and Isao Yamada
    • Organizer
      American Control Conference 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Exploiting Sparsity in Tight Representations for Piecewise Affine System Identification2018

    • Author(s)
      Hiroki Kuroda, Masao Yamagishi, and Isao Yamada
    • Organizer
      33rd IEICE SIP Symposium
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] スパース性を活用した区分的ARXモデルの分割点推定2018

    • Author(s)
      黒田 大貴,山岸 昌夫,山田 功
    • Organizer
      2018年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Exploiting Sparsity in Tight Representations for Identification of Hybrid Systems2018

    • Author(s)
      Hiroki Kuroda, Masao Yamagishi, and Isao Yamada
    • Organizer
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Alternating Minimization Approach for Identification of Piecewise Continuous Hammerstein Systems2018

    • Author(s)
      Hiroki Kuroda, Masao Yamagishi, and Isao Yamada
    • Organizer
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Recovery of Piecewise Finite-Dimensional Continuous Signals by Exploiting Sparsity2017

    • Author(s)
      Hiroki Kuroda, Masao Yamagishi, and Isao Yamada
    • Organizer
      International Conference on Sampling Theory and Applications (SampTA)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Exploiting Sparsity for Recovery of Finite-Dimensional Piecewise Continuous Signals2017

    • Author(s)
      Hiroki Kuroda, Masao Yamagishi, and Isao Yamada
    • Organizer
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Alternating Minimization Approach for Identification of Hammerstein Systems with Discontinuous Nonlinearities2017

    • Author(s)
      Hiroki Kuroda, Masao Yamagishi, and Isao Yamada
    • Organizer
      32nd IEICE SIP Symposium
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 山田研究室ホームページ

    • URL

      http://www.sp.ce.titech.ac.jp/index.php?%BB%B3%C5%C4%B8%A6%B5%E6%BC%BC

    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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