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分散評価に基づくデータ駆動制御器調整の理論展開とプロセス制御応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K06423
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 制御・システム工学
研究機関首都大学東京

研究代表者

増田 士朗  首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (60219334)

研究分担者 加納 学  京都大学, 情報学研究科, 教授 (30263114)
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
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードデータ駆動型制御器調整 / 外乱抑制 / 分散評価 / 制御性能評価監視 / システム同定 / PID制御 / 適応制御 / 化学プロセス制御 / データ駆動制御器調整 / 定値制御系 / 制御性能評価 / フィードフォワード補償 / 非線形制御 / フィードフォーワード補償 / PID制御
研究成果の概要

本研究では、分散評価に基づくデータ駆動制御器調整に対して,システム同定や制御性能評価の観点から新たな理論課題を設定し、その課題を解決することを行った。具体的には、閉ループ同定や制御性能評価に関連する研究、構造が限定された制御器を用いた新しい手法の提案と理論解析、非線形系を考慮した場合やフィードフォワード補償器の設計、正則化を導入する手法やプレフィルタの設計法の提案などを行った。これらの研究成果は、査読付き論文誌14件,国際会議発表22件,国内発表38件、によって報告を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

定値制御系における制御器調整は、事業所あたりでは数百~数千あると言われており、簡易な制御器調整が求められているが、本研究の成果により、多様な状況の定値制御系に対して、データ駆動制御器調整が適用できる可能性が広がった。また、データ駆動制御手法において、定値制御系に焦点を当てた研究はこれまで十分に行われていなかったため、本研究の研究成果は、制御理論や制御アルゴリズム開発に関する研究に新しい可能性を与えたと言える。

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

    (56件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (45件) (うち国際学会 18件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] 線形パラメータ表現された制御器に対するデータ駆動型最小分散制御2019

    • 著者名/発表者名
      岡田将吾, 増田士朗
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 139 号: 4 ページ: 469-475

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.469

    • NAID

      130007622103

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2019-04-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 操作量評価を考慮した閉ループステップ応答データを用いたデータ駆動型制御器調整における規範モデルの設計法2019

    • 著者名/発表者名
      梶原諒太 増田士朗, 松井義弘
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 139 号: 4 ページ: 476-481

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.476

    • NAID

      130007622102

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2019-04-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Data-driven minimum variance control using regulatory closed-loop data based on the FRIT method2019

    • 著者名/発表者名
      Shogo Okada, Shiro Masuda
    • 雑誌名

      Communications in Japan

      巻: 102 号: 4 ページ: 28-34

    • DOI

      10.1002/ecj.12156

    • NAID

      130007539506

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] FRIT法に基づく定値制御データを用いたデータ駆動型最小分散制御2018

    • 著者名/発表者名
      岡田将吾, 増田士朗
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 138 号: 12 ページ: 1580-1585

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.138.1580

    • NAID

      130007539506

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2018-12-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 閉ループステップ応答データを用いたFRITにおける最適プレフィルタ設計2018

    • 著者名/発表者名
      梶原 諒太, 増田 士朗, 松井 義弘
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 54 号: 2 ページ: 238-246

    • DOI

      10.9746/sicetr.54.238

    • NAID

      130006386576

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] フィードバック線形化を用いたデータ駆動型制御器調整2017

    • 著者名/発表者名
      津久井文哉,増田士朗
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 137 号: 7 ページ: 891-897

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.137.891

    • NAID

      130006846093

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 一般化最小分散評価に基づく閉ループ同定と周期外乱の推定2017

    • 著者名/発表者名
      植松凌太, 増田士朗
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 53 号: 9 ページ: 501-508

    • DOI

      10.9746/sicetr.53.501

    • NAID

      130006078450

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 一般化最小分散評価に基づく定値制御データからのデータ駆動型PIDゲイン調整2017

    • 著者名/発表者名
      横山涼子,増田士朗
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 137 号: 1 ページ: 106-113

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.137.106

    • NAID

      130005188841

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 閉ループステップ応答データを用いたVRFTによる参照モデルと制御器の同時設計2019

    • 著者名/発表者名
      太田 直樹,増田士朗
    • 学会等名
      電気学会制御研究会, 広島市まちづくり市民交流プラザ,広島
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 定値制御データを用いた分散評価に基づく繰り返しPID ゲイン調整 -操作量分散評価に関する検討-2019

    • 著者名/発表者名
      紀強,増田士朗,河野 司
    • 学会等名
      電気学会制御研究会, 広島市まちづくり市民交流プラザ,広島
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 測定可能外乱を持つプロセスに対する外乱抑制FRITにおける規範モデル2019

    • 著者名/発表者名
      瀧川 友香子,増田士朗
    • 学会等名
      第6回制御部門マルチシンポジウム, 熊本大学,熊本
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] データ駆動型最小分散制御における評価関数の勾配に基づいたプレフィルタの設計法2019

    • 著者名/発表者名
      岡田 将吾,増田士朗
    • 学会等名
      第6回制御部門マルチシンポジウム, 熊本大学,熊本
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Pre-filter Design for Two-degree-of-freedom Continuous-time VRFT Using Closed-loop Step Response Data2018

    • 著者名/発表者名
      Shiro Masuda, Yoshihiro Matsui, Jongho Park
    • 学会等名
      IFAC INCOM 2018, Bergamo, Italy
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance Improvement in Iterative Data-driven PID Gain Tuning Based on Generalized Minimum Variance Regulatory Control2018

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Kono, Shiro Masuda
    • 学会等名
      ECTI-CON 2018, July 18-21, Chiang Rai, Thailand, 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-driven Optimal Parameter Tuning of Controller and Reference Model for Continuous-time VRFT Using Closed-loop Step Response Data2018

    • 著者名/発表者名
      Shiro Masuda, Yoshihiro Matsui,
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2018 Sep. 11-14, Nara Kasugano International Forum, Japan, 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-driven Feedforward Controller Tuning for Disturbance Attenuation Property2018

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Nagumo Shiro Masuda
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2018 Sep. 11-14, Nara Kasugano International Forum, Japan, 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 操作量評価を考慮した閉ループステップ応答データを用いたデータ駆動型制御器調整における規範モデルの設計法2018

    • 著者名/発表者名
      梶原 諒太,増田士朗,松井義弘
    • 学会等名
      電気学会制御研究会, 電気学会会議室,東京
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 閉ループステップ応答データを用いたデータ駆動型I-PDゲイン調整におけるプレフィルタの設計法2018

    • 著者名/発表者名
      増田士朗,朴 鍾浩,松井義弘
    • 学会等名
      第61回自動制御連合講演会, 南山大学,名古屋
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 定値制御データによる分散評価関数の勾配推定を用いた繰り返しPIDゲイン調整2018

    • 著者名/発表者名
      増田士朗,河野 司
    • 学会等名
      第61回自動制御連合講演会, 南山大学,名古屋
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 閉ループステップ応答データを用いたデータ駆動型制御器調整における規範モデルの設計法2018

    • 著者名/発表者名
      増田 士朗,松井 義弘:
    • 学会等名
      電気学会制御研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 定値制御データを用いた分散評価に基づくデータ駆動型制御器設計2018

    • 著者名/発表者名
      増田士朗
    • 学会等名
      計測・制御・システム工学部会 制御フォーラム「データサイエンスで挑む鉄鋼プロセスのモデリングと制御」公開セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 線形パラメータ表現された制御器に対するデータ駆動型最小分散制御における不確かな外乱モデルの影響2018

    • 著者名/発表者名
      岡田 将吾, 増田 士朗
    • 学会等名
      第5回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 操作量評価を考慮した閉ループステップ応答データを用いたデータ駆動型制御器調整における規範モデルの設計法2018

    • 著者名/発表者名
      梶原 諒太,増田 士朗
    • 学会等名
      第5回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Data-Driven Feedback-Feedforward Controller Design from Closed-loop Step Response Data Based on Virtual Reference Feedback Tuning2017

    • 著者名/発表者名
      Shiro Masuda and Yoshihiro Matsui
    • 学会等名
      The 36th Chinese Control Conference (CCC 2017)
    • 発表場所
      大連 (中国)
    • 年月日
      2017-07-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Convergence Property for Iterative Data-driven PID Gain Tuning Based on Generalized Minimum Variance Regulatory Control2017

    • 著者名/発表者名
      Ryoko Yokoyama and Shiro Masuda
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Advanced Control of Industrial Processes
    • 発表場所
      台北 (台湾)
    • 年月日
      2017-05-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 閉ループステップ応答データを用いたFRITにおけるプレフィルタ設計2017

    • 著者名/発表者名
      梶原諒太,増田士朗
    • 学会等名
      第4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
      岡山大学 (岡山県岡山市)
    • 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] FRIT法に基づく定値制御データを用いたデータ駆動型最小分散制御2017

    • 著者名/発表者名
      岡田将吾,増田士朗
    • 学会等名
      第4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
      岡山大学 (岡山県岡山市)
    • 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] Convergence property for iterative data-driven PID gain tuning based on generalized minimum variance regulatory control2017

    • 著者名/発表者名
      .Ryoko Yokoyama, Shiro Masuda
    • 学会等名
      2017 6th International Symposium on Advanced Control of Industrial Processes
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-driven feedback-feedforward controller design from closed-loop step response data based on virtual reference feedback tuning2017

    • 著者名/発表者名
      Shiro Masuda, Yoshihiro Matsui
    • 学会等名
      Chinese Control Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Iterative Data-Driven Generalized Minimum Variance Regulatory Control via L2-regularization2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshitada Shimamoto, Shiro Masuda
    • 学会等名
      2017 IEEE Conference on Control Technology and Applications (CCTA) August 27-30, 2017. Kohala Coast, Hawai'i, USA
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-Driven Minimum Variance Control Using Regulatory Closed-Loop Data based on the FRIT Method2017

    • 著者名/発表者名
      Shogo Okada, Shiro Masuda
    • 学会等名
      Proceedings of the SICE Annual Conference 2017, September 19-22, 2017, Kanazawa University, Kanazawa, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Design Method for an Optimal Pre-Filter in FRIT Using Closed-loop Step Response Data2017

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kajiwara, Shiro Masuda, Yoshihiro Matui
    • 学会等名
      Proceedings of the SICE Annual Conference 2017, September 19-22, 2017, Kanazawa University, Kanazawa, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuous-time I-PD Gain Tuning for Helicopter Attitude Control Model Based on VRFT Using Closed-loop Step Response Data2017

    • 著者名/発表者名
      Jongho Park, Shiro Masuda
    • 学会等名
      2017 17th International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS 2017) Oct. 18-21, 2017, Ramada Plaza, Jeju, Korea
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-driven Linearly Parametrized Controller Design Based on Minimum Variance Evaluation2017

    • 著者名/発表者名
      Shogo Okada, Shiro Masuda
    • 学会等名
      2017 11th Asian Control Conference (ASCC) Gold Coast Convention Centre, Australia, December 17-20, 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pre-filter Design for Non-iterative Data-driven Controller Parameters Tuning Using Closed-loop Step Response Data2017

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kajiwara, Shiro Masuda, Yoshihiro Matui
    • 学会等名
      2017 11th Asian Control Conference (ASCC) Gold Coast Convention Centre, Australia, December 17-20, 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-Iterative Data-Driven Controller Parameters Tuning of Feedback Linearizing Controller2017

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Tsukui, Shiro Masuda
    • 学会等名
      2017 11th Asian Control Conference (ASCC) Gold Coast Convention Centre, Australia, December 17-20, 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] L2正則化法を用いたデータ駆動一般化最小分散制御系の繰り返し設計2017

    • 著者名/発表者名
      島本 慶忠, 増田 士朗
    • 学会等名
      電気学会制御研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 分散評価に基づく制御不変量の推定を用いたデータ駆動型制御器調整法2017

    • 著者名/発表者名
      横山 司,増田 士朗
    • 学会等名
      電気学会制御研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 一般化最小分散評価に基づくデータ駆動型繰り返しPID ゲイン調整2017

    • 著者名/発表者名
      河野 司,増田 士朗
    • 学会等名
      電気学会電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 連続時間系VRFT法に基づくヘリコプター実験データを用いたI-PD 制御2017

    • 著者名/発表者名
      朴 鍾浩,増田 士朗
    • 学会等名
      電気学会電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 定値制御データを用いたデータ駆動型一般化最小分散制御系における繰り返し重み更新2017

    • 著者名/発表者名
      増田 士朗, 岡山 早百合
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] L2 正則化法を用いたデータ駆動型一般化最小分散制御系の繰り返し設計2017

    • 著者名/発表者名
      島本 慶忠, 増田 士朗
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 一般化最小分散制御系の制御則極, 故障時定常値の数式表現2017

    • 著者名/発表者名
      井上 昭,増田 士朗,と 明聡,矢納 陽
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 定値制御データを用いた分散評価に基づくデータ駆動型PID ゲイン調整法2017

    • 著者名/発表者名
      横山 司, 増田 士朗
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] RBFネットワークによるフィードバック線形化補償器に対するデータ駆動制御器設計2017

    • 著者名/発表者名
      津久井 文哉,増田 士朗
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 線形パラメータ表現された制御器に対するデータ駆動型最小分散制御2017

    • 著者名/発表者名
      岡田 将吾, 増田 士朗
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 非最小位相系における閉ループステップ応答データを用いたFRITにおけるプレフィルタ設計2017

    • 著者名/発表者名
      .梶原 諒太,増田 士朗
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Data-driven update of the free parameter of the Youla-Kucera parametrization in disturbance attenuation FRIT based on variance evaluation2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ishii and Shiro Masuda
    • 学会等名
      2016 International Conference on Advanced Mechatronic Systems
    • 発表場所
      メルボルン (オーストラリア)
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-Driven Generalized Minimum Variance Regulatory Control with Unknown Disturbance2016

    • 著者名/発表者名
      Ryota Uematsu and Shiro Masuda
    • 学会等名
      2016 International Conference on Advanced Mechatronic Systems
    • 発表場所
      メルボルン (オーストラリア)
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-driven Generalized Minimum Variance Regulatory Control with Constrained Controller Structure2016

    • 著者名/発表者名
      Ryoko Yokoyama and Shiro Masuda
    • 学会等名
      2016 International Conference on Advanced Mechatronic Systems
    • 発表場所
      メルボルン (オーストラリア)
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分散評価に基づく外乱抑制FRIT法を用いたYoula パラメトリゼーションにおける自由パラメータのデータ駆動型更新2016

    • 著者名/発表者名
      石井友貴,増田士朗
    • 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 (福岡県北九州市)
    • 年月日
      2016-11-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 一般化最小分散評価に基づく閉ループ同定と周期外乱の推定2016

    • 著者名/発表者名
      植松凌太,増田士朗
    • 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 (福岡県北九州市)
    • 年月日
      2016-11-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] FIR 型制御器におけるデータ駆動型一般化最小分散制御の繰り返し設計2016

    • 著者名/発表者名
      横山涼子,増田士朗
    • 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 (福岡県北九州市)
    • 年月日
      2016-11-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 首都大学東京 システムデザイン学部/大学院システムデザイン研究科 研究・教員紹介

    • URL

      https://www.sd.tmu.ac.jp/RDstaff/data/ma/693/2018.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 首都大学東京 システムデザイン学部/大学院システムデザイン研究科 研究・教員紹介

    • URL

      https://www.sd.tmu.ac.jp/RDstaff/data/ma/693/H29.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 首都大学東京・研究教員紹介・増田士朗・H28年度年報

    • URL

      http://www.sd.tmu.ac.jp/RDstaff/data/ma/693/H28.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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