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超省力制御システムの設計論-オンライン最適化に基づく離散・飽和型制御の活用-

研究課題

研究課題/領域番号 17360197
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 制御工学
研究機関京都大学

研究代表者

杉江 俊治  京都大学, 情報研究科, 教授 (80171148)

研究分担者 石川 将人  京都大学, 情報研究科, 講師 (20323826)
東 俊一  京都大学, 情報研究科, 助教 (40420400)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
16,310千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 1,110千円)
2007年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2006年度: 5,200千円 (直接経費: 5,200千円)
2005年度: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
キーワード拘束システム / 入力飽和 / 離散値入力 / 数値最適化 / 目標値追従制御 / 安定解析 / 制約システム
研究概要

本研究では、入力飽和や入力が離散値に制限される場合などに代表される「制約を有するシステム」を対象として、系統的な制御系の設計法の確立や、低能力アクチュエータを用いて所期の性能を十分達成するような、きわめて高効率な制御システムを実現することを目的とし、以下の成果を得た。
第一に、制御入力が飽和制約をうける制御系を対象として、保守性の低い安定性解析法およびオフライン最適化により目標値追従性能を改善する手法を開発し、その有効性を数値例や実験で確認した。
第二に、オンライン逐次最適化に基づいて制約条件を陽に考慮して制御入力を定めるモデル予測制御について考察し、事前情報を有効に利用して計算量を低減する手法や、制御対象のモデルを適応的に逐次更新し、不確かさを時々刻々減少させることをねらった適応型モデル予測制御手法を提案した。また、その有効性を数値例により示した。
第三に、入力が離散値に制約される場合の制御系設計法に関して詳しく検討し、以下の諸結果を得た。まず、連続値信号を離散値信号に変換する量子化器を動的にする手法を提案した。連続時間系では、対象系の詳細情報を必要としない簡易線形法を与え、離散時間系では、詳細情報に基づいた最適設計法を確立した。これらの有効性を種々の数値例及び実験例により検証した。さらに、一方、あるクラスの非線形系を対象として考察し、離散値入力制約下でのロバストな設計法を与えた。

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (29件) (うち査読あり 14件) 学会発表 (20件)

  • [雑誌論文] Adaptive Receding Horizon Predictive Control for Constrained Discrete-time Linear Systems with Parameter Uncertainties2008

    • 著者名/発表者名
      T. H. Kim
    • 雑誌名

      Int. J. Control 81

      ページ: 62-73

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of nonholonomic systems using discrete-valued inputs2008

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

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 1

      ページ: 66-73

    • NAID

      10024291508

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal Dynamic Quantizers for Discrete-Valued Input Control2008

    • 著者名/発表者名
      S. Azuma
    • 雑誌名

      Automatica 44

      ページ: 396-406

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] フィードバック変調器を用いた離散値入力制御におけるアクチュエータ非線形性の補償2008

    • 著者名/発表者名
      石川
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 44

      ページ: 288-290

    • NAID

      10021990213

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Off-Line Reference Shaping of Periodic Trajectories for Constrained Systems with Uncertainties2008

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki
    • 雑誌名

      IEEE Trans. on Automatic Control 53(印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adaptive Receding Horizon Predictive Control for Constrained Discrete-time Linear Systems with Parameter Uncertainties2008

    • 著者名/発表者名
      T., H., Kim
    • 雑誌名

      Int. J. Control 81-1

      ページ: 62-73

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Control of nonholonomic systems using discrete-valued inputs2008

    • 著者名/発表者名
      M., Ishikawa
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 1-1

      ページ: 66-73

    • NAID

      10024291508

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Optimal Dynamic Quantizers for Discrete-Valued Input Control2008

    • 著者名/発表者名
      S., Azuma
    • 雑誌名

      Automation 44-2

      ページ: 396-406

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Compensation of Actuator Nonlinearity Using Discrete-valued Input Control based on Feedback Modulator2008

    • 著者名/発表者名
      M., Ishikawa
    • 雑誌名

      Transactions of Society of Instrument and Control Engineers 44-3

      ページ: 288-290

    • NAID

      10021990213

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Off-Line Reference Shaping of Periodic Trajectories for Constrained Systems with Uncertainties2008

    • 著者名/発表者名
      H., Suzuki
    • 雑誌名

      IEEE Trans. on Automatic Control. (to appear) 53-6

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] フィードバック変調器を用いた離散値入力制御におけるアクチュエータ非線形性の補償2008

    • 著者名/発表者名
      石川 将人
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 44

      ページ: 288-290

    • NAID

      10021990213

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Off-Line Reference Shaping of Periodic Trajectories for Constrained Systems with Uncertainties2008

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki
    • 雑誌名

      IEEE Trans, on Automatic Control 「掲載確定」 53

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] フィードバック変調器を用いた離散値入力制御系の設計2007

    • 著者名/発表者名
      石川
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 43

      ページ: 31-36

    • NAID

      10018479871

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Model predictive control for linear parameter varying constrained systems using ellipsoidal set prediction2007

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki
    • 雑誌名

      Int. J. Control 80

      ページ: 314-321

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adaptive model predictive control for a class of constrained linear systems based on the comparison model2007

    • 著者名/発表者名
      H. Fukushima
    • 雑誌名

      Automatica 43

      ページ: 301-308

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 離散値入力型フィードバック制御における最適動的量子化器2007

    • 著者名/発表者名
      東
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 43

      ページ: 227-233

    • NAID

      10018866409

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantized Controller Design Using Feedback Modulators (in Japanese)2007

    • 著者名/発表者名
      M., Ishikawa
    • 雑誌名

      Transactions of Society of Instrument and Control Engineers 43-1

      ページ: 31-36

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Model predictive control for linear parameter varying constrained systems using ellipsoidal set prediction2007

    • 著者名/発表者名
      H., Suzuki
    • 雑誌名

      Int. J. Control 80-2

      ページ: 314-321

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Adaptive model predictive control for a class of constrained linear systems based on the comparison model2007

    • 著者名/発表者名
      H., Fukushima
    • 雑誌名

      Automatica 43-2

      ページ: 301-308

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Optimal Dynamic Quantizers in Discrete-Valued Input Feedback Control Systems (in Japanese)2007

    • 著者名/発表者名
      S., Azuma
    • 雑誌名

      Transactions of Society of Instrument and Control Engineers 43-3

      ページ: 227-233

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 離散値入力型制御のための最適動的量子化器の安定性2007

    • 著者名/発表者名
      東 俊一
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 43

      ページ: 1136-1143

    • NAID

      10020028528

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] フィードバック変調器を用いた離散値入力制御系の設計2007

    • 著者名/発表者名
      石川将人, 丸田一郎, 杉江俊治
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 Vol. 43, No. 1

      ページ: 31-61

    • NAID

      10018479871

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 離散値入力型制御における最適動的量子化器2007

    • 著者名/発表者名
      東 俊一, 杉江俊治
    • 雑誌名

      システム制御情報学会論文誌 Vol. 20, No. 3

      ページ: 122-129

    • NAID

      10020046760

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 多項式計画による飽和系の局所安定解析2006

    • 著者名/発表者名
      杉江
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 42

      ページ: 758-764

    • NAID

      10020531364

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 複数の入出力基底情報を用いた拘束システムのロバストな目標値整形2006

    • 著者名/発表者名
      鈴木
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 42

      ページ: 869-876

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local Stability Analysis of Saturating Systems via Polynomial Programming(in Japanese)2006

    • 著者名/発表者名
      T., Sugie
    • 雑誌名

      Transactions of Society of Instrument and Control Engineers 42-7

      ページ: 758-764

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Off-line Reference Shaping for Constrained Systems in the presence of Uncertainty Using Multi Input-output Bases(in Japanese)2006

    • 著者名/発表者名
      H., Suzuki
    • 雑誌名

      Transactions of Society of Instrument and Control Engineers 42-8

      ページ: 869-876

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 多項式計画による飽和系の局所安定解析2006

    • 著者名/発表者名
      杉江俊治, 植田克樹
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 Vol. 42, No. 7

      ページ: 758-764

    • NAID

      10020531364

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 複数の入出力基底情報を用いた拘束システムのロバストな目標値整形2006

    • 著者名/発表者名
      鈴木宙見, 杉江俊治
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集 Vol. 42, No. 8

      ページ: 869-876

    • NAID

      10019295600

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Linear Programming Based Optimal Dynamic Quantizer Synthesis for Discrete-Valued Input Control2007

    • 著者名/発表者名
      S. Azuma
    • 学会等名
      46th IEEE Conference on Decision and Control
    • 発表場所
      New Orleans
    • 年月日
      2007-12-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] An Optimal Dynamic Quantizer for Feedback Control with Discrete-Valued Signal Constraints2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Minami
    • 学会等名
      46th IEEE Conference on Decision and Control
    • 発表場所
      New Orleans
    • 年月日
      2007-12-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] An Optimal Dynamic Quantization Scheme for Control With Discrete-Valued Input2007

    • 著者名/発表者名
      S. Azuma
    • 学会等名
      American Control Conference
    • 発表場所
      New York City
    • 年月日
      2007-07-12
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Practical Controller Design for Discrete-valued Input Systems using Feedback Modulators2007

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa
    • 学会等名
      European Control Conference
    • 発表場所
      Kos, Greece
    • 年月日
      2007-07-04
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Practical Controller Design for Discrete-valued Input System using Feedback Modulators2007

    • 著者名/発表者名
      I. Maruta
    • 学会等名
      Proceedings of the European Control Conference(ECC2007)
    • 発表場所
      Kos, Greece
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] An Optimal Dynamic Quantization Scheme for Control With Discrete-Valued Input2007

    • 著者名/発表者名
      S. Azuma
    • 学会等名
      Proceedings of American Control Conference(ACC2007)
    • 発表場所
      New York City
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Discrete-Valued Input Control of Crane Systems Using Optimal Dynamic Quantizers2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Minami
    • 学会等名
      Proceedings of SICE Annual Conference 2007
    • 発表場所
      Takamatsu
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Linear Programming Based Optimal Dynamic Quantizer Synthesis for Discrete-Valued Input Control2007

    • 著者名/発表者名
      S. Azuma
    • 学会等名
      Proceedings of the 46th IEEE Conference on Decision and Control
    • 発表場所
      New Orleans
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] An Optimal Dynamic Quantizer for Feedback Control with Discrete-Valued Signal Constraints2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Minami
    • 学会等名
      Proceedings of the 46th IEEE Conference on Decision and Control
    • 発表場所
      New Orleans
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Practical Controller Design for Discrete-valued Input Systems using Feedback Modulators2007

    • 著者名/発表者名
      I., Maruta
    • 学会等名
      Proceedings of the European Control Conference (ECC2007)
    • 発表場所
      Kos. Greece
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] An Optimal Dynamic Quantization Scheme for Control With Discrete-Valued Input2007

    • 著者名/発表者名
      S., Azuma
    • 学会等名
      Proceedings of American Control Conference (ACC2007)
    • 発表場所
      New York City
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] MPC for LPV systems with bounded parameter variation using ellipsoidal set prediction2006

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki
    • 学会等名
      Proceedings of the 2006 American Control Conference
    • 発表場所
      Minneapolis
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Iterative feedback control for nonholonomic systems with input constraints2006

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa
    • 学会等名
      Proceedings of the 17th International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems
    • 発表場所
      Kyoto
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Iterative feedback control for nonholonomic systems with input constraints2006

    • 著者名/発表者名
      M., Ishikawa
    • 学会等名
      Proceedings of the 17th International Symposium on Mathematical Networks Theory of and Systems
    • 発表場所
      Kyoto
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Discrete-time Adaptive Model Predictive Control based on Comparison2005

    • 著者名/発表者名
      T. H. Kim
    • 学会等名
      Proc. of 16th IFAC World Congress
    • 発表場所
      Prague
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A new adaptive parameter estimation algorithm for robust constrained predictive control2005

    • 著者名/発表者名
      T. H. Kim
    • 学会等名
      Proc. of the 44th IEEE Conference on Decision and Control, and the European Control Conference 2005
    • 発表場所
      Seville
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Robust decentralized MPC algorithm for a class of dynamically interconnected constrained systems2005

    • 著者名/発表者名
      T. H. Kim
    • 学会等名
      Proc. of the 44th IEEE Conference on Decision and Control, and the European Control Conference 2005
    • 発表場所
      Seville
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Local stability analysis of saturating systems via polynomial programming2005

    • 著者名/発表者名
      T. Sugie
    • 学会等名
      Proc. of the 44th IEEE Conference on Decision and Control, and the European Control Conference 2005
    • 発表場所
      Seville
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Discrete-time Adaptive Model Predictive Control based on Comparison Model2005

    • 著者名/発表者名
      T., H., Kim
    • 学会等名
      Proc. of 16th IFAC World Congress
    • 発表場所
      Praeue
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A new adaptive parameter estimation algorithm for robust. constrained predictive control2005

    • 著者名/発表者名
      T., H., Kim
    • 学会等名
      Proc. of the 44th IEEE Conference on Decision and Control, and the European Control Conference 2005
    • 発表場所
      Seville
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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