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大量の低信頼エージェントによる超分散制御系の設計理論とその災害地調査への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15K14006
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 制御・システム工学
研究機関北九州市立大学 (2016)
京都大学 (2015)

研究代表者

永原 正章  北九州市立大学, 環境技術研究所, 教授 (90362582)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード分散制御 / 分散最適化 / マルチエージェント / スパースモデリング / IoT / マルチエージェントシステム / Cyber-physical systems / 最適制御 / 超スマート社会 / ソサイエティ5.0 / 適応制御 / 伝染病拡散モデル
研究成果の概要

本研究では,信頼性の低い大量のエージェントを用い,少数のエージェントの安定性を犠牲にすることによってシステム全体の制御性能を高める分散制御理論(超分散制御と呼ぶ)を提案した.スパース最適制御(動的スパースモデリング)のアイデアを援用し,マルチエージェントシステムに対するスパース分散制御を確立した.
L1ノルム最適化にもとづくスパース分散制御の制御則を導出し,その安定性条件を導いた.また,マルチエージェントシステムの制御理論の応用として分散最適化のアルゴリズムを考案した.ドローンおよびロボットを用いた実験を行い,超分散制御の有効性を検証した.

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (56件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (10件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 3件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 10件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 20件、 招待講演 14件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Indian Institute of Technology Bombay(India)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Aalborg University(Denmark)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Paderborn University(Germany)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Texas University at Dallas/University of Pennsylvania(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Lund University(Sweden)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Paderborn(Germany)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Aalborg University(Denmark)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Indian Institute of Technology Bombay(India)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Melbourne University(Australia)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Pennsylvania(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Discrete-Valued Control of Linear Time-Invariant Systems by Sum-of-Absolute-Values Optimization2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda, M. Nagahara, and S. Ono
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 2750-2763

    • DOI

      10.1109/tac.2016.2627683

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Robust AC Voltage Regulation of Microgrids in Islanded Mode with Sinusoidal Internal Model2017

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, M. Nagahara, and Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 10(2) 号: 2 ページ: 62-69

    • DOI

      10.9746/jcmsi.10.62

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Symbol Detection for Faster-Than-Nyquist Signaling by Sum-of-Absolute-Values Optimization2016

    • 著者名/発表者名
      H. Sasahara, K. Hayashi and M. Nagahara
    • 雑誌名

      IEEE Signal Processing Letters

      巻: 23(12) 号: 12 ページ: 1853-1857

    • DOI

      10.1109/lsp.2016.2625839

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Discrete-time hands-off control by sparse optimization2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara, J. Ostergaard, D. E. Quevedo
    • 雑誌名

      EURASIP Journal on Advances in Signal Processing

      巻: 76 号: 1

    • DOI

      10.1186/s13634-016-0372-9

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Characterization of maximum hands-off control2016

    • 著者名/発表者名
      D. Chatterjee, M. Nagahara, D. E. Quevedo, and K. S. M. Rao
    • 雑誌名

      Systems & Control Letters

      巻: 94 ページ: 31-36

    • DOI

      10.1016/j.sysconle.2016.05.002

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Digital repetitive controller design via sampled-data delayed signal reconstruction2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara and Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 65 ページ: 203-209

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2015.11.029

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Value function in maximum hands-off control for linear systems2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda and M. Nagahara
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 64 ページ: 190-195

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2015.10.043

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Maximum hands-off control: a paradigm of control effort minimization2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara, D. E. Quevedo, and D. Nesic
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 61 号: 3 ページ: 735-747

    • DOI

      10.1109/tac.2015.2452831

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Discrete Signal Reconstruction by Sum of Absolute Values2015

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara
    • 雑誌名

      IEEE Signal Processing Letters

      巻: 22 ページ: 1575-1579

    • DOI

      10.1109/lsp.2015.2414932

    • NAID

      120005619769

    • 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
  • [雑誌論文] Digital cancelation of self-interference for single-frequency full-duplex relay stations via sampled-data control2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sasahara, M. Nagahara, K. Hayashi, and Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 8 号: 5 ページ: 321-327

    • DOI

      10.9746/jcmsi.8.321

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Hypertracking Beyond the Nyquist Frequency2017

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Yamamoto, Yutaka Yamamoto, and Masaaki Nagahara
    • 学会等名
      Emerging Applications of Control and System Theory (EACST 2017)
    • 発表場所
      Dallas, Texas, USA
    • 年月日
      2017-09-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuous Hands-off Control by CLOT Norm Minimization2017

    • 著者名/発表者名
      Niharika Challapalli, Masaaki Nagahara, and Mathukumalli Vidyasagar
    • 学会等名
      IFAC World Congress 2017
    • 発表場所
      Toulouse, France
    • 年月日
      2017-07-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Symbol Detection for Faster-than-Nyquist Signaling by Sum-of-Absolute-Values Optimization2017

    • 著者名/発表者名
      Hampei Sasahara, Kazunori Hayashi, Masaaki Nagahara
    • 学会等名
      The 42nd IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2017)
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2017-03-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] RATE-DISTORTION ANALYSIS OF DELTA-SIGMA MODULATORS2017

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Ohno, Teruyuki Shiraki, M.Rizwan Tariq, Masaaki Nagahara
    • 学会等名
      The 42nd IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2017)
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2017-03-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スパースモデリング2017

    • 著者名/発表者名
      永原正章
    • 学会等名
      SICE第4回制御部門マルチシンポジウム
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県岡山市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 動的スパースモデリングによる省エネルギー制御2017

    • 著者名/発表者名
      永原正章
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会制御フォーラム公開フォーラム
    • 発表場所
      新日鐵住金尼崎研究開発センター(兵庫県尼崎市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of IIR error feedback filters for ΔΣ modulators using approximation2016

    • 著者名/発表者名
      M. R. Tariq, S. Ohno and M. Nagahara
    • 学会等名
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2016-12-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tracking of signals beyond the Nyquist frequency2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto, K. Yamamoto and M. Nagahara
    • 学会等名
      2016 IEEE 55th Conference on Decision and Control (CDC)
    • 発表場所
      Las Vegas, NV, USA
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Consensus by maximum hands-off distributed control with sampled-data state observation2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda, M. Nagahara and K. Kashima
    • 学会等名
      2016 IEEE 55th Conference on Decision and Control (CDC)
    • 発表場所
      Las Vegas, NV, USA
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Massive Overloaded MIMO Signal Detection via Convex Optimization with Proximal Splitting2016

    • 著者名/発表者名
      R. Hayakawa, K. Hayashi, H. Sasahara, and M. Nagahara
    • 学会等名
      The 2016 European Signal Processing Conference (EUSIPCO)
    • 発表場所
      Budapest, Hunbary
    • 年月日
      2016-08-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantized self-triggered control by sum-of-absolute-values optimization2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda, M. Nagahara and D. E. Quevedo
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems (MTNS)
    • 発表場所
      the University of Minnesota, Minneapolis, USA
    • 年月日
      2016-07-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control Theoretical Approach for Single-Frequency Full-Duplex Wireless Relaying,2016

    • 著者名/発表者名
      H. Sasahara, K. Hayashi, M. Nagahara, and Y. Yamamoto
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems (MTNS)
    • 発表場所
      the University of Minnesota, Minneapolis, USA
    • 年月日
      2016-07-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fundamental analysis of sparse optimal control and its application to discrete-valued control2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda and M. Nagahara
    • 学会等名
      2016 American Control Conference (ACC)
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2016-07-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Maximum hands-off control without normality assumption2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda and M. Nagahara
    • 学会等名
      2016 American Control Conference (ACC)
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2016-07-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mutiuser Detection by MAP Estimation with Sum-of-Absolute-Values Relaxation2016

    • 著者名/発表者名
      H. Sasahara, K. Hayashi, and M. Nagahara
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Communiations (ICC)
    • 発表場所
      Kuala Lumpur, Malaysia,
    • 年月日
      2016-05-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ネットワーク上の制御と信号処理2016

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      第3回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 発表場所
      南山大学名古屋キャンパス(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-03-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マルチエージェントシステムの制御2016

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      2016年1月電子情報通信学会信号処理研究会
    • 発表場所
      関西学院大学大阪梅田キャンパス(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-01-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 合意制御と分散最適化2016

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      2016年1月電子情報通信学会信号処理研究会
    • 発表場所
      関西学院大学大阪梅田キャンパス(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-01-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マルチエージェントシステムの制御2016

    • 著者名/発表者名
      永原正章
    • 学会等名
      トヨタ東富士研究所「制御」先端・先進研究交流会
    • 発表場所
      トヨタ東富士研究所(静岡県裾野市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スパースモデリング2016

    • 著者名/発表者名
      永原正章
    • 学会等名
      電子情報通信学会「IoT時代の制御通信塾ー物理と情報をつなぐ新技術」
    • 発表場所
      メルパルク京都(京都府京都市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Sparsity, discreteness, and optimal control, Special Lecture2016

    • 著者名/発表者名
      永原正章
    • 学会等名
      The 48th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications (SSS)
    • 発表場所
      福岡工業大学(福岡県福岡市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マルチエージェントの制御:ドローン応用からIoTまで2016

    • 著者名/発表者名
      永原正章
    • 学会等名
      大阪大学 数理・データ科学セミナー 数理モデルセミナーシリーズ 第10回
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 動的スパースモデリングとL1最適制御2016

    • 著者名/発表者名
      永原正章
    • 学会等名
      RACOT研究会
    • 発表場所
      アクロス福岡(福岡県福岡市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マルチエージェントシステムの制御:合意制御と分散最適化2016

    • 著者名/発表者名
      永原正章
    • 学会等名
      第60回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI'16)
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府京都市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Sampled-data H-infinity optimization for self-interference suppression in baseband signal subspaces2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sasahara, M. Nagahara, K. Hayashi, Y. Yamamoto
    • 学会等名
      54th IEEE Conference on Decision and Control (CDC2015)
    • 発表場所
      大阪国際会議場(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2015-12-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-domain equalization for single-frequency full-duplex wireless relay using H2 optimal control2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sasahara, M. Nagahara, K. Hayashi, Y. Yamamoto
    • 学会等名
      47th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications (SSS'15)
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Discrete model predictive control by sum-of-absolute-values optimization2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda and M. Nagahara
    • 学会等名
      47th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications (SSS'15)
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ネットワーク上の制御と信号処理,チュートリアル講演2015

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      第58回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-11-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] L1-optimal disturbance rejection for disease spread over time-varying networks2015

    • 著者名/発表者名
      M. Ogura, M. Nagahara, and V. M. Preciado
    • 学会等名
      The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics (SWARM2015)
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-10-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 役に立つ「マルチエージェントシステムの制御」2015

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      SICEネットワーク上の制御と信号処理調査研究会
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-09-29
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マルチエージェントシステムの制御(1)総論と制御工学の基礎2015

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Loop-Back Interference Suppression for OFDM Signals via Sampled-Data Control2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sasahara, M. Nagahara, K. Hayashi, and Y. Yamamoto
    • 学会等名
      10th Asian Control Conference (ASCC)
    • 発表場所
      Kota Kinabalu, Malaysia
    • 年月日
      2015-05-31
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuity of the Value Function in Sparse Optimal Control2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda and M. Nagahara
    • 学会等名
      10th Asian Control Conference (ASCC)
    • 発表場所
      Kota Kinabalu, Malaysia
    • 年月日
      2015-05-31
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] 倒立振子で学ぶ制御工学2017

    • 著者名/発表者名
      川田昌克,東俊一,市原裕之,浦久保孝光,大塚敏之,甲斐健也,國松禎明,澤田賢治,永原正章,南裕樹
    • 総ページ数
      226
    • 出版者
      森北出版
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] マルチエージェントシステムの制御2015

    • 著者名/発表者名
      東,永原,石井,林,桜間,畑中
    • 総ページ数
      232
    • 出版者
      コロナ社
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] 永原正章のホームページ

    • URL

      https://nagahara-masaaki.github.io/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-02-16  

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