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データを活用した非線形複雑制御モデルの低次元化

研究課題

研究課題/領域番号 19K23517
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0302:電気電子工学およびその関連分野
研究機関広島大学

研究代表者

河野 佑  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (40743034)

研究期間 (年度) 2019-08-30 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードモデル低次元化 / 非線形システム / 大規模システム / 単調システム / DCゲイン / グラミアン / クラスタリング / 制御工学 / 大規模複雑系
研究開始時の研究の概要

IoTに代表されるような科学技術の発展に伴い,近年,システムの大規模化やネットワーク化が急速に進んでいる.他方,技術の発展はモデルの精密化(複雑化)をも促す.システムの大規模複雑化は,詳細な解析や高精度な制御を可能にするものの,不必要に問題を煩雑にする可能性がある.そこで本研究では,問題の見通しをよくするために,問題へと本質的に寄与するシステム要素を抽出する技術を構築する.そのような要素は,「システムの入出力データ」とシステム制御理論における「モデル低次元化手法」を用いることで抽出できる.

研究成果の概要

非線形大規模システムを対象とし,解析・制御に重要な要素を抽出する「モデル低次元化」に関する研究をシステムモデルと実験データを融合するデータ同化の観点から実施した.研究の主眼を1.ネットワーク系の多くが有する単調性の利活用,2.モデル予測制御の計算量削減の2つに置き,それぞれに関する理論を構築した.また,遺伝子発現ネットワークやリミットサイクルへと提案法を応用し,その有効性を確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

IoT技術の躍進によるシステムの大規模ネットワーク化,要素技術の発展によるシステムモデルの精密化(非線形化)により,大規模非線形ネットワークとして幅広いシステムがモデル化される.記述能力が高いモデルであるものの,その複雑さから解析・制御系設計が難しいことが多い.本研究の成果は,このような問題を解決するための手助けになることが期待される.

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] University of Notre Dame(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Groningen(オランダ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Tallinn University of Technology(エストニア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Cambridge(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Groningen(オランダ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Cambridge(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Empirical differential Gramians for nonlinear model reduction2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Kawano, Jacquelien M.A.Scherpen
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 127 ページ: 109534-109534

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2021.109534

    • 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] Krasovskii and shifted passivity based control2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Kawano, Krishna Chaitanya Kosaraju, Jacquelien M.A. Scherpen
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 66 号: 10 ページ: 4926-4932

    • DOI

      10.1109/tac.2020.3040252

    • 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] Converse stability theorems for positive linear time-varying systems2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Kawano
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 122 ページ: 109193-109193

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2020.109193

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Realizations in feedforward forms of nonlinearinput-output equations with time-delays2020

    • 著者名/発表者名
      Arvo Kaldmae, Yu Kawano, Ulle Kotta
    • 雑誌名

      International Journal of Robust and Nonlinear Control

      巻: 30 号: 17 ページ: 7560-7573

    • DOI

      10.1002/rnc.5194

    • 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] Data-Driven Model Reduction of Monotone Systems by Nonlinear DC Gains2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Kawano, Bart Besselink, Jacquelien M.A. Scherpen, Ming Cao
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 65 号: 5 ページ: 2094-2106

    • DOI

      10.1109/tac.2019.2939191

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Scalable control design for K-positive linear systems2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Kawano, Fulvio Forni
    • 学会等名
      24th International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 一般化微分平衡実現に基づく非線形システムのモデル低次元化2020

    • 著者名/発表者名
      横川 佳祐, 河野 佑
    • 学会等名
      第29回計測自動制御学会中国支部 学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 脳の大規模ネットワークに対する平均可制御性解析2020

    • 著者名/発表者名
      広野 浩平, 河野 佑
    • 学会等名
      第29回計測自動制御学会中国支部 学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2019-09-03   更新日: 2022-01-27  

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