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2022 Fiscal Year Research-status Report

大規模ネットワークの理解・操作をデータから実現するマルチレート/マルチループ制御

Research Project

Project/Area Number 22K04158
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

佐藤 孝雄  兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (00347527)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川口 夏樹  兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (90824392)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2026-03-31
Keywordsマルチレート / データ駆動 / 最適化
Outline of Annual Research Achievements

データから大規模ネットワーク全体を直接理解・制御するトップダウン型の手段となるデータ科学の基礎研究として,周期が異なる複数の制御ループが相互接続されたマルチレート/マルチループ系に対する研究を行った.このような複雑な系に対しては,個々の構成要素の理解に基づいて集合全体を理解して設計するモデルベース手法はその手間と費用がかかるばかりではなく,それらを統一的に扱うことは困難であった.そこで,本研究では,制御データから直接解析・設計が行えるデータ駆動型制御手法によるアプローチについて検討した.しかしながら,従来はマルチレート/マルチループ系に対する有用なデータ駆動設計法は提案されていなかったため,新たにその設計方法について検討を行っている.また,個別の対象の振る舞いだけでなくそれを取り囲む全体の振る舞いを捉えるためには,可能であれば構成する各要素を専門的に研究した上でそれらの結果を統合的に検討する必要がある.しかし,全ての要素を網羅した研究を少数の研究者のみで達成するのは現実的には困難となる.そこで,対象の振る舞いを抽象化し一般化することが可能な制御工学を利用することで分野の違いを意識することなく扱う方法についても検討した.この結果,多種多様な要素が互いに結びついたマルチレート/マルチループL系として表せる大規模ネットワーク全体をデータによって理解・制御することを工学的に解決することが可能になると考えられる.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

従来より提案されていたデータ駆動設計法を網羅的に検討した結果,設計する際に満たすべき制約が異なることが分かった.設計方法により異なるが,制御器の逆システムが必要な場合や,制御ループ毎にそれぞれ事前実験が必要な場合がある.逆システムを利用する場合,非最小位相系では利用することが出来ない.また,制御ループ毎に事前実験を行う場合は手間が非常にかかる.そこで,逆システムを必要とせず複数ループを有する系に対し事前実験は一回で済む設計方法を検討し,その基礎理論を構築するに至っている.

Strategy for Future Research Activity

今後は,構築した基礎理論を元に,マルチループ/マルチレート系に対するデータ駆動設計方法を確立する予定である.また,確立した理論の有効性を示す数値シミュレーションを行うと共に,実機実験による検証を進める予定である.

Causes of Carryover

差額は次年度の備品や消耗品等として利用予定である.

  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022 Other

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

  • [Int'l Joint Research] University of Costa Rica(コスタリカ)

    • Country Name
      COSTA RICA
    • Counterpart Institution
      University of Costa Rica
  • [Journal Article] Suppress of effects in steady state of disturbance and parameter deviations of generalised minimum variance control2023

    • Author(s)
      Inoue Akira、Sato Takao、Yanou Akira、Henmi Tomohiro
    • Journal Title

      International Journal of Advanced Mechatronic Systems

      Volume: 10 Pages: 41~48

    • DOI

      10.1504/IJAMECHS.2023.10051821

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Design of the Thrust Vector Norm Minimization Control System for a 1-DoF Twin-Rotor Drone Model Using Adaptive Allocator2023

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

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 143 Pages: 242~249

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.143.242

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Data-driven control for multi-rate multi-input/single-output systems2022

    • Author(s)
      Sato T.、Sakai Y.、Kawaguchi N.、Inoue A.
    • Journal Title

      ISA Transactions

      Volume: 126 Pages: 254~262

    • DOI

      10.1016/j.isatra.2021.07.035

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Data-driven Control of Temporally and Spatially Redundant Systems2022

    • Author(s)
      Sato Takao、Sakai Yuta、Kawaguchi Natsuki
    • Journal Title

      IFAC-PapersOnLine

      Volume: 55 Pages: 616~620

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2022.07.380

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Data‐driven dual‐rate cascade control and application to pitch angle control of UAV2022

    • Author(s)
      Sakai Yuta、Kawaguchi Natsuki、Sato Takao、Arrieta Orlando
    • Journal Title

      Asian Journal of Control

      Volume: 25 Pages: 54~65

    • DOI

      10.1002/asjc.2835

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] On Data-driven Control Design of Plants with Temporal Redundancy: a Comparative View2022

    • Author(s)
      Saeri Suda, Yuta Sakai, Natsuki Kawaguchi and Takao Sato
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A study of input norm reduction in the null-space compensation control system using intermittent auxiliary signal2022

    • Author(s)
      Natsuki Kawaguchi, Nozomu Araki, Takao Sato and Masaharu Kuroda
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Design of Dual-rate Consensus Control for Multi-agent Systems2022

    • Author(s)
      Takaya Tanaka, Natsuki Kawaguchi and Takao Sato
    • Organizer
      16th International Conference on Innovative Computing, Information and Control (ICICIC2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dual-rate Data-driven Design in the Time Domain2022

    • Author(s)
      Takao Sato and Natsuki Kawaguchi
    • Organizer
      2022 International Conference on Advanced Mechatronic Systems (ICAMechS)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Consensus Control for Dual-rate Multi-agent Systems2022

    • Author(s)
      Takaya Tanaka, Natsuki Kawaguchi and Takao Sato
    • Organizer
      International Conference on Artificial Life and Robotics (ICAROB2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks]

    • URL

      https://www.eng.u-hyogo.ac.jp/outline/faculty/tsato/index_en.html

URL: 

Published: 2023-12-25  

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