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重力場における劣駆動システムの可制御性構造解析と制御

研究課題

研究課題/領域番号 16H04383
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 制御・システム工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

三平 満司  東京工業大学, 工学院, 教授 (00196338)

研究分担者 中浦 茂樹  佐世保工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (20323793)
伊吹 竜也  東京工業大学, 工学院, 助教 (30725023)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2016年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワード制御工学 / 機械力学 / 劣駆動系 / 機械力学・制御
研究成果の概要

本研究課題では,重力場が大きく影響する運動に対するシステムの可制御性や運動性能解析に基づく制御系設計を目指して,(1)可制御性構造解析に基づく最適なマルチロータ型航空機(ドローン)の開発と制御,(2)双線形システム表現に基づく新たな最適制御手法の提案と制御性能解析の2つの課題に主に取り組んだ.特に,課題(1)ではドローンの構造解析や構造設計,制御手法の構築で順調に成果を挙げ,国内外の学術雑誌や国際会議に多数採録・採択された.また,双方の課題に対して新たに実験機を多数製作し,実機実験により提案制御系や制御性能解析の有効性を示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題では,我々の生活で避けられない重力場の影響に注目し,重力の影響を強く受けるドローンに代表されるモバイルロボットや一般の3次元剛体運動モデルに対して,新たな制御手法の構築や可制御性・運動性能解析に基づくシステムの構造解析を行った.特に,本研究成果によってこれまでに類を見ない構造のドローンの設計が可能となることや,重力の影響を抑制するのではなくあえて活用する考え方を提案されたことは,モバイルロボットがますます活躍する社会の実現を目指した研究の今後の発展に寄与すると考える.

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (43件) (うち国際学会 19件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Real-Time Model Predictive Control of Rigid Body Motion via Discretization Using the Cayley Map2020

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tadokoro, Yuki Taya, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 8 ページ: 17149-17159

    • DOI

      10.1109/access.2020.2966240

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Explicit Reference Governorを用いた三次元空間における拘束を考慮した制御2019

    • 著者名/発表者名
      仲野聡史,Tam W. Nguyen, Emanuele Garone, 伊吹竜也,三平満司
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 55 号: 11 ページ: 762-771

    • DOI

      10.9746/sicetr.55.762

    • NAID

      130007748644

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 統計情報と二値変数を利用した確率最適制御手法の提案とPHVの最適なモード切替計画への適用2019

    • 著者名/発表者名
      渡辺隆之助,吉岡弘人,伊吹竜也,坂柳佳宏,三平満司
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 55 ページ: 331-341

    • NAID

      130007651960

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pose Synchronization for Quadrotor Networks under Fixed General Interconnection Topology: A Passivity Approach2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Ibuki, Satoshi Nakano, Mahato Endou, Mitsuji Sampei
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 11

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 対称平面傾斜ロータ構造をもつヘキサロータ型全駆動UAVの動的可操作性解析と設計最適化2017

    • 著者名/発表者名
      田所祐一,伊吹竜也,三平満司
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 53 号: 8 ページ: 480-489

    • DOI

      10.9746/sicetr.53.480

    • NAID

      130005936853

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visual Feedback Position Tracking and Attitude Analysis of Two-wheeled Vehicles Integrating a Target Vehicle Motion Model2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nakano, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 10

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 状態制約を有する非線形システムに対する状態方程式を保持する変換 ‐システム蘇生変換‐2017

    • 著者名/発表者名
      木村駿介,中村文一,伊吹竜也,三平満司
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 53

    • NAID

      130006833462

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 動的可操作度と最大並進加速度を考慮したヘキサロータの構造最適化2017

    • 著者名/発表者名
      伊吹竜也,木曽勝之,安田真大,三平満司
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 83 号: 846 ページ: 16-00206-16-00206

    • DOI

      10.1299/transjsme.16-00206

    • NAID

      130005402094

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ヘキサロータの動的可操作性に基づく切替位置·姿勢制御2016

    • 著者名/発表者名
      安田真大,伊吹竜也,鈴木洋史,三平満司
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 52 号: 9 ページ: 507-515

    • DOI

      10.9746/sicetr.52.507

    • NAID

      130005265924

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Online Optimal Mode Control for Plug-in Hybrid Vehicles Based on Driving Routes2020

    • 著者名/発表者名
      Ryunosuke Watanabe, Hiroto Yoshioka, Tatsuya Ibuki, Yoshihiro Sakayanagi, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      21st World Congress of the International Federation of Automatic Control
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development and Design Optimization of 2Y Hexarotor with Robustness against Rotor Failure2020

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Mochida, Remma Matsuda, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      21st World Congress of the International Federation of Automatic Control
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ガウス過程回帰による環境値学習に基づく分散適応型被覆制御2020

    • 著者名/発表者名
      平手奨二,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第7回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 幾何学的積分器を用いた剛体運動の非線形MPCおよび微分動的計画法による解法2020

    • 著者名/発表者名
      江本周平,西本昴樹,田所祐一,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第7回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ローリングバランスの安定化運動の実験的検証2020

    • 著者名/発表者名
      久保大和,中浦茂樹
    • 学会等名
      第7回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] デュアルクォータニオンを用いた剛体運動の離散表現と非線形MPCへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      西本昴樹,田所祐一,江本周平,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第16回「運動と振動の制御」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 時間軸の変換を用いた軌道設計2019

    • 著者名/発表者名
      大西祐輝,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第16回「運動と振動の制御」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Collision-free Formation Control for Quadrotor Networks Based on Distributed Quadratic Programs2019

    • 著者名/発表者名
      Mahato Endo, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      2019 American Control Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear Model Predictive Control of a Fully-actuated UAV on SE(3) using Acceleration Characteristics of the Structure2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tadokoro, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      12th Asian Control Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチロータUAVによるサスペンド式貨物運搬制御2019

    • 著者名/発表者名
      伊吹竜也,櫻井元貴,遠藤眞覇人,三平満司
    • 学会等名
      第6回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Cayley Mapによる剛体運動の離散時間ベクトル表現と非線形最適制御への応用2019

    • 著者名/発表者名
      田所祐一,田屋裕輝,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第6回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ガウス過程回帰による未知モデル学習に基づく全駆動ヘキサロータのロバスト制御2019

    • 著者名/発表者名
      吉岡弘人,杉森敦人,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第6回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 統計情報を活用したPHVの最適モード切替手法の提案2019

    • 著者名/発表者名
      渡辺隆之助,吉岡弘人,伊吹竜也,坂柳佳宏,三平満司
    • 学会等名
      第6回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A Hoverability Analysis Method for Multirotor UAVs with a Case Study on Fault Tolerance2018

    • 著者名/発表者名
      Remma Matsuda, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      57th IEEE Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Attitude Constrained Control on SO(3): An Explicit Reference Governor Approach2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nakano, Tam W. Nguyen, Emanuele Garone, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      57th IEEE Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Joint Optimization of Geometric Control and Structure of a Fully-actuated Hexrotor Based on an Analytic HJBE Solution2018

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tadokoro, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      57th IEEE Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Passivity Shortage-based Pose Synchronization in a Sampled Data Setting2018

    • 著者名/発表者名
      Shoji Hirate, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Explicit Reference Governorを用いた拘束付き剛体姿勢制御2018

    • 著者名/発表者名
      仲野聡史,Tam W. Nguyen,Emanuele Garone,伊吹竜也,三平満司
    • 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] ロータ耐故障性に優れた2Y-Yaw-Twisted Hexrotorの提案2018

    • 著者名/発表者名
      持田峻佑,松田錬磨,伊吹竜也,三平満司
    • 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] 人間の技巧的動作の計測とダイナミクス導出2018

    • 著者名/発表者名
      平戸拓磨,永田篤樹,中浦茂樹,貞弘晃宜
    • 学会等名
      第50回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Classification and Structural Evaluation of Fully-Actuated Hexrotor UAVs2018

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tadokoro, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      2018 American Control Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヘキサロータ型全駆動UAVの構造の性質を利用した最適制御2018

    • 著者名/発表者名
      田所祐一,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第5回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ヘキサロータ型UAVのロータ故障に対するリカバリー可能性と機体重心位置の解析2018

    • 著者名/発表者名
      松田錬磨,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第5回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] NNとGAを用いたローリングバランスの安定化運動の生成2018

    • 著者名/発表者名
      横山颯雅,中浦茂樹
    • 学会等名
      第5回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Maneuverability Analysis of a Fully-Actuated Hexrotor UAV Considering Tilt Angles and Arrangement of Rotors2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tadokoro, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      19th World Congress of the International Federation of Automatic Control
    • 発表場所
      Toulouse City Center(フランス)
    • 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] Rolling Motion Control Introducing Back Bending for Acrobot Composed of Rounded Links2017

    • 著者名/発表者名
      Naoto Murakami, Atsuto Sugimori, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      19th World Congress of the International Federation of Automatic Control
    • 発表場所
      Toulouse City Center(フランス)
    • 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] システム蘇生変換と多層最小射影法を用いた出力制約を有する非線形システムの安定化制御2017

    • 著者名/発表者名
      木村駿介,中村文一,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      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)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 動的可操作性楕円体に着目したヘキサロータ型全駆動UAVの設計最適化2017

    • 著者名/発表者名
      田所祐一,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      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)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 受動性に基づくクアッドロータのダイナミクスを考慮した位置・姿勢同期制御2017

    • 著者名/発表者名
      遠藤眞覇人,仲野聡史,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      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)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ダイナミクスを考慮した非ホロノミック系の制御: 非線形な状態制御部をもつ時間軸状態制御形に基づくアプローチ2017

    • 著者名/発表者名
      村上尚人,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      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)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 相対次数構造に基づく2入力システムの動的フィードバック線形化2017

    • 著者名/発表者名
      伊庭達哉,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      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)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] State Regulation of Dynamic Nonholonomic Systems Based on Time-state Control Form2017

    • 著者名/発表者名
      Naoto Murakami, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      56th IEEE Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Passivity-based Pose Synchronization for Quadrotors under General Digraphs2017

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Ibuki, Mahato Endou, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic Visual Feedback Position Tracking of Two-wheeled Vehicles with a Target Vehicle Motion Model2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nakano, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      2017 IEEE Conference on Control Technology and Applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Position and Attitude Control of Two-wheeled Mobile Robot using Multilayer Minimum Projection Method2017

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Kimura, Hisakazu Nakamura, Hiroki Shudai, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      2017 IEEE Conference on Control Technology and Applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 移動領域・入力制約を考慮した二輪車両系の位置姿勢制御2017

    • 著者名/発表者名
      岡本僚太,木村駿介,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第15回「運動と振動の制御」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 全駆動ヘキサロータの切り替え位置・姿勢制御実験2017

    • 著者名/発表者名
      吉岡弘人,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第15回「運動と振動の制御」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ダイナミクスを考慮した非ホロノミック系の時間軸状態制御形に基づく漸近安定化制御2016

    • 著者名/発表者名
      村上尚人,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第59回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡)
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ヘキサロータ型全駆動UAVのロータ傾斜・配置による運動特性変化の解析2016

    • 著者名/発表者名
      田所祐一,伊吹竜也,三平満司
    • 学会等名
      第59回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡)
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Finite-Time Control of Two-Wheeled Mobile Robot via Generalized Homogeneous Locally Semiconcave Control Lyapunov Function2016

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Kimura, Teppei Nakai, Hisakazu Nakamura, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2016
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center(茨城)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visual Feedback Pose Tracking Control of Two-wheeled Vehicles with Target Vehicle Motion Models2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nakano, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2016
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center(茨城)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental Verification of Inverse Optimal Control for Inverted Pendulum Stabilization on a Quadrotor2016

    • 著者名/発表者名
      Renma Matsuda, Yuichi Tadokoro, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2016
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center(茨城)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Back Bending Motion-based Rolling Control for Acrobot with Curved Contours2016

    • 著者名/発表者名
      Atsuto Sugimori, Yuichi Tadokoro, Tatsuya Ibuki, Mitsuji Sampei
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2016
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center(茨城)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 東京工業大学 工学院 システム制御系 三平研究室ホームページ

    • URL

      http://www.sl.sc.e.titech.ac.jp

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書 2017 実績報告書 2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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