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NUC高密度Beowulfクラスタによる量子型粒子群最適化に基づく知的制御系設計

研究課題

研究課題/領域番号 16K06197
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 知能機械学・機械システム
研究機関豊田工業大学

研究代表者

川西 通裕  豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00283870)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 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)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード知的制御系設計 / 非凸最適化 / Beowulfクラスタ / マルチエージェント / 量子型粒子群最適化 / 知能機械 / 制御工学
研究成果の概要

本研究では,大規模な行列の固有値を並列計算できる完全なコアが高密度に集積されるNUC高密度Beowulfクラスタ計算機を活用して,量子型粒子群最適化をはじめとする分散型最適化を効率的に解くアプローチにより,未知環境に対応できる適応機構を備えた知的制御系の設計手法を開発した.特に,未知の環境において適切に動作することが求められる実用的な「人間機械システム(半自動運転,歩行アシスト装置)」,「マルチエージェントシステム(電力ネットワーク)」,「脚式ロボット」などに対して知的制御系を設計するための手法を開発し,各応用領域における手法を統一的な枠組みへと統合するための基礎的な結果を得た.

研究成果の学術的意義や社会的意義

未知の状況に対して適切に動作することが求められる知的制御システムの設計はデータの学習と推定を含む複雑なアルゴリズムが必要となるため,一般に非凸問題となる.本研究では,「人間機械システム」,「マルチエージェントシステム」,「脚式ロボット」の各応用分野の問題を具体的に扱い,計算機パワー(並列計算機)と分散最適化を適用して非凸問題の解を求めるアプローチの可能性を明らかにすることができた.
今後,制御理論研究のコミュニティの中で,並列計算機と分散最適化の手法により非凸問題が実用的な精度で「解ける」との認識が定着すれば,新たな理論の創生につながる可能性がある.

報告書

(4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
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (24件) (うち国際共著 9件、 査読あり 24件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Iterative LMI Approach to Robust State-feedback Control of Polynomial Systems with Bounded Actuators2019

    • 著者名/発表者名
      Jennawasin Tanagorn、Kawanishi Michihiro、Narikiyo Tatsuo、Banjerdpongchai David
    • 雑誌名

      International Journal of Control, Automation and Systems

      巻: 17 号: 4 ページ: 847-856

    • DOI

      10.1007/s12555-018-0292-6

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bounded-input prescribed performance control of uncertain Euler?Lagrange systems2019

    • 著者名/発表者名
      Jabbari Asl Hamed、Narikiyo Tatsuo、Kawanishi Michihiro
    • 雑誌名

      IET Control Theory & Applications

      巻: 13 号: 1 ページ: 17-26

    • DOI

      10.1049/iet-cta.2018.5480

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neural network-based bounded control of robotic exoskeletons without velocity measurements2018

    • 著者名/発表者名
      Jabbari Asl Hamed、Narikiyo Tatsuo、Kawanishi Michihiro
    • 雑誌名

      Control Engineering Practice

      巻: 80 ページ: 94-104

    • DOI

      10.1016/j.conengprac.2018.08.005

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Whole-day optimal operation of multiple combined heat and power systems by alternating direction method of multipliers and consensus theory2018

    • 著者名/発表者名
      Tran Huynh Ngoc、Narikiyo Tatsuo、Kawanishi Michihiro、Kikuchi Satoshi、Takaba Shozo
    • 雑誌名

      Energy Conversion and Management

      巻: 174 ページ: 475-488

    • DOI

      10.1016/j.enconman.2018.08.046

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robust Consensus Analysis and Design Under Relative State Constraints or Uncertainties2018

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Dinh Hoa、Narikiyo Tatsuo、Kawanishi Michihiro
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 63 号: 6 ページ: 1784-1790

    • DOI

      10.1109/tac.2017.2752843

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adaptive neural network-based saturated control of robotic exoskeletons2018

    • 著者名/発表者名
      Jabbari Asl Hamed、Narikiyo Tatsuo、Kawanishi Michihiro
    • 雑誌名

      Nonlinear Dynamics

      巻: 94 号: 1 ページ: 123-139

    • DOI

      10.1007/s11071-018-4348-1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Assist-as-Needed Velocity Field Control Scheme for Rehabilitation Robots2018

    • 著者名/発表者名
      Asl Hamed Jabbari、Narikiyo Tatsuo、Kawanishi Michihiro
    • 雑誌名

      International Conference on Intelligent Robots and Systems

      ページ: 3322-3327

    • DOI

      10.1109/iros.2018.8594244

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-time Recognition and Pursuit in Robots Based on 3D Depth Data2018

    • 著者名/発表者名
      Boubou Somar、Jabbari Asl Hamed、Narikiyo Tatsuo、Kawanishi Michihiro
    • 雑誌名

      Journal of Intelligent & Robotic Systems

      巻: 93 号: 3-4 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1007/s10846-017-0769-1

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal Demand Response and Real-time Pricing by a Sequential Distributed Consensus-based ADMM Approach2017

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Narikiyo, Nguyen Dinh Hoa, Michihiro Kawanishi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Smart Grid

      巻: 9 号: 5 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1109/tsg.2017.2676179

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 強化学習を用いてダンパ係数を指定した4脚ロボットのコンプライアンス制御2017

    • 著者名/発表者名
      成清 辰生、松本 大河、Barkan Ugurlu、川西 通裕
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 35 号: 5 ページ: 414-423

    • DOI

      10.7210/jrsj.35.414

    • NAID

      130006855063

    • ISSN
      0289-1824, 1884-7145
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Lyapunov approach for transient stability analysis of droop inverter-based mesh microgrids using line-based model2017

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Dinh Hoa、Tran Huynh Ngoc、Narikiyo Tatsuo、Kawanishi Michihiro
    • 雑誌名

      IEEE Conference on Control Technology and Applications

      ページ: 1655-1660

    • DOI

      10.1109/ccta.2017.8062694

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prescribed performance velocity field control of robotic exoskeletons with neural network2017

    • 著者名/発表者名
      Asl Hamed Jabbari、Narikiyo Tatsuo、Kawanishi Michihiro
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics

      ページ: 2704-2709

    • DOI

      10.1109/robio.2017.8324828

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-rank Distributed Consensus Controller Design for Linear Multi-Agent Systems under Randomly Switching Directed Topologies and Model Uncertainties2017

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Dinh Hoa、Narikiyo Tatsuo、Kawanishi Michihiro
    • 雑誌名

      IFAC-PapersOnLine

      巻: 50 号: 1 ページ: 2465-2470

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2017.08.411

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Object recognition from 3D depth data with Extreme Learning Machine and Local Receptive Field2017

    • 著者名/発表者名
      Boubou Somar、Narikiyo Tatsuo、Kawanishi Michihiro
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics

      ページ: 394-399

    • DOI

      10.1109/aim.2017.8014049

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neural network velocity field control of robotic exoskeletons with bounded input2017

    • 著者名/発表者名
      Asl Hamed Jabbari、Narikiyo Tatsuo、Kawanishi Michihiro
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics

      ページ: 1363-1368

    • DOI

      10.1109/aim.2017.8014208

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An assist-as-needed control scheme for robot-assisted rehabilitation2017

    • 著者名/発表者名
      Asl Hamed Jabbari、Narikiyo Tatsuo、Kawanishi Michihiro
    • 雑誌名

      American Control Conference (ACC)

      ページ: 198-203

    • DOI

      10.23919/acc.2017.7962953

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Feedback Control for steering support system based on flatness and particle swarm optimization2016

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Kawanishi, Yuta Tsuge, Shi-Jia Pei, Tatsuo Narikiyo
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing

      巻: 10 号: 2 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1299/jamdsm.2016jamdsm0023

    • NAID

      130005150563

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Adaptive Pole Placement Pitch Angle Control of a Flapping-Wing Flying Robot2016

    • 著者名/発表者名
      A.N. Chand, Tatsuo Narikiyo, Michihiro Kawanishi
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 30 号: 16 ページ: 1039-1049

    • DOI

      10.1080/01691864.2016.1196609

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Non-Linear Model-Free Control of Flapping Wing Flying Robt using iPID2016

    • 著者名/発表者名
      Aneesh N. Chand, Michihiro Kawanishi, Tatsuo Narikiyo
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE International Conference on Robotics & Automation

      ページ: 2930-2937

    • DOI

      10.1109/icra.2016.7487458

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multi-Agent System Consensus under Input and State Constraints2016

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Dinh Hoa, Tatsuo Narikiyo, Michihiro Kawanishi
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 European Control Conference

      ページ: 537-542

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On Consensus of Nonlinear Multi-Agent Systems with Output Constraints2016

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Dinh Hoa, Tatsuo Narikiyo, Michihiro Kawanishi
    • 雑誌名

      Proceedings of 6th IFAC Workshop on Distributed Estimation and Control in Networked Systems

      ページ: 103-108

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamic Environmental Economic Dispatch: A Distributed Solution based on an Alternating Direction Method of Multipliers2016

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Dinh Hoa, Tatsuo Narikiyo, Michihiro Kawanishi
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 IEEE International Conference on Sustainable Energy Technologies

      ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/icset.2016.7811747

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Demand Response Collaborative Management by a Distributed Alternating Direction Method of Multipliers2016

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Dinh Hoa, Tatsuo Narikiyo, Michihiro Kawanishi
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies-Asia

      ページ: 789-794

    • DOI

      10.1109/isgt-asia.2016.7796480

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stability Certificate for Transmission Power Grids under Network Changes2016

    • 著者名/発表者名
      Ngoc Tran-Huynh, Nguyen Dinh Hoa, Tatsuo Narikiyo, Michihiro Kawanishi
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 IEEE International Conference on Sustainable Energy Technologies

      ページ: 294-299

    • DOI

      10.1109/icset.2016.7811798

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 歩容変化に適応する下肢パワーアシストロボットの速度場制御2018

    • 著者名/発表者名
      Asl Hamed Jabbari, 成清辰生, Tsao Po Yu, 川西通裕
    • 学会等名
      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] Advanced SVR control by PSO to handle over-voltage in distribution system2018

    • 著者名/発表者名
      Takumi Zaitsu, Ngoc Huynh Tran, Michihiro Kawanishi, Tatsuo Narikiyo
    • 学会等名
      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] 速度場制御を用いたパワーアシストロボットのAAN制御2018

    • 著者名/発表者名
      成清辰生, 山藤祐希, ASL Hamed Jabbari, 川西通裕
    • 学会等名
      計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Operation Optimization Method of Microgrid Using Multi-Agent Control2018

    • 著者名/発表者名
      Huynh Ngoc Tran, Shinichi Tanabe, Tatsuo Narikiyo, Michihiro Kawanishi, Akinori Sato
    • 学会等名
      SICE 2018 Annual Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 分散型制御器を用いた配電系統の安定化2018

    • 著者名/発表者名
      財津太功実, NGOC Tran Huynh, 成清辰夫, 川西通裕
    • 学会等名
      電気学会電力・エネルギー部門大会論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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