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データ駆動型制御器設計法によるゲインスケジューリング力制御器の設計法の提案

研究課題

研究課題/領域番号 18K04197
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21040:制御およびシステム工学関連
研究機関三重大学

研究代表者

弓場井 一裕  三重大学, 工学研究科, 教授 (10324542)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードデータ駆動型制御器設計法 / ゲインスケジューリング制御 / クラスタリング / サポートベクターマシン / 力制御 / ゲインスケジューリング / データ駆動制御器設計法
研究成果の概要

本研究ではロボットにる知的な力制御を実現するため,環境から得られる反力とロボットに与える入力の情報から現在の状況を判定し,その判定された状況に応じて制御器ゲインを調整するゲインスケジューリング制御系の構築を行った。本研究の特徴的な点は,上記の知的な力制御を実現するにあたり,力制御を構築するシステムのモデルを用いることなく,ロボットより得られる反力の情報とロボットに与える入力の情報のみから実現している点である。どのような状況においても,指定する粘弾性特性を持つ力制御系を構築できるよう,現時点で得られているデータから現在の状況の特定を行い,その結果に応じた制御器ゲインの調整を可能にした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は制御対象から得られる入出力データから制御器を設計するデータ駆動型制御器設計法を,ゲインスケジューリング制御器の設計へ拡張する試みとなっている。これにより多様なシステムに対してデータを用いた制御器設計を可能とし,設計に要するコストや設計者の知識や経験に依らない設計法の提案に繋がると考えられる。一方,応用の面からは人間が環境に応じて力の加え方を調整している仕組みをロボットシステムにおいて実現することができ,ロボットが人間に代わる作業者となるための基礎となると考えられる。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 20件)

  • [雑誌論文] 数値最適化による周波数応答に基づいたロバスト性能を満たす制御器設計2021

    • 著者名/発表者名
      Ito Kohei、Yubai Kazuhiro、Yashiro Daisuke、Komada Satoshi
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 141 号: 12 ページ: 1360-1370

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.141.1360

    • NAID

      130008123505

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2021-12-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 入出力データを用いた閉ループ応答の推定2021

    • 著者名/発表者名
      Taiga Sakatoku, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 141 号: 3 ページ: 396-397

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.141.396

    • NAID

      130007993327

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2021-03-01
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Data‐Driven Controller Tuning with Closed‐Loop Response Estimation2021

    • 著者名/発表者名
      Sakatoku Taiga、Yubai Kazuhiro、Yashiro Daisuke、Komada Satoshi
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: 16 号: 10 ページ: 1397-1406

    • DOI

      10.1002/tee.23436

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 角速度飽和のある超音波モータを用いた直列弾性アクチュエータのトルク制御2020

    • 著者名/発表者名
      Toshiya Nakamura, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 雑誌名

      電気学会論文誌D(産業応用部門誌)

      巻: 140 号: 5 ページ: 378-386

    • DOI

      10.1541/ieejias.140.378

    • NAID

      130007839324

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • 年月日
      2020-05-01
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Constraints to Guarantee Gain and Phase Margins for Data-Driven Controller Tuning Methods2020

    • 著者名/発表者名
      Taiga Sakatoku, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 雑誌名

      Journal of Marine Science and Technology

      巻: 28 ページ: 385-393

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 一度のデータ取得によるデータ駆動出力相補感度整形2019

    • 著者名/発表者名
      Yanagawa Kosuke、Yubai Kazuhiro、Yashiro Daisuke、Komada Satoshi
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 139 号: 8 ページ: 874-881

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.874

    • NAID

      130007686748

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2019-08-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 閉ループの安定性と安定余裕を保証するNCbTの提案2019

    • 著者名/発表者名
      Date Munemitsu、Yubai Kazuhiro、Yashiro Daisuke、Komada Satoshi
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 139 号: 4 ページ: 460-468

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.460

    • NAID

      130007622132

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2019-04-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Load Side Angle Control Using HPF with Backlash Model for Torsional Torque Estimation of Electromagnetic Motor with Reduction Gear with Drive and Load Side Encoders2023

    • 著者名/発表者名
      Yuto Ikeda, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai and Satoshi Komada
    • 学会等名
      The IEEJ International Workshop on Sensing, Acutuation, Motion Control, and Optimization 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 摩擦を持つ機械系に対する入出力データを用いた応答予測と制御器調整2022

    • 著者名/発表者名
      弓場井 一裕
    • 学会等名
      2022年電気学会電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Design of a Torsion Torque Estimator that Includes a Backlash Model for a Load-Side Angle Control System that Consists of a Motor, a Reduction Gear, a Spring, and Motor/Load-Side Encoders2022

    • 著者名/発表者名
      Yuto Ikeda, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 学会等名
      48th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Tuning Method of Gain-Scheduled Model Error Compensator Using Frequency Response by Numerical Optimization2022

    • 著者名/発表者名
      Kohei Ito, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      SAMCON 2022 The 8th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental Validation of Controller Design for Inverter via Data-Driven Approach2022

    • 著者名/発表者名
      Kouki Tanaka, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      SAMCON 2022 The 8th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tuning of Youla Parameter with Passivity-Based Stability Constraint2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Nakayama, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      SAMCON 2022 The 8th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation and Compensation of Airframe's Disturbance Force using Rotor Angular Velocity for Propeller-driven Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nishii, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Load Torque Control of an Electromagnetic Motor with a Reduction Gear, a Spring, and Motor/Load-Side Encoders2021

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kondo, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Load Torque Control of an Electromagnetic Motor with a Reduction Gear and Motor/Load-Side Encoders2020

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kondo, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 学会等名
      IECON 2020 The 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of Adaptive Controller for Bilateral Control Systems Including a Propeller-Driven System2020

    • 著者名/発表者名
      Masaya Inukai, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 学会等名
      IECON 2020 The 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposal of Estimation of Closed-loop Response Using Input and Output Data2020

    • 著者名/発表者名
      Taiga Sakatoku, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      2020 International Automatic Control Conference (CACS)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of a Contact-Force Controller including State Feedback Controllers for Propeller-Driven Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nishii, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 学会等名
      IECON 2020 The 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of a Gain-scheduled Rotor Thrust Controller Using Airspeed and Rotor Angular Velocity2020

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kato, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 学会等名
      IECON 2020 The 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] データを用いたH∞多変数制御器の設計2020

    • 著者名/発表者名
      森田晃史,弓場井一裕,矢代大祐,駒田諭
    • 学会等名
      電気学会制御研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 入出力データを用いた閉ループ応答の推定と制御器の再調整2020

    • 著者名/発表者名
      酒徳大雅,弓場井一裕,矢代大祐,駒田諭
    • 学会等名
      電気学会制御研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] データ駆動型制御器設計法と機械学習に基づいたゲインスケジュールド力制御器の設計法の提案2020

    • 著者名/発表者名
      辻井祥太郎,弓場井一裕,矢代大祐,駒田諭
    • 学会等名
      電気学会制御研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A Data-Driven Design Method of Gain-Scheduled Force Controller for Variable Environments2020

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Tsujii, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      The IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion, and Optimization (SAMCON2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multivariable H-infinity Controller Design Using Data-driven Tuning2020

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Morita, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      The IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion, and Optimization (SAMCON2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ゲイン・位相余裕を保証するデータ駆動型制御器設計法2019

    • 著者名/発表者名
      酒徳大雅,弓場井一裕,矢代大祐,駒田諭
    • 学会等名
      第63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
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] データを用いた安定かつ最小位相なH∞制御器の設計2019

    • 著者名/発表者名
      森田晃史,弓場井一裕,矢代大祐,駒田諭
    • 学会等名
      第62回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 入出力データを用いたYoulaパラメータの分母・分子多項式調整2019

    • 著者名/発表者名
      長瀬瑛,弓場井一裕,矢代大祐,駒田諭
    • 学会等名
      第62回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Data-Driven Tuning of Stable Minimum Phase H∞ Controller2019

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Morita, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      2019 International Automatic Control Conference (CACS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposal of Constraints to Guarantee Gain and Phase Margins for Data-Driven Controller Tuning Methods2019

    • 著者名/発表者名
      Taiga Sakatoku, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      2020 International Automatic Control Conference (CACS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] データ駆動型制御器設計法に基づいた切換型力制御器の設計法2018

    • 著者名/発表者名
      辻井祥太郎,弓場井一裕,矢代大祐,駒田諭
    • 学会等名
      平成30年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 不安定な極零相殺を回避した感度最小化のためのデータ駆動型制御器設計2018

    • 著者名/発表者名
      森田晃史,弓場井一裕,矢代大祐,駒田諭
    • 学会等名
      平成30年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 閉ループの安定性と指定された安定余裕を同時に保証するNCbTの実機検証2018

    • 著者名/発表者名
      伊達宗充,弓場井一裕,矢代大祐,駒田諭
    • 学会等名
      電気学会制御研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] データ駆動型制御器設計における閉ループシステムの安定性を保証する解更新法2018

    • 著者名/発表者名
      柳川晃佑,弓場井一裕,矢代大祐,駒田諭
    • 学会等名
      電気学会制御研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Output Complementary Sensitivity Shaping for MIMO Systems without Multiple Experiments2018

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Yanagawa, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      The 37th Chinese Control Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study on Design Method of the Switching System for Force Control2018

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Tsujii, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      12th France-Japan and 10th Europe-Asia Congress on Mecatronics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-Driven H∞ Controller Tuning by Iterative Convex Optimization2018

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Morita, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      The 5th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Fundamental Study on Switching Control System with Multiple Modes for Force Control2018

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Tsujii, Kazuhiro Yubai, Daisuke Yashiro, Satoshi Komada
    • 学会等名
      A Fundamental Study on Switching Control System with Multiple Modes for Force Control
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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