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統計的制御手法の開発と航空宇宙への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K06492
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
研究機関京都大学

研究代表者

藤本 健治  京都大学, 工学研究科, 教授 (10293903)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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)
キーワード制御工学 / 宇宙機の制御 / 統計的学習 / ガウス過程回帰 / 軌道追従制御 / ロバスト軌道計画 / スライディングモード制御 / 最適制御 / 機械学習 / 航空宇宙 / 非線形制御 / システム同定 / 航空宇宙工学
研究成果の概要

本研究では、制御工学に機械学習や統計的データ学習の方法を導入し、データに基づく制御系設計を行う手法を提案した。さらにその成果を航空宇宙工学の諸問題に応用することを目指した。この目的のために、データや統計量を扱える制御工学の新しいアルゴリズムの開発と、航空宇宙工学の諸問題を解決するための制御理論の開発の2つの方向性の研究を行なった。前者の研究としては変分ベイズやガウス過程回帰を用いたデータ制御手法の開発し、後者の研究としてはばらつきをもつ宇宙機の軌道計画法とロバストな姿勢制御手法を開発した。以上により、統計的学習に基づく制御手法の基盤技術が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、近年注目を集めているAIやビッグデータを扱える方法を、制御工学の分野にも応用し、さらに航空宇宙の諸問題に適用することにある。これにより、過去に蓄積された多くの制御データを利用して信頼性の高い制御が可能になるほか、従来は計算の難しかった宇宙機の軌道計画においても、コンピュータによる大規模計算を行うことでより短時間で高精度な計算結果が得られる可能性がある。本研究により、このような新しい制御手法の技術的な基盤を作ることができた。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] On Rendezvous Trajectory Design of Earth Orbiting Satellites with Robust L1-Optimal Control for Parameter Variations2020

    • 著者名/発表者名
      FUJIMOTO Kenji, KODAMA Tasuku, MARUTA Ichiro
    • 雑誌名

      TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN

      巻: 18 号: 5 ページ: 250-257

    • DOI

      10.2322/tastj.18.250

    • NAID

      130007896454

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the Method of Generating a Circular-Clothoid Trajectory for Front-Steering Vehicles Based on L1/L2-Optimal Control2020

    • 著者名/発表者名
      Hamada Kiyoshi, Maruta Ichiro, Fujimoto Kenji, Hamamoto Kenniti
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 13 号: 3 ページ: 107-113

    • DOI

      10.9746/jcmsi.13.107

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Approximate Solutions to the Hamilton-Jacobi Equations for Generating Functions2020

    • 著者名/発表者名
      Hao Zhiwei, Fujimoto Kenji, Zhang Qiuhua
    • 雑誌名

      Journal of Systems Science and Complexity

      巻: 33 号: 2 ページ: 261-288

    • DOI

      10.1007/s11424-019-8334-6

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Path following via kinetic-potential energy shaping2020

    • 著者名/発表者名
      Ferguson Joel, Shima Ryotaro, Fujimoto Kenji
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2020 59th IEEE Conference on Decision and Control

      巻: 1 ページ: 763-768

    • DOI

      10.1109/cdc42340.2020.9303974

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Bayesian Inference for Path Following Control of Port-Hamiltonian Systems with Training Trajectory Data2019

    • 著者名/発表者名
      OKURA Yuki, FUJIMOTO Kenji, MARUTA Ichiro, SAITO Akio, IKEDA Hidetoshi
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 2020 号: 2 ページ: 40-46

    • DOI

      10.9746/jcmsi.13.40

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On Path Following Control of Nonholonomic Port-Hamiltonian Systems via Generalized Canonical Transformations2019

    • 著者名/発表者名
      SHIMA Ryotaro, OKURA Yuki, FUJIMOTO Kenji, MARUTA Ichiro
    • 雑誌名

      Proceedings of the 11th IFAC Symposium on Nonlinear Control Systems

      巻: 1 号: 16 ページ: 440-445

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2019.11.795

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On Rendezvous Trajectory Design of Earth Orbiting Satellites with Robust L1-Optimal Control for Parameter Variations2019

    • 著者名/発表者名
      KODAMA Tasuku, FUJIMOTO Kenji, MARUTA Ichiro
    • 雑誌名

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

      巻: 1

    • NAID

      130007896454

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On Circular-Clothoid Trajectory Generation for Front Steering Vehicles Based on L1/L2-Optimal Control2019

    • 著者名/発表者名
      HAMADA Kiyoshi, MARUTA Ichiro, FUJIMOTO Kenji, HAMAMOTO Kenniti
    • 雑誌名

      Proceedings of the SICE Annual Conference 2019

      巻: 1 ページ: 1741-1744

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Solutions of Hamilton-Jacobi Inequalities by Constrained Gaussian Process Regression2018

    • 著者名/発表者名
      FUJIMOTO Kenji、BEPPU Hirofumi、TAKAKI Yuji
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 11 号: 5 ページ: 419-428

    • DOI

      10.9746/jcmsi.11.419

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] パラメータ変動に対してロバストなLQ最適制御の枠組みの提案2018

    • 著者名/発表者名
      FUJIMOTO Kenji、OKURA Yuki
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 54 号: 1 ページ: 138-145

    • DOI

      10.9746/sicetr.54.138

    • NAID

      130006319048

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On Computation of Numerical Solutions to Hamilton-Jacobi Inequalities Using Gaussian Process Regression2018

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto Kenji、Beppu Hirofumi、Takaki Yuji
    • 雑誌名

      Proceedings of American Control Conference

      巻: 1 ページ: 424-429

    • DOI

      10.23919/acc.2018.8430806

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On output feedback controller design for Gaussian process state space models2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Takai and K. Fujimoto
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE Conference on Decision and Control

      巻: 1 ページ: 3652-3657

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 受動性に基づくスライディングモード制御の 宇宙機の降下フェーズへの応用2020

    • 著者名/発表者名
      坂田 直樹, 藤本 健治, 丸田 一郎
    • 学会等名
      第64回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] エネルギー整形法を用いたポート・ハミルトン系におけるスライディングモード制御について2020

    • 著者名/発表者名
      坂田 直樹, 藤本 健治, 丸田 一郎, Joel Ferguson
    • 学会等名
      第64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
      2020 実績報告書
  • [学会発表] On Path Following Control of Space Robot Attitude via Constructing Error Systems2019

    • 著者名/発表者名
      SHIMA Ryotaro, FUJIMOTO Kenji, MARUTA Ichiro
    • 学会等名
      Proceedings of the 56th JSASS Autumn Conference Held by Kansai Branch and Chubu Branch
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] On Rendezvous Trajectory Design of Earth Orbiting Satellites in Elliptic Orbits with Robust Control for Parameter Variations2019

    • 著者名/発表者名
      KODAMA Tasuku, FUJIMOTO Kenji, MARUTA Ichiro
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] On Design of Asist Control System Corresponding to Branch Path2019

    • 著者名/発表者名
      KOBAYASHI Hiroyuki, OKURA Yuki, MARUTA Ichiro, FUJIMOTO Kenji, KAWATA Takeyuki, SAITO Akio, IKEDA Hidetoshi
    • 学会等名
      Proceedings of the 63rd Annual Conference of the Institute of Systems, Control and Information Engineers
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] サポートベクターマシンによるデータ選択に基づくガウス過程回帰を用いたHamilton-Jacobi不等式の解法2019

    • 著者名/発表者名
      別府 啓史, 丸田 一郎, 藤本 健治
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] パラメータ変動の2階の変分を考慮したロバスト軌道設計と最短時間制御問題2018

    • 著者名/発表者名
      中川 弘喜, 藤本 健治, 丸田 一郎
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 数値ガウス過程による有限時間最適制御問題の解法に関する一考察2018

    • 著者名/発表者名
      別府 啓史,丸田 一郎,藤本 健治
    • 学会等名
      第61回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ガウス過程状態空間モデルに基づくシステム同定に関する一考察2018

    • 著者名/発表者名
      大谷拓也、丸田一郎、藤本健治
    • 学会等名
      SICE 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] ガウス過程回帰を用いた Hamilton-Jacobi 不等式の数値解法2017

    • 著者名/発表者名
      別府啓史、高木友士、藤本健治
    • 学会等名
      システム制御情報学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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