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実時間非線形最適制御による自動操船システムの高性能化

研究課題

研究課題/領域番号 15K06617
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 船舶海洋工学
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

水野 直樹  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30135404)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード自動操船 / 最適制御 / 非線形制御 / 着桟操船 / 実時間制御 / 船舶制御 / 遺伝アルゴリズム / ニューラルネットワーク / 遺伝的アルゴリズム / スライディングモード制御 / 適応制御
研究成果の概要

この研究では,従来,経験豊かな船長によって行われてきた船舶の自動操船の高性能化に取り組み,自動操船に適した「実時間非線形最適制御手法」と呼ばれる新しい,いくつかの手法を開発した.
開発した手法は,それぞれ特徴を持ち,自動操船の要求に応じて,最も適したものを使うことが出来るとともに,提案手法の有効性をすべて,実験によって確認した.
さらに,開発した手法は,コンピュータソフトウェアとして船舶の自動操船装置に組み込むことで,既存の船舶の性能を向上させることができる.

研究成果の学術的意義や社会的意義

船舶の運航はこれまで長年の経験を積んだ船員により行われてきた.しかし,先進国での人件費の高騰や船員志願者の不足,また効率的運用や省力化の観点から,操船の自動化が望まれている.
操船の中でも着桟操船は船舶の運航上,最も難しい操船であるとされている.それは,着桟操船では船速を落としながら桟橋に向かうため,減速に伴って操舵性が著しく低下し,かつ外乱の影響を大きく受けるようになるため高度な操船技術が要求されるためである.
本研究では,着桟操船を主な対象として,実用化可能な新しい操船手法を開発し,最終的に実験によってその有効性を確認している点で,今後の人手不足や操船の高性能化への要求に応えるものである.

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] A New Solving Method for Non-Linear Optimal Control Problem and Its Application to Automatic Berthing Problem2018

    • 著者名/発表者名
      N. Mizuno, T. Kita , T. Ishikawa
    • 雑誌名

      Proceedings of IECON 2019

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 遺伝的アルゴリズムによる非線形最適制御解の導出と着桟操船への応用2018

    • 著者名/発表者名
      熊谷 隼也,水野 直樹
    • 雑誌名

      第61回自動制御連合講演会予稿集

      巻: -

    • NAID

      130007546782

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] リカレントニューラルネットワークを用いた船舶の最短時間操船2018

    • 著者名/発表者名
      窪島 亮,水野 直樹
    • 雑誌名

      第61回自動制御連合講演会予稿集

      巻: -

    • NAID

      130007546850

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] A Study on Simple Dynamic Positioning System based on Weather Vaning2018

    • 著者名/発表者名
      N.Mizuno, R.Shibata
    • 雑誌名

      Proceedings of CAMS 2018

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Ship’s Automatic Maneuvering System Using Optimal Preview Sliding Mode Controller with Adaptation Mechanism2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Mizuno, Naoki Saka, Takuya Katayama
    • 雑誌名

      IFAC-PapersOnLine

      巻: 49-23 号: 23 ページ: 576-581

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2016.10.497

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quasi Real-Time Optimal Control Scheme for Automatic Berthing2015

    • 著者名/発表者名
      Naoki Mizuno,Yousuke Uchida and Tadatsugi Okazaki
    • 雑誌名

      IFAC-PapersOnLine

      巻: Volume 48, Issue 16 号: 16 ページ: 305-312

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2015.10.297

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A New Solving Method for Non-Linear Optimal Control Problem and Its Application to Automatic Berthing Problem2018

    • 著者名/発表者名
      N. Mizuno, T. Kita , T. Ishikawa
    • 学会等名
      IEEE IECON 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 遺伝的アルゴリズムによる非線形最適制御解の導出と着桟操船への応用2018

    • 著者名/発表者名
      熊谷 隼也,水野 直樹
    • 学会等名
      第61回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リカレントニューラルネットワークを用いた船舶の最短時間操船2018

    • 著者名/発表者名
      窪島 亮,水野 直樹
    • 学会等名
      第61回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A Study on Simple Dynamic Positioning System based on Weather Vaning2018

    • 著者名/発表者名
      N.Mizuno, R.Shibata
    • 学会等名
      IFAC CAMS 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 遺伝的アルゴリズムを用いた着桟操船における軌道生成2017

    • 著者名/発表者名
      喜多孝公,水野直樹
    • 学会等名
      計測自動制御学会第4回 制御部門マルチシンポジウム
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] On GPU Implementation of Optimal Control Algorithm with Arbitrarily Input Pattern Assignment based on Parallel Simulation and Genetic Algorithm2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Mizuno
    • 学会等名
      GTC Japan 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A Ship’s Automatic Maneuvering System Using Optimal Preview Sliding Mode Controller with Adaptation Mechanism2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Mizuno, Naoki Saka, Takuya Katayama
    • 学会等名
      10th IFAC Conference on Control Applications in Marine Systems CAMS 2016
    • 発表場所
      Trondheim, Norway
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sosving Non-Linear Optimal Control Problem using parallel Genetic Algorithm and Simulation Method2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Mizuno, Hiroki Yokota, Yamato Matsubara and Takahiro Kita
    • 学会等名
      GTC Japan 2016
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Quasi Real-Time Optimal Control Scheme for Automatic Berthing2015

    • 著者名/発表者名
      Naoki Mizuno
    • 学会等名
      IFAC MCMC2015
    • 発表場所
      Copenhagen
    • 年月日
      2015-08-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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