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代数幾何学を用いた数式処理と数値計算の融合による非線形制御

研究課題

研究課題/領域番号 18J22093
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
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

庵 智幸  京都大学, 情報学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード非線形制御 / 非線形最適化 / 数式処理 / 代数的手法 / D加群 / 最適化 / 非線形 / 代数学
研究実績の概要

本研究の目的は,数式処理と数値計算の融合による両者の利点を持ち合わせた非線形制御アルゴリズムの開発である.本年度の計画では,昨年度に予備結果として得られた状態推定手法をもとに,最適推定問題と最適制御問題の間の双対性を利用し,微分作用素環上の数式処理を最適制御問題へと適用することを予定していた.
本年度では,昨年度の予備結果をもとに,より効率的に推定が行える新たな状態推定手法の提案を行った.具体的には,確率分布に対するモーメント母関数に似た新たな積分変換を導入することにより,ある確率分布に対する期待値計算を別の関数の偏導関数の計算へと帰着させた.これにより,昨年度の手法に比べて数式処理の計算量が削減できたほか,その後の数値計算においても数式処理の結果を十全に活用できるようになった.結果として,昨年度の予備結果では取り扱えないような複雑な問題に対しても数式処理を用いた提案手法が適用可能になったほか,その他従来手法に比べて提案手法がより効率的に状態推定を行えることを数値シミュレーションによって示した.
当初の計画とは異なり,双対性を利用した最適制御手法の提案までは至らなかったものの,最適推定に関しては,微分作用素環上の数式処理やさらに進んでD加群の理論に基づく数式処理を応用することで,従来よりも効率的な手法の提案を行うことができた.以上の成果は,これらの新たな数学的ツールが最適制御あるいはより広く非線形システム理論に対しても有用であることを示唆するものである.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Recursive Elimination Method in Moving Horizon Estimation for a Class of Nonlinear Systems and Non-Gaussian Noise2020

    • 著者名/発表者名
      Iori Tomoyuki、Ohtsuka Toshiyuki
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 13 号: 6 ページ: 282-290

    • DOI

      10.9746/jcmsi.13.282

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Limit Operation in Projective Space for Constructing Necessary Optimality Condition of Polynomial Optimization Problem2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Iori and Toshiyuki Ohtsuka
    • 雑誌名

      Journal of Operations Research Society of Japan

      巻: 63

    • 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
  • [学会発表] Symbolic-Numeric Computation of Posterior Mean and Variance for a Class of Discrete-Time Nonlinear Stochastic Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Iori and Toshiyuki Ohtsuka
    • 学会等名
      59th Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 数値計算と数式処理の融合から得られる制約想定を必要としない最適性の必要条件2020

    • 著者名/発表者名
      庵 智幸,大塚 敏之
    • 学会等名
      京都大学第14回ICTイノベーション
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Recursive Elimination Method for Moving Horizon Estimation of Discrete-Time Polynomial Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Iori and Toshiyuki Ohtsuka
    • 学会等名
      58th Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Symbolic-Numeric Penalty Function Method for Parametric Polynomial Optimizations via Limit Operation in a Projective Space2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Iori and Toshiyuki Ohtsuka
    • 学会等名
      International Conference on Continuous Optimization
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ホロノミック勾配法を用いた離散時間マルコフ過程の周辺分布最大化2019

    • 著者名/発表者名
      庵 智幸,大塚 敏之
    • 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] 古式ゆかしい数値最適化手法と数式処理の融合2019

    • 著者名/発表者名
      庵 智幸,大塚 敏之
    • 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
      2019 実績報告書
  • [備考] 制約想定を必要としない新しい最適性必要条件の導出

    • URL

      https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2020-11-09

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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