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2014 Fiscal Year Annual Research Report

確率解析と統計力学に基づく非線形確率最適制御の新しい解法と学習への応用

Research Project

Project/Area Number 24760338
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

佐藤 訓志  広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60533643)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords非線形制御 / 確率制御 / 最適制御
Outline of Annual Research Achievements

最終年度は,前年度から引き続き「提案手法のモデルフリー学習制御への拡張」と「提案手法の実機検証.特に歩行ロボットを用いた最適歩行軌道生成問題への適用」に取り組んだ.一つ目の目標に対しては,前年度までに構築した反復型経路積分法を基に,モデルを用いない最適制御問題の学習的解法を提案した.提案手法は,確定非線形最適制御問題に対する確率的な学習による解法を与える.二つ目の目標に対しては,前年度までに構築した単体のシリアルサーボモータのトルク制御システムを,歩行ロボットを想定した複数個のモータに拡張した.しかし,学習途中の転倒の頻発が原因で歩行ロボットに対する学習は達成できなかったため,同システムを用いて別途ロボットマニピュレータを製作し,転倒の影響を排除して実機試験を行うこととした.このシステムに対しては,学習の効果を確認することができ,目標軌道へ追従する入力トルクを獲得した.

研究期間全体の成果として,まず確率解析と統計力学に基づく非線形確率最適制御問題の反復解法を構築し,真の解に収束するための条件を明らかにした.提案手法により,これまで十分な解法がなかった非線形確率最適制御問題に対して最適フィードバック入力を得ることが可能となった.二つ目に,この方法を利用して確定非線形最適制御問題の確率的な学習による解法を提案した.本手法により,試行実験の反復を行いながら,人工的に加えたノイズの共分散を零としていく極限において,確定最適制御問題の最適フィードバック入力の近似解が得られる.真の解に収束するためのノイズの共分散の収束速度に関する条件は本研究期間内では得られなかったため,理論的な課題はまだ残るが,ロボットマニピュレータを用いた実験においては有効性が確認できた.三つ目に,トルク制御可能なシリアルサーボモータを用いてロボットマニピュレータを作成し,提案手法の効果を実機検証により確認した.

  • Research Products

    (20 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (16 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Bounded stability of nonlinear stochastic systems2015

    • Author(s)
      S. Satoh and M. Saeki
    • Journal Title

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      Volume: 8 Pages: 181-187

    • DOI

      http://doi.org/10.9746/jcmsi.8.181

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 視覚運動オブザーバの確率的推定性能解析2014

    • Author(s)
      山内淳矢・佐藤訓志・畑中健志・藤田政之
    • Journal Title

      システム制御情報学会論文誌

      Volume: 27 Pages: 443-451

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Stochastic performance analysis of visual motion observer and experimental verifications2015

    • Author(s)
      J. Yamauchi, S. Nakano, S. Satoh, T. Hatanaka and M. Fujita
    • Organizer
      Asian Control Conference
    • Place of Presentation
      Sabah, Malaysia
    • Year and Date
      2015-05-31 – 2015-06-03
  • [Presentation] A parameter space design method using simulation2015

    • Author(s)
      M. Saeki, Y. Kurosaka, N. Wada and S. Satoh
    • Organizer
      Asian Control Conference
    • Place of Presentation
      Sabah, Malaysia
    • Year and Date
      2015-05-31 – 2015-06-03
  • [Presentation] 経路積分解析を用いた非線形確率最適制御問題の解法2015

    • Author(s)
      佐藤訓志
    • Organizer
      計測自動制御学会 制御部門マルチシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-04 – 2015-03-07
    • Invited
  • [Presentation] A unified approach to nonlinear stochastic control based on path integral analysis2015

    • Author(s)
      S. Satoh and M. Saeki
    • Organizer
      SICE International Symposium on Control Systems
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2015-03-04 – 2015-03-07
  • [Presentation] Data-driven online unfalsified control by using analytic center2014

    • Author(s)
      M. Saeki, K. Kondo, N. Wada and S. Satoh
    • Organizer
      IEEE Conference on Decision and Control
    • Place of Presentation
      Los Angeles, USA
    • Year and Date
      2014-12-15 – 2014-12-17
  • [Presentation] ポアンカレ写像に基づく受動走行ロボットの安定性解析と学習による軌道最適化2014

    • Author(s)
      佐藤訓志・松下亮・佐伯正美
    • Organizer
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-12-15 – 2014-12-17
  • [Presentation] 小型直流モータの非線形性を考慮したモデル化2014

    • Author(s)
      吉田一貴・佐藤訓志・佐伯正美
    • Organizer
      計測自動制御学会中国支部学術講演会
    • Place of Presentation
      広島
    • Year and Date
      2014-11-29 – 2014-11-29
  • [Presentation] 経路積分法に基づく不整地における二足歩行ロボットの最適軌道生成2014

    • Author(s)
      上池斗雲・佐藤訓志・佐伯正美
    • Organizer
      計測自動制御学会中国支部学術講演会
    • Place of Presentation
      広島
    • Year and Date
      2014-11-29 – 2014-11-29
  • [Presentation] 最大感度制約を用いた非線形補償器のデータ駆動設計2014

    • Author(s)
      佐藤健一郎・佐伯正美・和田信敬・佐藤訓志
    • Organizer
      計測自動制御学会中国支部学術講演会
    • Place of Presentation
      広島
    • Year and Date
      2014-11-29 – 2014-11-29
  • [Presentation] 不感帯要素を含むシステムに対する大域的安定条件2014

    • Author(s)
      楠田裕希・佐伯正美・和田信敬・佐藤訓志
    • Organizer
      計測自動制御学会中国支部学術講演会
    • Place of Presentation
      広島
    • Year and Date
      2014-11-29 – 2014-11-29
  • [Presentation] パラメータ空間設計法によるSPANフィルタの設計2014

    • Author(s)
      黒坂友亮・佐伯正美・和田信敬・佐藤訓志
    • Organizer
      自動制御連合講演会
    • Place of Presentation
      群馬
    • Year and Date
      2014-11-10 – 2014-11-12
  • [Presentation] 確率ポート・ハミルトン系に対するSISS補償器の一設計法2014

    • Author(s)
      佐藤訓志・佐伯正美
    • Organizer
      自動制御連合講演会
    • Place of Presentation
      群馬
    • Year and Date
      2014-11-10 – 2014-11-12
  • [Presentation] 経路積分解析を用いた非線形確率最適制御について2014

    • Author(s)
      佐藤訓志・佐伯正美
    • Organizer
      自動制御連合講演会
    • Place of Presentation
      群馬
    • Year and Date
      2014-11-10 – 2014-11-12
  • [Presentation] 重心-ZMP倒立振子モデルの重心安定化におけるモデル予測制御の適用2014

    • Author(s)
      荒木洋平・佐藤訓志・和田信敬・佐伯正美
    • Organizer
      日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2014-09-04 – 2014-09-06
  • [Presentation] 経路積分解析に基づく非線形確率最適制御の一解法2014

    • Author(s)
      佐藤訓志・佐伯正美
    • Organizer
      日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2014-09-04 – 2014-09-06
  • [Presentation] マルコフ時刻を伴う確率最適制御の経路積分法に基づく解法2014

    • Author(s)
      佐藤訓志・佐伯正美
    • Organizer
      システム制御情報学会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2014-05-21 – 2015-05-23
  • [Remarks] 佐藤 訓志

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/satoh/index_ja.html

  • [Remarks] Satoshi Satoh

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/satoh/index.html

URL: 

Published: 2016-06-01  

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