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2012 Fiscal Year Annual Research Report

統計的アプローチを用いた非線形システムの学習制御

Research Project

Project/Area Number 21760327
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

藤本 健治  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10293903)

Project Period (FY) 2009-04-01 – 2013-03-31
Keywords確率システム / 統計的学習 / 確率最適制御
Research Abstract

本研究の目的は、システム工学における機械学習の枠組みと制御工学における学習制御の枠組みとを結びつけることにある。そのために、(i)これまでに得られている機械学習的手法である変分ベイズ推定法を状態空間モデルに適用し、(ii)ベイズ推定された統計的なシステムモデルを制御する手法、(iii)制御工学におけるムービングホライズン推定を拡張し、ベイズ推定された統計的なばらつきを持つシステムに対する推定手法を開発した。
上記(i)に関して、これまで変分ベイズ法を状態空間モデルに適用した結果では、事前分布と事後分布が正確には一致しておらず、学習を繰り返し行うことができなかった点を改善し、さらに座標変換に対して不変となるようにアルゴリズムの導出を行った。また従来法では推定できなかったパラメータの分散を直接推定できるアルゴリズムを開発した。
上記(ii)に関しては、モデルパラメータが確率分布で与えられるモデルに対する最適制御手法の開発を行った。さらにこの手法を用いて鉄鋼の実モデルに対して設計を行い、有効性の確認を行った。
さらに(iii)のテーマに関しては、制御対象が確率的なばらつきを有する場合でも、できるだけ誤差が少なくなる状態推定器の設計法を与えた。
上記(i)~(iii)の成果を合わせることで、確率的なばらつきを持つ系に対して、モデルの推定学習・内部状態の推定・フィードバック制御の一連の制御系の設計が行えることになる。今回の成果では、これらの統合にまでは至っていないが、申請当初のおおよその目的は達成できたと考えられる。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2013 2012

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] 時変の確率最適制御を用いた板厚制御におけるばらつき抑制2013

    • Author(s)
      藤本 健治, 渡邉 敏章, 橋本 芳宏, 西田 吉晴
    • Journal Title

      鉄と鋼

      Volume: Vol.99, No.1 Pages: 12-19

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optimal trajectory generation for linear systems based on double generating functions2013

    • Author(s)
      Z. Hao, K. Fujimoto and Y. Hayakawa
    • Journal Title

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      Volume: 6 Pages: in press

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Passivity based control of a class of Hamiltonian systems with nonholonomic constraints2012

    • Author(s)
      K. Fujimoto, S. Sakai and T. Sugie
    • Journal Title

      Automatica

      Volume: Vol.48 Pages: 3054-3063

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nonlinear receding horizon control of thickness and tension in tandem cold mil with a variable rolling speed2012

    • Author(s)
      K. Ozaki, T. Ohtsuka, K. Fujimoto, A. Kitamura and M. Nakayama
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 52 Pages: pp.87-95

    • DOI

      10.2355/isijinternational.52.87

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 変分ベイズ法に基づいた状態空間モデルのシステム同定2012

    • Author(s)
      藤本 健治・佐藤 彰記・福永 修一
    • Journal Title

      計測自動制御学会論文集

      Volume: 48 Pages: pp.102-108

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] On subspace balanced realization and model order reduction for nonlinear interconnected systems2012

    • Author(s)
      K. Fujimoto
    • Organizer
      IEEE Conference on Decision and Control
    • Place of Presentation
      The Grand Wailea Waldorf Astoria Resort (Maui, USA)
    • Year and Date
      20121210-20121213
  • [Presentation] Optimal trajectory generation for linear systems based on double generating functions2012

    • Author(s)
      Z. Hao and K. Fujimoto
    • Organizer
      IEEE Conference on Decision and Control
    • Place of Presentation
      The Grand Wailea Waldorf Astoria Resort (Maui, USA)
    • Year and Date
      20121210-20121213
  • [Presentation] Stability analysis of tacit learning based on environmental signal accumulation2012

    • Author(s)
      S. Shimoda, K. Fujimoto, T. Yamamoto, I. Maeda and H. Kimura
    • Organizer
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • Place of Presentation
      Hotel Tivoli Marina Vilamoura (Algarve, Portugal)
    • Year and Date
      20121007-20121012
  • [Presentation] Variance suppression for gauge control via stochastic optimal control2012

    • Author(s)
      T. Watanabe, K. Fujimoto, Y. Hashimoto and Y. Nishida
    • Organizer
      IFAC Workshop on Automation in the Mining, Mineral and Metal Industries
    • Place of Presentation
      Nagaragawa Convention Center (Gifu, Japan)
    • Year and Date
      20120910-20120912
  • [Presentation] Approximate solutions to the Hamilton-Jacobi Equations for generating functions with a quadratic cost function with respect to the input2012

    • Author(s)
      Z. Hao and K. Fujimoto
    • Organizer
      IFAC Workshop on Lagrangian and Hamiltonian Methods for Nonlinear Control
    • Place of Presentation
      University of Bologna (Bertinolo, Italy)
    • Year and Date
      20120829-20120831

URL: 

Published: 2014-07-24  

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