| Project/Area Number |
23KJ1968
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 21040:Control and system engineering-related
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
手塚 一成 東京理科大学, 創域理工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | 制御理論 / 非線形制御理論 / ヒューマンアシスト制御 / 制御バリア関数 / 電動車いす |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、制御バリア関数を用いた入力制約付きシステムのためのヒューマンアシスト制御法の理論構築を行う。自動ブレーキ装置のような人間の操作や乗員を前提としたアシスト制御を対象とし、入力制約を満たした上で、突然の介入を防ぐ連続性や最小限の介入による安全性の保障といった特長を有するアシスト入力を提案する。補助事業期間は、固定障害物との衝突回避問題から始め、移動障害物、及び衝突被害軽減問題の順に理論構築していく。提案法の有効性は、電動車いす及び自動車を用いた実機実験により検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、固定障害物との衝突回避問題といった時不変の状態制約問題を主に扱い研究を進めた。理論的な研究成果として、１入力システムに対しては、連続性を保証したうえで、入力制約と状態制約を同時に満たすことができるヒューマンアシスト制御入力を設計できることを明らかにした。また、次年度の予備研究として、入力制約が無い場合において、時変の状態制約を満たすことのできるヒューマンアシスト制御法を提案した。
実験的な研究成果として、人間が操作するシステムのような非自律システムの安全性を保証できる厳密零化制御バリア関数を用いたヒューマンアシスト制御法の有効性を、電動車いすを用いた実機実験を通して明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は時不変の状態制約問題を扱う計画であったため、この問題に対し、理論面及び実験面双方においておおむね順調に進展していると考えている。ただし、本来、多入力システムを対象とした安全アシスト制御法の理論構築を本年度中までに達成する予定であったため、若干の遅れが生じている。一方で、来年度に向けた時変の状態制約問題に対する安全アシスト制御法の予備研究が進んでいるため、おおむね順調であるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度、制御対象を1入力システムに限定したのは、多入力システムを扱う場合、最小限の介入により安全性を保証する入力を導出するための最適化問題を解くと、その最適解の連続性が一般に保証されないためである。この問題に対し、予備研究により、入力制約内部から近似最適解を探索する部分内点法を用いることで連続なアシスト入力が設計できることが明らかになってきた。よって、次年度は、この手法に関する理論構築を完遂し、多入力システムの状態制約問題にも耐えうるヒューマンアシスト制御法を確立する。また、時変の状態制約問題に対し、入力制約と状態制約を同時に満たすことができるヒューマンアシスト制御法を確立する。提案法の有効性は、コンピュータシミュレーションのみならず、自動車を用いた実機実験を通して明らかにする。
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