相互作用に伝送遅延を含む結合振動子群に生じる安定化現象の解析とその応用

• 研究課題/領域番号: 14J07041
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: ソフトコンピューティング
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 杉谷 栄規 大阪府立大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 2015年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 振動停止現象 / 結合振動子群 / 安定性 / ロバスト制御理論 / 伝送遅延 / 結合振動子 / 非線形 / 遅延結合

研究実績の概要

本研究の目的は，結合振動子群に発生する安定化現象の工学的応用を見据え，振動子群に所望の現象を発生させる相互作用の解析・設計である．研究員は，数ある安定化現象の中で，振動停止現象に着目し，この現象を発生させるための相互作用の設計をおこなってきた．前年度の研究において未解決の問題は以下の２点である．問題１「振動子間の相互作用に含まれる伝送遅延が，振動子の周期に比べ相対的に長い場合，振動停止現象を誘発できない」，問題２「全振動子間で伝送遅延が等しいという仮定の下でのみ研究をおこなってきた」．実システムでは，振動子間の物理的距離や信号の伝播速度により，伝送遅延が長くなる場合も想定されるため，問題１の解決は必要不可欠である．また，実システムにおいて，全ての振動子間で伝送遅延が等しいという状況は考えにくいため，問題２についても考慮する必要がある．
本年度は，上記に述べた問題１および２の解決を目的とし，研究を遂行した．
問題１の解決にあたっては，時変遅延結合に着目した．本結合方法が複雑なネットワーク構造でも有効であることを解析的に証明し，ロバスト制御理論を駆使することで，伝送遅延の長さに依存しない相互作用の設計手順の提案に成功した．
問題２の解決にあたっては，直積ネットワークに着目した．本ネットワークの性質を利用すれば，ネットワークを細分化して，解析が容易におこなえる．伝送遅延の異なりが，安定性にどのような影響を与えるのかを，数値的に検証した．

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamics of dc bus networks and their stabilization by decentralized delayed feedback (2015)
  • 著者名/発表者名: Keiji Konishi, Yoshiki Sugitani, Naoyuki Hara
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 91 号: 1 ページ: 012911-012911
  • DOI: 10.1103/physreve.91.012911
  • NAID: 120006719643
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Delay- and topology-independent design for inducing amplitude death on networks with time-varying delay connections (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugitani, K. Konishi, and N. Hara
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 92 号: 4 ページ: 042928-042928
  • DOI: 10.1103/physreve.92.042928
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of time-delayed connection parameters for inducing amplitude death in high-dimensional oscillator networks (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Sugitani, Keiji Konishi, and Naoyuki Hara
  • 雑誌名: Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science 巻: 24 号: 4 ページ: 043105-043105
  • DOI: 10.1063/1.4896318
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 遅延結合された直積ネットワーク発振器群に生じる振動停止現象の安定性解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉谷栄規, 小西啓治, 原尚之
  • 学会等名: 電子情報通信学会 非線形問題研究会
  • 発表場所: 京都産業大学（京都府京都市北区上賀茂本山）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Delay-independent design of delay-coupled Bernoulli maps for inducing chaotic synchronization (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugitani, K. Konishi, and N. Hara
  • 学会等名: International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: City university of Hong Kong, Kowloon Tong, Hong Kong, China
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会
• [学会発表] Overcoming the odd number property of amplitude death in ring networks with dynamic connection (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugitani, K. Konishi, and N. Hara
  • 学会等名: The 4th IFAC Conference on Analysis and Control of Chaotic Systems
  • 発表場所: 首都大学東京 南大沢キャンパス（東京都八王子市南大沢）
  • 年月日: 2015-08-26
  • 国際学会
• [学会発表] 大域的およびリング結合された動的結合発振器ネットワークにおける振動停止現象の奇数制約解消 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉谷栄規, 小西啓治, 原尚之
  • 学会等名: 電子情報通信学会 非線形問題研究会
  • 発表場所: 燕三条地場産業振興センター
  • 年月日: 2014-11-06 – 2014-11-07
• [学会発表] Overcoming the odd number property of amplitude death by an unstable dynamic connection (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Sugitani, Keiji Konishi, and Naoyuki Hara
  • 学会等名: International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: Luzern, Switzerland
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-18
• [学会発表] 不安定な動的結合による振動停止現象の奇数制約解消 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉谷栄規, 小西啓治, 原尚之
  • 学会等名: 電子情報通信学会 非線形問題研究会
  • 発表場所: 函館市中央図書館
  • 年月日: 2014-07-21 – 2014-07-22
• [学会発表] Amplitude death in oscillators network with a fast time-varying network topology (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Sugitani, Keiji Konishi, and Naoyuki Hara
  • 学会等名: Nonlinear Dynamics of Electronic Systems
  • 発表場所: Albena, Bulgaria
  • 年月日: 2014-07-04 – 2014-07-06
• [学会発表] ネットワーク構造が高速で変化する遅延結合発振器群に生じる振動停止現象 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉谷栄規, 小西啓治, 原尚之
  • 学会等名: 電子情報通信学会 非線形問題研究会
  • 発表場所: ビッグハード出雲
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-27
• [備考] 電気システム制御研究グループ
  • URL: http://www.eis.osakafu-u.ac.jp/~ecs/