| 研究課題/領域番号 |
19K04446
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21040:制御およびシステム工学関連
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| 研究機関 | 南山大学 |
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研究代表者 |
坂本 登 南山大学, 理工学部, 教授 (00283416)
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| 研究分担者 |
西田 豪 日本大学, 工学部, 准教授 (80435669)
中島 明 南山大学, 理工学部, 教授 (70377836)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 最適制御 / 非線形システム / ハミルトン・ヤコビ方程式 / ハミルトン系 / 不変多様体理論 / ラムダ補題 / 非線形制御 / ターンパイク理論 / スパース最適制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
制御対象のもつ運動機能を最大限に引き出すための制御系設計理論を構築する．最適制御理論に現れるハミルトン・ヤコビ方程式（HJE）には，対象が制御された結果の運動情報が埋め込まれていることが研究代表者のこれまでの研究で分かってきた．しかし，これを体系的に活用して実際の制御系設計とその実装を行うには，HJEのより深い数学的理解と，これらを取り出し利用するための数値計算理論が必要である．本研究では，ハミルトン力学理論，動的システム理論などを活用し，このような高機能運動を実現する制御系設計の枠組みを構築する．また，実験検証により有用性を確認する．
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| 研究成果の概要 |
代表者のこれまでの最適制御理論に関する研究から，本研究では，ハミルトン・ヤコビ方程式が制御目的が可能かどうかを含め，制御によって達成される閉ループ運動などの運動制御情報が埋め込まれているという直感を検証し実証することを目的とした．本研究期間では，これを理論的に示しただけでなく，実験によっても検証することができた．これらの成果はIEEEやIFACなどの国際的権威の高いジャーナルに発表した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
メカトロニクス系の制御において標準的に用いられるAcrobotという体操選手を模擬した装置に対し，制御系の切り替えなしに真下から倒立状態へ一気に振上げかつ安定化する制御に成功した．この成果はこれまでどのような非線形制御理論（かつ実験）の研究者も成功しなかった独自の成果で，例えば宇宙ロボットなどの新しい制御方式へ繋がる可能性のがある．
また，計量経済学で重要なターンパイク理論に対して新しい解析手法を提案することができた．これは，ハミルトン系の輸送問題の一種として考察し動的システム理論のラムダ補題などを用いる新規性の高い成果である．
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