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非マルコフモデルと不連続フィードバックに基づく非線形確率ロバスト制御理論の構築

研究課題

研究課題/領域番号 17H03282
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
研究機関鹿児島大学

研究代表者

西村 悠樹  鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (20549018)

研究分担者 星野 健太  京都大学, 情報学研究科, 助教 (10737498)
佐藤 訓志  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60533643)
中村 文一  東京理科大学, 理工学部電気電子情報工学科, 准教授 (70362837)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2019年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2017年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
キーワード確率システム / 非線形制御 / リャプノフ安定論 / 有限時間整定制御 / ラフパス解析 / 振動抑制制御 / 制御工学 / 確率論 / 機械力学・制御 / 非線形制御理論
研究成果の概要

超スマート社会に必要な技術の多くは不規則振動に悩まされる。本研究の目的は,これら非線形システムの不規則振動を把握・制御するために,確率制御理論を通常の非線形制御理論と統合し,真に実用的なシステムノイズ除去・低減のための確率安定性理論を構築することであった。これに関し,本研究課題では,非線形確率システムの多岐にわたる特異な性質を定性的に解析し,実システムに対して適用が容易な非線形確率ロバスト制御の開発を試みた。また,提案理論の有用性を数値シミュレーションならびに各種の実機実験で示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

学術的意義:確率システム論の実応用展開を意識した研究は推定や線形制御理論では幅広く行われているが,最初から非線形システムを対象としたものは世界的に少ないことがある。また,半世紀にわたって謎とされてきた確率制御理論の諸問題を解決しつつ実応用展開に向かうために,最先端の非線形制御理論と非マルコフ確率論の精神を融合した理論展開は学術的な独創性を有する。
社会的意義:本研究課題は確率制御技術の発展による超スマート社会下の家庭・福祉用ロボットや地震被害の抑制,プラント等の省エネルギー運用などにも活用されるものと考えられる。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (20件) (うち査読あり 20件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Local Controllability of Single-Input Nonlinear Systems Based on Deterministic Wiener Processes2020

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Yuki、Tsubakino Daisuke
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 65 号: 1 ページ: 354-360

    • DOI

      10.1109/tac.2019.2912452

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 確率リャプノフ安定論~ノイズが導く多様な安定性2020

    • 著者名/発表者名
      西村悠樹
    • 雑誌名

      システム/制御/情報(別冊『確率システムシンポジウム50回記念』特集号』)

      巻: 64B ページ: 34-39

    • 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] Conditions of almost sure boundedness and practical asymptotic stability of continuous-time stochastic systems2020

    • 著者名/発表者名
      Hoshino Kenta、Nishimura Yuki
    • 雑誌名

      Proceedings of IFAC World Congress 2020

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic bounded stability in the three-body problem with probabilistic uncertainty using port-Hamiltonian representation2020

    • 著者名/発表者名
      T. Nishishita、S. Satoh、K. Yamada
    • 雑誌名

      Aerospace Technology Japan

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic stabilization of rigid body motion of a spacecraft on SE(3)2020

    • 著者名/発表者名
      N. Tasaka, S. Satoh, T. Hatanaka and K. Yamada
    • 雑誌名

      International Journal of Control

      巻: - 号: 5 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1080/00207179.2019.1637544

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic disturbance attenuation based on nonlinear compensator2019

    • 著者名/発表者名
      Kimura Shuma、Nishimura Yuki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2019 International Symposium on Nonlinear Theory & Its Applications

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On Stochastic Finite-Time Stabilization with Continuous State-Feedback Controllers2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Hoshino, Yuki Nishimura
    • 雑誌名

      IFAC-PapersOnLine

      巻: 52 号: 16 ページ: 204-209

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2019.11.779

    • 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] Stochastic Lyapunov Stability for Rough Differential Equations2019

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Yuki
    • 雑誌名

      Proceedings of 2019 European Control Conference

      巻: - ページ: 1164-1169

    • DOI

      10.23919/ecc.2019.8796199

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Iterative feedback tuning for Hamiltonian systems based on variational symmetry2019

    • 著者名/発表者名
      S. Satoh and K. Fujimoto
    • 雑誌名

      International Journal of Robust and Nonlinear Control

      巻: 29 号: 16 ページ: 5845-5865

    • DOI

      10.1002/rnc.4692

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Introduction to an iterative solution method for nonlinear stochastic optimal control problems2019

    • 著者名/発表者名
      Satoh Satoshi
    • 雑誌名

      Proceedings of SICE 2019 Annual Conference

      巻: - ページ: 1082-1084

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Attitude estimation for a spacecraft based on stochastic control theory2019

    • 著者名/発表者名
      Satoh Satoshi
    • 雑誌名

      Proceedings of SICE 2019 Annual Conference

      巻: - ページ: 545-547

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic systems modeling and stabilization of the attitude of a spacecraft2019

    • 著者名/発表者名
      N. Tasaka、S. Satoh、K. Yamada
    • 雑誌名

      Proceedings of the 32nd International Symposium on Space Technology and Science

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic bounded stability in the three-body problem with probabilistic uncertainty using port-Hamiltonian representation2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nishishita, S. Satoh and K. Yamada
    • 雑誌名

      Proceedings of the 32nd International Symposium on Space Technology and Science

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Convergence rates of stochastic homogeneous systems2019

    • 著者名/発表者名
      Hoshino Kenta、Nishimura Yuki、Yamashita Yuh
    • 雑誌名

      Systems & Control Letters

      巻: 124 ページ: 33-39

    • DOI

      10.1016/j.sysconle.2018.11.013

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic Lyapunov functions without differentiability at supposed equilibria2018

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Yuki、Ito Hiroshi
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 92 ページ: 188-196

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2018.03.013

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strong Solutions of Stochastic Differential Equations in Finite-Time Stabilization2018

    • 著者名/発表者名
      Hoshino Kenta、Nishimura Yuki
    • 雑誌名

      IFAC-PapersOnLine

      巻: 51 号: 13 ページ: 266-271

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2018.07.289

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gait generation for a biped robot with knees and torso via trajectory learning and state-transition estimation2018

    • 著者名/発表者名
      Satoh Satoshi、Fujimoto Kenji
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 23 号: 4 ページ: 489-497

    • DOI

      10.1007/s10015-018-0476-4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local Minimum Connection for Static Smooth Control Lyapunov Function2018

    • 著者名/発表者名
      Masaki Takase, Hisakazu Nakamura, Soki Kuga
    • 雑誌名

      IFAC-PapersOnLine

      巻: 51 号: 13 ページ: 272-278

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2018.07.290

    • NAID

      130006251426

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 確率システムの有限時間安定性補償器2017

    • 著者名/発表者名
      上原理, 西村悠樹, 星野健太
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌A

      巻: J100-A

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Input-to-state stability of stochastic port-Hamiltonian systems using stochastic generalized canonical transformations2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Satoh
    • 雑誌名

      International Journal of Robust and Nonlinear Control

      巻: 27

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ある非平滑確率リャプノフ関数に基づく確率制振制御について2020

    • 著者名/発表者名
      西村悠樹
    • 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] 線形ドリフト・アフィン拡散確率システムの制御法に関する一考察2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤訓志、関口和真
    • 学会等名
      第7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
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ラフパス解析に基づく制御理論~劣駆動システムを例題に~2019

    • 著者名/発表者名
      西村悠樹
    • 学会等名
      第62回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ラフパス解析に基づく確率リャプノフ安定論の再構築可能性について2019

    • 著者名/発表者名
      西村悠樹
    • 学会等名
      第62回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 非線形確率制御を用いたフォーメーションフライト制御に関する一考察2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤訓志、山田克彦
    • 学会等名
      第63回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 確率システムモデルに基づく剛体姿勢の非線形推定2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤訓志
    • 学会等名
      第6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
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超音波モータのチャタリング補償付き有限時間位置決め制御2019

    • 著者名/発表者名
      木下亮、西村悠樹、谷口康太郎、中村文一、田中幹也
    • 学会等名
      第6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
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 確率制御バリア関数を用いたヒューマンアシスト制御2019

    • 著者名/発表者名
      中村文一、島村諒、西村悠樹
    • 学会等名
      第6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
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Stabilization of fourth-order chained system by rough signals2018

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Kouki、Nishimura Yuki
    • 学会等名
      The 2018 International Symposium on Nonlinear Theory & Its Applications (NOLTA 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Etale synergistic hybrid control design for asymptotic stabilization on manifold via minimum projection method2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Hisakazu、Satoh Yasuyuki
    • 学会等名
      The 2018 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] Collision avoidance assist control for two-wheel vehicle robots by control barrier function2018

    • 著者名/発表者名
      Igarashi Motoi、Nakamura Hisakazu
    • 学会等名
      The 2018 International Automatic Control Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Input correction control of state constrained nonlinear system by using revived transformation2018

    • 著者名/発表者名
      Takai Maki、Shudai Hiroki、Nakamura Hisakazu、Kunori Yu
    • 学会等名
      The 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spacecraft attitude estimation based on stochastic kinematics modeling on SO(3)2018

    • 著者名/発表者名
      Satoh Satoshi、Yamada Katsuhiko
    • 学会等名
      The 50th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Application
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On Design of Homogeneous Feedback Controllers for Finite-Time Stabilization of Stochastic Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Hoshino Kenta、Nishimura Yuki
    • 学会等名
      The 50th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Application
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 確率的不確かさを含む連続時間システムのモデル化と制御 ー確率微分方程式と確率解析を使ってー2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤訓志
    • 学会等名
      日本機械学会東海学生会第219回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 経路積分法に基づく非線形確率最適制御のフォーメーションフライト制御への適用2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤訓志、山田克彦
    • 学会等名
      第28回アストロダイナミクスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 粘性優解と非滑確率リャプノフ関数の関連付け2018

    • 著者名/発表者名
      西村悠樹、星野健太
    • 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] 滑らかでない確率リャプノフ関数による確率漸近安定条件の緩和2018

    • 著者名/発表者名
      西村悠樹、星野健太
    • 学会等名
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 非ホロノミックシステムのラフ安定化における入力信号の考察2018

    • 著者名/発表者名
      竹内康貴, 西村悠樹
    • 学会等名
      第50回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ノイズの印加されたアクティブ動吸振器による制振制御2018

    • 著者名/発表者名
      渡邊寛久, 西村悠樹
    • 学会等名
      第50回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 同次制御の混合によるアクティブ動吸振器の制振制御2018

    • 著者名/発表者名
      木村修馬, 西村悠樹
    • 学会等名
      第50回計測自動制御学会北海道支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 微分フラットシステムに対するISS-CLF設計2018

    • 著者名/発表者名
      藤井裕大, 中村文一
    • 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] 確率システムの有限時間整定制御における強い解の存在性2018

    • 著者名/発表者名
      星野健太, 西村悠樹
    • 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] A non-smooth stochastic Lyapunov function and its relationship with viscosity solutions2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nishimura, Kenta Hoshino
    • 学会等名
      The 2017 Asian Control Conference (ASCC 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 劣駆動機械システムの確率有界安定化制御と2ロータヘリコプタへの応用2017

    • 著者名/発表者名
      田坂俊郎, 佐藤訓志, 佐伯正美
    • 学会等名
      第61回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 確率的不確かさを考慮したシステム表現と最適制御2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤訓志
    • 学会等名
      ヒューマノイド・ロボティクス2017夏の学校
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 確定・確率システム論の融合に基づくシステム制御理論の新展開への目論み2017

    • 著者名/発表者名
      西村悠樹
    • 学会等名
      真なるダイナミクスの追求によるシステム制御理論の躍進を目指すシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 確率一般化正準変換に基づく確率ポート・ハミルトン系の内部安定化と入力ー状態安定化2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤訓志
    • 学会等名
      真なるダイナミクスの追求によるシステム制御理論の躍進を目指すシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 確率ノイズによる非線形システムの制御2017

    • 著者名/発表者名
      星野健太
    • 学会等名
      真なるダイナミクスの追求によるシステム制御理論の躍進を目指すシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ラフパス解析に基づく確率リャプノフ安定論の解析2017

    • 著者名/発表者名
      西村悠樹
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 鹿児島大学工学部機械工学科西村研究室

    • URL

      http://www.mech.kagoshima-u.ac.jp/~yunishi/

    • 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
  • [備考] 真なるダイナミクスの追究による次世代システム制御理論調査研究会

    • URL

      http://truedyn.sice-ctrl.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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