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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Self-diagnosing performance-guaranteed control systems: redundancy-based design and verification

Research Project

Project/Area Number 16K06425
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

佐藤 孝雄  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (00347527)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Keywords二重レート / 冗長設計 / データ駆動
Outline of Annual Research Achievements

本研究においては制御対象となるシステムの数理的冗長性に基づいて制御系設計を行った。制御対象の出力や制御入力の更新周期が異なる二重レート系の構築方法を導き、制御性能とは独立に制御入力を設計する方法について検討した。ここで検討した二重レート系では、出力のサンプリング間隔が入力の更新間隔よりも長い系としている。これは、ネットワーク制御などにおいて、手元の計算機の計算速度に比べ、ネットワークを経由した外部との通信速度が遅い場合に対応している。このような二重レート系は入力を時間的に分割して仮想的に入力を追加することが可能なため、新たな装置を追加することなく、システムを制御しながらその性能とは独立に異なる目的のための操作を実行することが可能となる。本研究では計算機側で把握可能なデータを制御性能とし、制御性能を劣化させることなく連続時間の制御性能を診断しながらその性能を向上させることを目的として設計した。また、その冗長性を利用して制御性能とは独立に安定余裕を改善する方法についても検討した。その結果、制御性能を劣化させることなくロバスト性を向上させることができるようになるため、予期しない事故に対して対応可能な制御系が設計できるようになった。さらに、二重レート系において入出力データのみから制御系を設計する方法についても検討した。この提案する方法を回転系に適用し、その実験結果から二重レート系においてもデータ駆動設計は有効であることを確認している。

  • Research Products

    (33 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 16 results,  Open Access: 5 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results)

  • [Int'l Joint Research] universitat autonoma de barcelona(スペイン)

    • Country Name
      SPAIN
    • Counterpart Institution
      universitat autonoma de barcelona
  • [Journal Article] Trajectory Generation of a Mobile Robot using Mixed Integer Programming with Velocity as a Constraint2020

    • Author(s)
      Kobayashi Koki、Sato Takao、Araki Nozomu、Konishi Yasuo
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 140 Pages: 334~335

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.140.334

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of a Data-driven Dual-rate Cascade Control System2019

    • Author(s)
      Ito Sho、Sato Takao、Araki Nozomu、Konishi Yasuo
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 139 Pages: 409~413

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.409

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Data-driven Control for Output-multiple Dual-rate Systems2019

    • Author(s)
      Sato Takao、Kusakabe Takuma、Kawaguchi Natsuki、Araki Nozomu、Konishi Yasuo
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 139 Pages: 484~485

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.484

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On Consensus in Multi-agent Systems with Quantized Signal Communication2019

    • Author(s)
      Furusaka Takumi、Sato Takao、Araki Nozomu、Konishi Yasuo
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 139 Pages: 300~304

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.300

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An Adaptive Allocator Design for An Input Redundant System with Two Input Channels2019

    • Author(s)
      Kawaguchi Natsuki、Sato Takao、Araki Nozomu、Kuroda Masaharu、Asami Toshihiko
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 139 Pages: 323~329

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.323

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of a Multi-rate Control System Using Null-Space in State-space Representation2019

    • Author(s)
      Yasui Ryota、Kawaguchi Natsuki、Sato Takao、Araki Nozomu、Konishi Yasuo
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 139 Pages: 287~292

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.287

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Steady-state Compensation on SAC and Its Application to a Rotation Control System2019

    • Author(s)
      Fujita Kenta、Kawaguchi Natsuki、Sato Takao、Takagi Taro、Mizumoto Ikuro
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 139 Pages: 330~333

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.330

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Performance Improve Method for Backward Path-Tracking Control of an Articulated Vehicle and its Implementation Using FastSLAM2019

    • Author(s)
      Fujimoto Mamiko、Nawa Satoru、Kawaguchi Natsuki、Araki Nozomu、Sato Takao、Konishi Yasuo
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 139 Pages: 305~312

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.305

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Extension of Dual-rate Control System Independent of Discrete-time Reference/disturbance Response2019

    • Author(s)
      Ueda Yuya、Sato Takao、Araki Nozomu、Konishi Yasuo
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 139 Pages: 318~322

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.318

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantitative Evaluation in Discrete-time Domain and Improvement in Intersample Response on Multirate Optimal Control2019

    • Author(s)
      Sato Takao、Kawaguchi Natsuki、Araki Nozomu、Konishi Yasuo
    • Journal Title

      Journal of Robotics, Networking and Artificial Life

      Volume: 5 Pages: 273~273

    • DOI

      10.2991/jrnal.k.190220.015

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Optimal Robust PID Control for First- and Second-Order Plus Dead-Time Processes2019

    • Author(s)
      Sato Takao、Hayashi Itaru、Horibe Yohei、Vilanova Ramon、Konishi Yasuo
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 9 Pages: 1934~1934

    • DOI

      10.3390/app9091934

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Design of a multi-rate control system in state-space representation using input redundancy2019

    • Author(s)
      YASUI Ryota、KAWAGUCHI Natsuki、SATO Takao、ARAKI Nozomu、KONISHI Yasuo
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 85 Pages: p18-00400

    • DOI

      10.1299/transjsme.18-00400

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Extension of the Dual-rate Control System Independent of the Discrete-time Output Response2019

    • Author(s)
      Sato Takao、Kawaguchi Natsuki、Araki Nozomu、Konishi Yasuo
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 139 Pages: 889~890

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.889

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discrete-Time First-Order Plus Dead-Time Model-Reference Trade-off PID Control Design2019

    • Author(s)
      Kurokawa Ryo、Sato Takao、Vilanova Ramon、Konishi Yasuo
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 9 Pages: 3220~3220

    • DOI

      10.3390/app9163220

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dual‐rate control system extension using the null space of a closed‐loop system2019

    • Author(s)
      Yasui Ryota、Kawaguchi Natsuki、Sato Takao、Araki Nozomu、Konishi Yasuo
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      Volume: 15 Pages: 135~139

    • DOI

      10.1002/tee.23035

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Neural network based construction of inverse kinematics model For serial redundant manipulators2019

    • Author(s)
      Hideaki Takatani, Nozomu Araki, Takao Sato, Yasuo Konishi
    • Journal Title

      Artificial Life and Robotics

      Volume: 24 Pages: 483-493

    • DOI

      10.1007/s10015-019-00552-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Objective Evaluation of the Educational Effects on the Feedforward, Feedback, and PID Control2020

    • Author(s)
      Yugo Tokura, Takao Sato, Ryota Yasui, Natsuki Kawaguchi, Nozomu Araki and Yasuo Konishi
    • Organizer
      International Conference on Artificial Life and Robotics (ICAROB2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 制御実験の評価結果に関する一考察2020

    • Author(s)
      都倉佑悟, 保井良太, 佐藤孝雄, 川口夏樹, 荒木 望, 小西康夫
    • Organizer
      電気学会研究会資料 制御研究会
  • [Presentation] 2入力冗長適応制御系における制御入力の一設計2020

    • Author(s)
      川口夏樹, 佐藤孝雄, 荒木 望, 黒田雅治
    • Organizer
      計測自動制御学会 第7回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • [Presentation] Steady-state Design of Dual-rate Control Using the Input Redundancy2019

    • Author(s)
      Takao Sato, Ryota Yasui, Natsuki Kawaguchi, Nozomu Araki and Yasuo Konishi
    • Organizer
      14th International Conference on Innovative Computing, Information and Control (ICICIC2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Multi-agent System with Dual-rate Control and a Quantized-value Communication Constraint2019

    • Author(s)
      Takumi Furusaka, Natsuki Kawaguchi, Takao Sato, Nozomu Araki and Yasuo Konishi
    • Organizer
      24th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ripple-free Dual-rate PD Control Using Null-space2019

    • Author(s)
      Takao Sato, Natsuki Kawaguchi, Nozomu Araki, Yasuo Konishi
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Design of Model Predictive Control of Multivariable Time-delay Plants Using Interactor Matrix2019

    • Author(s)
      Akira Inoue, Mingcong Deng, Takao Sato, Akira Yanou and Tomohiro Henmi
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Proportional-Derivative Controller Based Gradient Descent Method for Parameter Optimization of Machine Learning2019

    • Author(s)
      Nozomu Araki, Hideaki Takatani, Takao Sato and Yasuo Konishi
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 定量フィーダの二重レート制御2019

    • Author(s)
      上田裕也, 佐藤孝雄, 荒木 望, 小西康夫
    • Organizer
      第63回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI'19)
  • [Presentation] 開ループ系の零空間を用いた二重レートPID制御系設計2019

    • Author(s)
      保井良太, 川口夏樹, 佐藤孝雄, 荒木 望, 小西康夫
    • Organizer
      電気学会研究会資料 制御研究会
  • [Presentation] 冗長支持除振台におけるアクティブ故障診断法の検討2019

    • Author(s)
      川口夏樹, 荒木望, 佐藤孝雄, 黒田雅治, 浅見敏彦
    • Organizer
      電気学会研究会資料, 制御研究会
  • [Presentation] 制御実験前後の評価について2019

    • Author(s)
      都倉佑悟, 保井良太, 佐藤孝雄, 川口夏樹, 荒木 望, 小西康夫
    • Organizer
      電気学会 電子・情報・システム部門大会
  • [Presentation] 把持質量に不確かさを持つ動的マニピュレータの軌道設計2019

    • Author(s)
      高谷秀明, 荒木 望, 佐藤孝雄, 小西康夫
    • Organizer
      2019年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [Presentation] FastSLAMによる2リンクマニピュレータのリンク長誤差推定2019

    • Author(s)
      藤本真巳子, 荒木 望, 佐藤孝雄, 小西康夫
    • Organizer
      2019年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [Presentation] 遺伝的アルゴリズムを用いたリファレンスガバナによる入力制限付きシステムの応答性改善2019

    • Author(s)
      都倉佑悟, 荒木 望, 佐藤孝雄, 小西康夫
    • Organizer
      2019年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [Presentation] 一次・二次遅れ+むだ時間系に対する最適ロバストPID制御2019

    • Author(s)
      佐藤孝雄, Ramon Vilanova, 堀部洋平, 小西康夫
    • Organizer
      第62回自動制御連合講演会

URL: 

Published: 2021-01-27  

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