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群知能最適化手法による手軽かつ高精度な非線形解析手法の提案

研究課題

研究課題/領域番号 16K16124
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 ソフトコンピューティング
研究機関香川大学

研究代表者

松下 春奈  香川大学, 創造工学部, 講師 (00604539)

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
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード分岐点導出 / 分岐解析 / 初期値設定問題 / 力学系 / 粒子群最適化(PSO) / 進化計算 / 粒子群最適化 / 粒子群最適化(PSO) / 分岐 / 離散力学系 / 不安定周期点 / 非線形解析 / 非線形最適化 / 群知能 / ソフトコンピューティング
研究成果の概要

本研究では、まず、粒子群最適化(PSO)による分岐点導出法を提案した.この手法は勾配情報やリアプノフ指数を用いない全く新しい分岐点導出法である.提案した分岐点導出法は,入れ子構造となった2つのPSO(NLPSO)を用いることで,2つの独立した目的関数を多目的関数とすることなく,分岐パラメータとその周期点を探索する.NLPSOを用いることで,周期点の安定性に依存することなく,素早い収束性をもって高精度にPD分岐点を導出できることを確認した.次に、NLPSOのサドルノード(SN)分岐点導出における問題点を洗い出し、拡張型目的関数を提案することで、NLPSOによるSN分岐点導出に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

分岐解析は,非線形的挙動を取るあらゆる系にとって重要である.これは,数理モデルのみならず,自動車や電気回路,自然現象など実社会の多岐に渡る.提案手法は煩雑な式変形や注意深い初期値設定,厄介なパラメータ設定を必要としないため,従来はノウハウなしには行えなかった分岐解析の簡略化へ貢献するだけでなく,微分不可能なモデルの分岐解析を可能とするのではないかと考える.つまり,多くの現象やパラメータを含んだ高次元数理モデルの開発,およびそれらの詳細な非線形解析が期待できる.これにより,生体や自然現象等様々な分野の精密な理解,制御,予測,発展が期待できる.

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

    (21件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Saddle-node bifurcation parameter detection strategy with nested-layer particle swarm optimization2019

    • 著者名/発表者名
      Haruna Matsushita, Hiroaki Kurokawa, Takuji Kousaka
    • 雑誌名

      Chaos, Solitons & Fractals

      巻: 119 ページ: 126-134

    • DOI

      10.1016/j.chaos.2018.12.016

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nested-layer particle swarm optimization method for bifurcation point detection in non-autonomous systems2019

    • 著者名/発表者名
      Haruna Matsushita, Hiroaki Kurokawa, Hiroaki Kurokawa, Takuji Kousaka
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: -

    • NAID

      130007673023

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 1次元離散力学系における入れ子構造型粒子群最適化法によるサドルノード分岐点導出2018

    • 著者名/発表者名
      松下春奈, 黒川弘章, 高坂拓司
    • 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: 1646-1647

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.138.1646

    • NAID

      130007539511

    • 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] Period Doubling Bifurcation Point Detection Strategy with Nested Layer Particle Swarm Optimization2017

    • 著者名/発表者名
      Haruna MATSUSHITA, Yusho TOMIMURA, Hiroaki KUROKAWA and Takuji KOUSAKA
    • 雑誌名

      International Journal of Bifurcation and Chaos

      巻: 27 号: 07 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1142/s0218127417501012

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2種類の粒子群最適化法による太陽電池モデルの最大電力点探索2016

    • 著者名/発表者名
      松下春奈, 黒川弘章, 高坂拓司
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C

      巻: 136 ページ: 1610-1611

    • NAID

      130005268586

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Application of Particle Swarm Optimization for Calculating Local Bifurcation Point in Two-dimensional Continuous Dynamical Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Wataru KINOSHITA, Hideyuki KATO, Hiroaki KUROKAWA,?Haruna MATSUSHITA?and Takuji KOUSAKA
    • 学会等名
      RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 様々な分岐点が混在する領域におけるNLPSOによる分岐点探索の問題点2019

    • 著者名/発表者名
      松下 春奈, 黒川 弘章, 高坂 拓司
    • 学会等名
      2019年 電子情報通信学会 総合大会 講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Deriving Method of a Period Doubling Bifurcation Point by Piecewise-Linear Particle Swarm Optimizer2018

    • 著者名/発表者名
      Kenji YAMAZAKI, Hiroaki KUROKAWA,?Haruna MATSUSHITA?and Takuji KOUSAKA
    • 学会等名
      RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of Particle Swarm Optimization to the Calculation of Border Collision Bifurcation Point in a One-dimensional map2018

    • 著者名/発表者名
      Wataru KINOSHITA, Motoaki SAKAI, Hideyuki KATO, Hiroaki KUROKAWA,?Haruna MATSUSHITA?and Takuji KOUSAKA
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 入れ子構造型粒子群最適化による分岐点探索手法のサドルノード分岐点探索への拡張2018

    • 著者名/発表者名
      松下 春奈, 黒川 弘章, 高坂 拓司
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会 技術報告
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Deriving Method of a Period Doubling Bifurcation Point by Piecewise-Linear Particle Swarm Optimizer2018

    • 著者名/発表者名
      Kenji YAMAZAKI, Hiroaki KUROKAWA, Haruna MATSUSHITA and Takuji KOUSAKA
    • 学会等名
      RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP'18)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2 つの PSO を用いた一次元離散時間力学系の局所分岐点導出法2017

    • 著者名/発表者名
      富村 祐翔, 黒川 弘章, 松下 春奈, 高坂 拓司
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      愛知
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Particle Swarm Optimization for Calculating Local Bifurcation Point in One-dimensional Discrete Dynamical Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Yusho TOMIMURA, Hiroaki KUROKAWA, Haruna MATSUSHITA and Takuji KOUSAKA
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA'17)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bifurcation Analysis Method by Using PSO with Fluctuating Acceleration Coefficient2017

    • 著者名/発表者名
      Kenji YAMAZAKI, Hiroyuki KITAJIMA, Hiroaki KUROKAWA, Takuji KOUSAKA and Haruna MATSUSHITA
    • 学会等名
      平成29年度 電気関係学会 四国支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Deriving Method of Period Doubling Bifurcation Point by Modified PSO2017

    • 著者名/発表者名
      Kenji YAMAZAKI, Hiroaki KUROKAWA, Haruna MATSUSHITA and Takuji KOUSAKA
    • 学会等名
      IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks (NCN'17)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子群最適化を用いた一次元離散力学系に対するborder collision分岐点導出法2017

    • 著者名/発表者名
      酒井 基光, 富村 祐翔, 黒川 弘章, 松下 春奈, 高坂 拓司
    • 学会等名
      平成29年度(第70)電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子群最適化を用いた一次元離散時間力学系の分岐点導出法の拡張2016

    • 著者名/発表者名
      富村 祐翔, 黒川 弘章, 松下 春奈, 高坂 拓司
    • 学会等名
      平成28年度(第69回)電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 発表場所
      宮崎
    • 年月日
      2016-09-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 2つのPSOによる分岐点導出手法のサドルノード分岐への適用2016

    • 著者名/発表者名
      松下 春奈, 富村 祐翔, 黒川 弘章, 高坂 拓司
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Application of PSO with Deflection Technique to Bifurcation Analysis2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yamazaki, H. Kurokawa, T. Kousaka, H. Matsushita
    • 学会等名
      2016 SHIKOKU-SECTION JOINT CONVENTION RECORD OF THE INSTITUTES OF ELECTRICAL AND RELATED ENGINEERS
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      2016-09-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子群最適化による固定点検出法の太陽電池モデルにおける最大電力点探索への応用2016

    • 著者名/発表者名
      松下春奈, 黒川弘章, 高坂拓司
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 発表場所
      兵庫
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子群最適化を用いた一次元離散時間力学系の分岐点導出法2016

    • 著者名/発表者名
      富村祐翔, 黒川弘章, 松下春奈, 高坂拓司
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2016-07-21
    • 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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