2016 Fiscal Year Annual Research Report
実時間最適化と代数的手法による複雑システム制御の展開と多分野応用
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15H02257
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大塚 敏之 京都大学, 情報学研究科, 教授 (40272174)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
湯野 剛史 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (10756232)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 制御工学 / 非線形システム / 最適制御 / 最適化 / 代数学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，非線形最適制御の実時間数値解法と代数的解法の発展と融合，応用を目指している．平成２８年度には，グレブナー基底や消去イデアルなど代数的手法を用いた非線形最適制御問題の解法を，終端拘束条件がある場合に拡張した．これは，線形システムの終端拘束条件付き最適制御問題に対する解法の自然な拡張になっている．特に，各時刻で一定時間未来までの応答を最適化してフィードバック制御を行うモデル予測制御では，終端拘束条件を課すことで閉ループ系の漸近安定性を保証できる場合があるので，得られた成果は，非線形システムのフィードバック制御において有用である．また，逆最適性に基づく制御系設計を融合させる試みも行った．さらに，実時間数値解法に関しては，並列計算に適した新しいアルゴリズムの検討を進めた．これは，非線形最適制御問題に固有の構造を利用してニュートン法に近似を導入し並列化するアプローチであり，いくつか具体的な近似方法を検討し，数値例に適用したり収束特性の解析を試みたりした．そのほか，ドローンの追従回避制御やロータ停止時の制御，ヒューマノイドロボットの壁面登攀制御，浮体式洋上風力発電施設のブレードピッチ角制御，船舶の可変ピッチプロペラ制御などの実応用にも取組み，さまざまな拘束条件や制御目的を考慮した複雑なシステムの制御が最適制御問題として定式化でき，実時間最適化によって従来手法よりも優れた制御性能が達成できることを示した．
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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
実時間数値解法については並列計算に適した新しい着想を得ることができ，有効性も期待できる．複雑な実問題への応用に関しても，制御性能や計算時間ともに良好な結果が得られている．代数的解法についても順調に拡張できている．
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| Strategy for Future Research Activity |
並列計算を活用した実時間数値解法の開発と応用，代数的解法の拡張をさらに推進していく．数値解法と代数的解法との融合についても，引き続き検討していく．
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[Journal Article] Energy Savings for Ship Propulsion in Waves based on Real-Time Optimal Control of Propeller Pitch and Electric Propulsion2017
Author(s)
Makino, H., Umeda, N., Ohtsuka, T., Ikejima, S., Sekiguchi, H., Taniszawa, K., Suzuki, J., and Fukazawa, M.
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Journal Title
Journal of Marine Science and Technology
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Book] 倒立振子で学ぶ制御工学2017
Author(s)
川田昌克 編著, 東俊一, 市原裕之, 浦久保孝光, 大塚敏之, 甲斐健也, 國松禎明, 澤田賢治, 永原正章, 南裕樹 共著
Total Pages
240ページ
Publisher
森北出版
ISBN
978-4-627-79221-0
