2021 Fiscal Year Research-status Report
Analysis of bounding flight in birds by dynamic sparse modeling and its application to drones
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20K21008
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
永原 正章 北九州市立大学, 環境技術研究所, 教授 (90362582)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 和也 佐賀大学, 理工学部, 教授 (30284607)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | ドローン / 波状飛行 / スパース制御 / 最適制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鳥類の波状飛行をスパース最適制御の枠組みで分析するために，スパース最適制御の性質について数理的に分析した．特に，非線形制御対象に対するスパース最適制御の必要条件の導出を行い，数値計算方法を確立した．必要条件については，経路の途中に制約がある最適制御問題についての最新の研究成果を参考にスパース最適制御に拡張する方法を開発した．また得られた必要条件から２点境界値問題を導出し，それを解くための数値計算手法を導出した．具体的には，Robbins-Monroアルゴリズムを応用した確率的手法により初期推定値を求め，さらにニュートン法により，数値解の精密化を図る手法を提案した．これらの手法は，論文としてまとめられ，Optimal Control, Applications and Methods誌およびIEEE Control Systems Letters誌にて発表された．
さらに，波状飛行をマルチドローンの合意制御に応用した．小型ドローン４機を用いて実験を行いて，間欠的なスパース分散協調制御により合意が達成されることを検証した．本手法は，国際会議IEEE ICMA2021および学術誌International Journal of Mechatronics and Automationにて発表され，特に国際会議IEEE ICMA2021ではBest Paper Award in Automationを受賞した．
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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
波状飛行の解析を視野に入れた非線形制御系に対するスパース最適制御の取り組みについては，順調に論文も執筆し，成果が出ている．ドローンの実験については，マルチドローンを用いたスパース分散最適制御の枠組みでの実験も成功し，国際会議および学術誌で発表した．
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| Strategy for Future Research Activity |
理論的な考察，特に非線形制御系に対する最適制御の解析，およびその数値計算法の開発については，さらに検討を推し進め，波状飛行の解析を行う予定である．ドローンを用いた実験についてさらに研究を推進するために，佐賀大学の佐藤和也教授の協力のもと研究を進めていく予定である．
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| Causes of Carryover |
予定していた国際会議での発表がオンラインとなり，あらためて研究成果の発表を2022年度開催の国際会議にて行うため．
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Research Products
(25 results)
