Optimal boundary control design method based on numerical solutions for nonlinear distributed parameter systems

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K04213
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21040:Control and system engineering-related
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: NISHIDA Gou 日本大学, 工学部, 准教授 (80435669)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂本 登 南山大学, 理工学部, 教授 (00283416)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 非線形制御 / 分布定数系 / 最適制御 / 数値計算法

Outline of Final Research Achievements

This research proposed an optimal boundary control method based on numerical solutions for nonlinear distributed parameter systems. The method can use the non-linearity as an effective way to improve control performances without analytical solutions of the system. Firstly, we proposed the method for deriving a numerical control model from time responses by using dynamic mode decomposition, and the method of application of stable manifold method to the model. Secondly, we obtain facts on boundary controls from the Stokes-Dirac structure that gives the quivalent transformation between domain variations and boundary variations.

Free Research Field

制御工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は，あらゆる制御対象が本来有する性質を有効利用するものであり，注目する指標に対して最適な動作を行うよう設計できるため，制御システムに対して，エネルギー効率向上，環境汚染の低減などを考えつつ制御性能を最大化することが可能となる．また，時系列データから制御を行う仕組みは，各種のセンサーから得られる測定情報と，特に，映像や音声データの様なデータ量の大きい情報を用いた処理，例えば，自動走行システムの高精度化，人工知能による高効率・高速処理などへの応用が考えられる．