Nonlinear observer design based on stable manifold theory with applications

• Project/Area Number: 23560525
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Control engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: SAKAMOTO Noboru 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00283416)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2012: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2011: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 状態観測器 / シルベスター方程式 / 不変多様体 / 状態推定器 / 国際情報交流，チェコ共和国

Research Abstract

General approach for designing nonlinear observer does not exist so far. In this research, two approaches are proposed for the nonlinear observer design. The first one employs the state-dependent linear representation and uses the result of obtaining analytic solution for linear Sylvester equations. Observers with this approach have an advantage in actual implementations with its analytic representation.
The other approach tries to solve nonlinear Sylvester equation based on invariant manifold computation. This method uses the result of N. Sakamoto for invariant manifold computation theory.

Research Products

• [Journal Article] 状態依存シルベスタ方程式を用いた非線形オブザーバの提案 (2014)
  • Author(s): 上野晃司,坂本登,鈴木雅康,小口俊樹
  • Journal Title: 計測自動制御学会論文集 Volume: 第50巻3号 Pages: 219-226
  • NAID: 130004549779
• [Journal Article] LPVシステムに対する最適出力レギュレーションによるロックアップクラッチのスリップ回転速度制御 (2014)
  • Author(s): 梅村哲央,坂本登
  • Journal Title: 計測自動制御学会論文集 Volume: 第50巻3号 Pages: 274-280
  • NAID: 130004549786
• [Journal Article] 状態依存シルベスタ方程式を用いた非線形オブザーバの提案 (2014)
  • Author(s): 上野晃司，坂本登，鈴木雅康，小口俊樹
  • Journal Title: 計測自動制御学会論文集 Volume: 50 Pages: 219-226
  • NAID: 130004549779
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] LPVシステムに対する最適出力レギュレーションによるロックアップクラッチのスリップ回転速度制御 (2014)
  • Author(s): 梅村哲央，坂本登
  • Journal Title: 計測自動制御学会論文集 Volume: 50 Pages: 274-280
  • NAID: 130004549786
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Case studies on the application of the sta-ble manifold approach for nonlinear opti-mal control design Automatica (2013)
  • Author(s): N. Sakamoto
  • Volume: Vol. 49,Issue 2
  • Pages: 568-576
• [Journal Article] 非線形最適制御によるPIOを防止する飛行,制御系設計 (2013)
  • Author(s): 山岸聡,坂本登,佐藤昌之
  • Journal Title: 日本航空宇宙学会論文集 Volume: 第61号1巻 Pages: 1-8
  • NAID: 10031168708
• [Journal Article] 状態及び入力ノルムの制約を満足する非線,形最適制御器の設計 (2013)
  • Author(s): 梅田大貴,坂本登,梅村哲央
  • Journal Title: 計測自動制御学会論文集 Volume: 第49巻3号 Pages: 345-352
• [Journal Article] インバータ電圧のノルム制約を考慮した永久磁石同期モータの非線形最適サーボ系設計 (2013)
  • Author(s): 梅村哲央,坂本登
  • Journal Title: システム制御情報学会論文集 Volume: 第26巻7号 Pages: 252-260
  • NAID: 130003388018
• [Journal Article] 大変形を伴う柔軟梁の受動性に基づく境界制御 (2013)
  • Author(s): 西田豪,山口恭輔,坂本登
  • Journal Title: システム・制御・情報学会論文集 Volume: 第26巻7号 Pages: 288-296
  • NAID: 130003388022
• [Journal Article] 倒立振子に対する出力レギュレーション制御実験(中心多様体近似計算法による非線形制御) (2013)
  • Author(s): 鈴木秀俊,坂本登
  • Journal Title: 日本機械学会論文集(C編) Volume: 第79巻803号 Pages: 2373-2382
  • NAID: 130003375112
• [Journal Article] ase studies on the application of the stable manifold approach for nonlinear optimal control design (2013)
  • Author(s): N. Sakamoto
  • Journal Title: Automatica Volume: 49 Issue: 2 Pages: 568-576
  • DOI: 10.1016/j.automatica.2012.11.032
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 非線形最適制御によるPIOを防止する飛行制御系設計 (2013)
  • Author(s): 山岸聡，坂本登，佐藤昌之
  • Journal Title: 日本航空宇宙学会論文集 Volume: 61 Pages: 1-8
  • NAID: 10031168708
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 状態及び入力ノルムの制約を満足する非線形最適制御器の設計 (2013)
  • Author(s): 梅田大貴，坂本登，梅村哲央
  • Journal Title: 計測自動制御学会論文集 Volume: 49 Pages: 345-352
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] インバータ電圧のノルム制約を考慮した永久磁石同期モータの非線形最適サーボ系設 計 (2013)
  • Author(s): 梅村哲央，坂本登
  • Journal Title: システム制御情報学会論文集 Volume: 26 Pages: 252-260
  • NAID: 130003388018
• [Journal Article] 大変形を伴う柔軟梁の受動性に基づく境界制御 (2013)
  • Author(s): 西田豪，山口恭輔，坂本登
  • Journal Title: システム制御情報学会論文集 Volume: 26 Pages: 288-296
  • NAID: 130003388022
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 倒立振子に対する出力レギュレーション制御実験（中心多様体近似計算法による非線形制御） (2013)
  • Author(s): 鈴木秀俊，坂本登
  • Journal Title: 日本機械学会論文集（C編） Volume: 79 Pages: 2373-2382
  • NAID: 130003375112
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hamiltonian Representation of Magne- tohydrodynamics for Boundary Energy Controls : Topics in Magnetohydrodynamics (2012)
  • Author(s): G. Nishida and N. Sakamoto
  • Journal Title: Dr. Linjin Zheng (Ed.) Volume: (InTech) Pages: 167-188
• [Journal Article] 非線形最適制御による倒立振子の振り上げ安定化 (2012)
  • Author(s): 藤本理唯宇,坂本登
  • Journal Title: 計測自動制御学会論文集 Volume: 第48巻7号 Pages: 423-430
  • NAID: 10030930179
• [Journal Article] 非線形最適制御による倒立振子の振り上げ安定化 (2012)
  • Author(s): 藤本理唯宇，坂本登
  • Journal Title: 計測自動制御学会論文集 Volume: 48 Pages: 423-430
  • NAID: 10030930179
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hamiltonian Representation of Magnetohydrodynamics for Boundary Energy Controls (2012)
  • Author(s): G. Nishida, N. Sakamoto
  • Journal Title: Topics in Magnetohydrodynamics, InTech Volume: - Pages: 167-188
  • DOI: 10.5772/35389
  • ISBN: 9789535102113
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Nonlinear Luenberger observer design via invariant manifold computation (2014)
  • Author(s): N. Sakamoto, B. Rehak and K. Ueno
  • Organizer: IFAC World Congress
  • Place of Presentation: Cape Town
• [Presentation] 非線形最適サーボ系によるPIO抑制制御系の設計 (2013)
  • Author(s): 菊池芳光,山岸聡,坂本登,佐藤昌之
  • Organizer: 第51回飛行機シンポジウム
  • Place of Presentation: 高松
  • Year and Date: 2013-11-20
• [Presentation] 回転型柔軟倒立振子の振り上げ制御 (2013)
  • Author(s): 山口恭,坂本登
  • Organizer: 第56回自動制御連合講演会
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 2013-11-16
• [Presentation] D. Shiraki Design of partial optimal control for a nonlinear system and application to the attitude control of a control moment gyro (2013)
  • Author(s): K. Ishikawa, N. Sakamoto
  • Organizer: The SICE Annual Conference
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2013-09-17
• [Presentation] Lock-up slip control of torque converter by using optimal output regulation (2013)
  • Author(s): Y. Umemura, N. Sakamoto
  • Organizer: The SICE Annual Conference
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2013-09-15
• [Presentation] Nonlinear control implementation for PMSM (2013)
  • Author(s): Y. Umemura, N. Sakamoto
  • Organizer: The SICE Annual Conference
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2013-09-15
• [Presentation] A recent progress in the optimal control design under various constraints (2013)
  • Author(s): N. Sakamoto
  • Organizer: IFAC Conference on Manufacturing Modelling, Management
  • Place of Presentation: サンクトペテルブルク(and Control)
  • Year and Date: 2013-06-19
• [Presentation] MuPAL-αの空力特性推定 (2013)
  • Author(s): 石川和男,佐藤昌之,坂本登,成岡優
  • Organizer: 第44期日本航空宇宙学会年会講演会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2013-04-18
• [Presentation] 非線形システムの部分最適制御系設計とコントロールモーメントジャイロの姿勢制御への応用 (2013)
  • Author(s): 白木大介,坂本登,石川和男
  • Organizer: 第13回計測自動制御学会・制御部門大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] LPVシステムに対する最適出力レギュレーション問題の適用によるロックアップクラッチのスリップ回転速度制御 (2013)
  • Author(s): 梅村哲央,坂本登
  • Organizer: 第13回計測自動制御学会・制御部門大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 状態依存シルベスタ方程式を用いた非線形オブザーバの提案 (2013)
  • Author(s): 上野晃司,坂本登,鈴木雅康,小口俊樹
  • Organizer: 第13回計測自動制御学会・制御部門大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] A recent progress in the optimal control design under various constraints (2013)
  • Author(s): N. Sakamoto
  • Organizer: IFAC Conference on Manufacturing Modelling, Management, and Control
  • Place of Presentation: サンクトペテルブルグ
• [Presentation] Lock-up slip control of torque converter by using optimal output regulation (2013)
  • Author(s): Y. Umemura and N. Sakamoto
  • Organizer: SICE Annual Conference
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] Nonlinear control implementation for PMSM (2013)
  • Author(s): Y. Umemura and N. Sakamoto
  • Organizer: SICE Annual Conference
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] Design of partial optimal control for a nonlinear system and application to the attitude control of a control moment gyro (2013)
  • Author(s): K. Ishikawa, N. Sakamoto and D. Shiraki
  • Organizer: SICE Annual Conference
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] Energy estimation in numerical scheme for nonlinear partial differential equations (2012)
  • Author(s): K. Yamaguchi, G. Nishida, N. Sakamoto
  • Organizer: 4th IFAC Workshop on Lagrangian and Hamiltonian Methods for Non Linear Control
  • Place of Presentation: ベルティノーロ
  • Year and Date: 2012-08-29
• [Presentation] 線形最適制御によるを防止する飛行制御則設計 (2012)
  • Author(s): 山岸聡,坂本登,佐藤昌之
  • Organizer: 第12回計測自動制御学会・制御部門大会
  • Place of Presentation: 奈良
• [Presentation] 線形最適サーボに基づいた入力ノルム制約を含むシステムの制御系設計 (2012)
  • Author(s): 梅田大貴,梅村哲央,坂本登
  • Organizer: 第12回計測自動制御学会・制御部門大会
  • Place of Presentation: 奈良
• [Presentation] 非線形分布定数系の安定化制御 (2012)
  • Author(s): 山口恭輔,西田豪,坂本登
  • Organizer: 第12回計測自動制御学会・制御部門大会
  • Place of Presentation: 奈良
• [Presentation] ハミルトニアン密度で表現したエネルギーのフィードバックによる柔軟倒立振子の振り上げ制御 (2012)
  • Author(s): 山口恭輔,西田豪,坂本登
  • Organizer: 第55回自動制御連合講演会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] 非線形オブザーバを用いたパラメータ推定法によるカオスシステムのパラメータ推定実験 (2012)
  • Author(s): 上野晃司,坂本登,鈴木雅康,小口俊樹
  • Organizer: 第55回自動制御連合講演会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Energy estimation in numerical scheme for nonlinear partial differential equations (2012)
  • Author(s): K. Yamaguchi, G. Nishida, N. Sakamoto
  • Organizer: 4th IFAC Workshop on Lagrangian and Hamiltonian Methods for Non Linear Control
  • Place of Presentation: Italy
• [Presentation] Iterative methods to compute center and center-stable manifolds with application to the optimal output regulation problem (2011)
  • Author(s): N. Sakamoto, B. Rehak
  • Organizer: 48th IEEE Conference on Decision and Control
  • Year and Date: 2011-12-14
• [Presentation] 速度飽和によるPIOを防止する非線形最適制御法の検討 (2011)
  • Author(s): 山岸聡,湯浅佑斗,坂本登,佐藤昌之
  • Organizer: 第48回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋期大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2011-11-25
• [Presentation] 中心多様体理論を用いたパラメータ推定法のカオスシステムへの適用 (2011)
  • Author(s): 上野晃司,山岸聡,藤本理唯宇,坂本登
  • Organizer: 第54回自動制御連合講演会
  • Place of Presentation: 豊橋
  • Year and Date: 2011-11-20
• [Presentation] Optimal controller designs satisfying state constraints (2011)
  • Author(s): H. Umeda , Y. Maeyama, N. Sakamoto, Y. Umemura
  • Organizer: The SICE Annual Conference
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2011-09-15
• [Presentation] Nonlinear control of an aircraft in the presence of microburst windshear (2011)
  • Author(s): S. Yamagishi, N. Hasegawa, N. Sakamoto, M. Sato
  • Organizer: The SICE Annual Conference
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2011-09-15
• [Presentation] A new parameter estimation method via center manifold theory with application to unknownparameter estimation in a chaos system (2011)
  • Author(s): N. Sakamoto, R. Fujimoto, S. Yamagishi, B. Rehak
  • Organizer: Proc. the 5th International Scientific Conference on Physics and Control
  • Place of Presentation: レオン
  • Year and Date: 2011-09-07
• [Presentation] The stable manifold approach for optimal swing up and stabilization of an inverted pendulum with input saturation (2011)
  • Author(s): R. Fujimoto, N. Sakamoto
  • Organizer: IFAC World Congress
  • Place of Presentation: ミラノ
  • Year and Date: 2011-08-31
• [Presentation] 中心多様体理論とKazantzis状態推定器を用いたパラメータ推定法の検討 (2011)
  • Author(s): 山岸聡,藤本理唯宇,坂本登
  • Organizer: 第55回システム制御情報学会研究発表講演会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2011-05-19
• [Presentation] Iterative methods to compute center and center-stable manifolds with application to the optimal output regulation problem (2011)
  • Author(s): N. Sakamoto and B. Rehak
  • Organizer: 48th IEEE Conference on Decision and Control
  • Place of Presentation: Florida, USA
• [Presentation] 成岡優,空力パラメータ推定における最適入力の
  • Author(s): 石川和男,坂本登,佐藤昌之
• [Remarks] Sakamoto's Homepage
  • URL: http://jupiter.nuae.nagoya-u.ac.jp/Sakamoto/sakamoto.htm
• [Remarks]
  • URL: http://jupiter.nuae.nagoya-u.ac.jp/sakamoto/sakamoto.htm