安定多様体法による非線形最適状態推定器の設計と応用

• 研究課題/領域番号: 23560525
• 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: 制御工学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 坂本 登 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00283416)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2011年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 状態観測器 / シルベスター方程式 / 不変多様体 / 状態推定器 / 国際情報交流，チェコ共和国

研究概要

これまで一般的な設計手法が存在しなかった非線形システムに対して，安定多様体という概念に基づき体系的な設計論の開発を行った．非線形シルベスター方程式という方程式が重要な役割をすることがわかり，この方程式に対する（近似）解法を二つ提案した．一つは，状態依存線形表現を用いて状態依存線形シルベスター方程式を導き，この解析解を利用する方法である．これは，状態観測器を実装することが容易であるという特徴をもつ．
もう一つの手法は，非線形シルベスター方程式を不変多様体理論に基づき厳密に数値計算する方法である．これには実施者がこれまで行った不変多様体計算理論が重要になる．

研究成果

• [雑誌論文] 状態依存シルベスタ方程式を用いた非線形オブザーバの提案 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上野晃司,坂本登,鈴木雅康,小口俊樹
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 第50巻3号 ページ: 219-226
  • NAID: 130004549779
• [雑誌論文] LPVシステムに対する最適出力レギュレーションによるロックアップクラッチのスリップ回転速度制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 梅村哲央,坂本登
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 第50巻3号 ページ: 274-280
  • NAID: 130004549786
• [雑誌論文] 状態依存シルベスタ方程式を用いた非線形オブザーバの提案 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上野晃司，坂本登，鈴木雅康，小口俊樹
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 50 ページ: 219-226
  • NAID: 130004549779
  • 査読あり
• [雑誌論文] LPVシステムに対する最適出力レギュレーションによるロックアップクラッチのスリップ回転速度制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 梅村哲央，坂本登
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 50 ページ: 274-280
  • NAID: 130004549786
  • 査読あり
• [雑誌論文] Case studies on the application of the sta-ble manifold approach for nonlinear opti-mal control design Automatica (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Sakamoto
  • 巻: Vol. 49,Issue 2
  • ページ: 568-576
• [雑誌論文] 非線形最適制御によるPIOを防止する飛行,制御系設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山岸聡,坂本登,佐藤昌之
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 第61号1巻 ページ: 1-8
  • NAID: 10031168708
• [雑誌論文] 状態及び入力ノルムの制約を満足する非線,形最適制御器の設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梅田大貴,坂本登,梅村哲央
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 第49巻3号 ページ: 345-352
• [雑誌論文] インバータ電圧のノルム制約を考慮した永久磁石同期モータの非線形最適サーボ系設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梅村哲央,坂本登
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文集 巻: 第26巻7号 ページ: 252-260
  • NAID: 130003388018
• [雑誌論文] 大変形を伴う柔軟梁の受動性に基づく境界制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西田豪,山口恭輔,坂本登
  • 雑誌名: システム・制御・情報学会論文集 巻: 第26巻7号 ページ: 288-296
  • NAID: 130003388022
• [雑誌論文] 倒立振子に対する出力レギュレーション制御実験(中心多様体近似計算法による非線形制御) (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木秀俊,坂本登
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(C編) 巻: 第79巻803号 ページ: 2373-2382
  • NAID: 130003375112
• [雑誌論文] ase studies on the application of the stable manifold approach for nonlinear optimal control design (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Sakamoto
  • 雑誌名: Automatica 巻: 49 号: 2 ページ: 568-576
  • DOI: 10.1016/j.automatica.2012.11.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] 非線形最適制御によるPIOを防止する飛行制御系設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山岸聡，坂本登，佐藤昌之
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 61 ページ: 1-8
  • NAID: 10031168708
  • 査読あり
• [雑誌論文] 状態及び入力ノルムの制約を満足する非線形最適制御器の設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梅田大貴，坂本登，梅村哲央
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 49 ページ: 345-352
  • 査読あり
• [雑誌論文] インバータ電圧のノルム制約を考慮した永久磁石同期モータの非線形最適サーボ系設 計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梅村哲央，坂本登
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文集 巻: 26 ページ: 252-260
  • NAID: 130003388018
• [雑誌論文] 大変形を伴う柔軟梁の受動性に基づく境界制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西田豪，山口恭輔，坂本登
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文集 巻: 26 ページ: 288-296
  • NAID: 130003388022
  • 査読あり
• [雑誌論文] 倒立振子に対する出力レギュレーション制御実験（中心多様体近似計算法による非線形制御） (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木秀俊，坂本登
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集（C編） 巻: 79 ページ: 2373-2382
  • NAID: 130003375112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hamiltonian Representation of Magne- tohydrodynamics for Boundary Energy Controls : Topics in Magnetohydrodynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: G. Nishida and N. Sakamoto
  • 雑誌名: Dr. Linjin Zheng (Ed.) 巻: (InTech) ページ: 167-188
• [雑誌論文] 非線形最適制御による倒立振子の振り上げ安定化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤本理唯宇,坂本登
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 第48巻7号 ページ: 423-430
  • NAID: 10030930179
• [雑誌論文] 非線形最適制御による倒立振子の振り上げ安定化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤本理唯宇，坂本登
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 48 ページ: 423-430
  • NAID: 10030930179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hamiltonian Representation of Magnetohydrodynamics for Boundary Energy Controls (2012)
  • 著者名/発表者名: G. Nishida, N. Sakamoto
  • 雑誌名: Topics in Magnetohydrodynamics, InTech 巻: - ページ: 167-188
  • DOI: 10.5772/35389
  • ISBN: 9789535102113
  • 査読あり
• [学会発表] Nonlinear Luenberger observer design via invariant manifold computation (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Sakamoto, B. Rehak and K. Ueno
  • 学会等名: IFAC World Congress
  • 発表場所: Cape Town
• [学会発表] 非線形最適サーボ系によるPIO抑制制御系の設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菊池芳光,山岸聡,坂本登,佐藤昌之
  • 学会等名: 第51回飛行機シンポジウム
  • 発表場所: 高松
  • 年月日: 2013-11-20
• [学会発表] 回転型柔軟倒立振子の振り上げ制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口恭,坂本登
  • 学会等名: 第56回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2013-11-16
• [学会発表] D. Shiraki Design of partial optimal control for a nonlinear system and application to the attitude control of a control moment gyro (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ishikawa, N. Sakamoto
  • 学会等名: The SICE Annual Conference
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2013-09-17
• [学会発表] Lock-up slip control of torque converter by using optimal output regulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Umemura, N. Sakamoto
  • 学会等名: The SICE Annual Conference
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2013-09-15
• [学会発表] Nonlinear control implementation for PMSM (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Umemura, N. Sakamoto
  • 学会等名: The SICE Annual Conference
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2013-09-15
• [学会発表] A recent progress in the optimal control design under various constraints (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Sakamoto
  • 学会等名: IFAC Conference on Manufacturing Modelling, Management
  • 発表場所: サンクトペテルブルク(and Control)
  • 年月日: 2013-06-19
• [学会発表] MuPAL-αの空力特性推定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川和男,佐藤昌之,坂本登,成岡優
  • 学会等名: 第44期日本航空宇宙学会年会講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-04-18
• [学会発表] 非線形システムの部分最適制御系設計とコントロールモーメントジャイロの姿勢制御への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 白木大介,坂本登,石川和男
  • 学会等名: 第13回計測自動制御学会・制御部門大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] LPVシステムに対する最適出力レギュレーション問題の適用によるロックアップクラッチのスリップ回転速度制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梅村哲央,坂本登
  • 学会等名: 第13回計測自動制御学会・制御部門大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 状態依存シルベスタ方程式を用いた非線形オブザーバの提案 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上野晃司,坂本登,鈴木雅康,小口俊樹
  • 学会等名: 第13回計測自動制御学会・制御部門大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] A recent progress in the optimal control design under various constraints (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Sakamoto
  • 学会等名: IFAC Conference on Manufacturing Modelling, Management, and Control
  • 発表場所: サンクトペテルブルグ
• [学会発表] Lock-up slip control of torque converter by using optimal output regulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Umemura and N. Sakamoto
  • 学会等名: SICE Annual Conference
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Nonlinear control implementation for PMSM (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Umemura and N. Sakamoto
  • 学会等名: SICE Annual Conference
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Design of partial optimal control for a nonlinear system and application to the attitude control of a control moment gyro (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ishikawa, N. Sakamoto and D. Shiraki
  • 学会等名: SICE Annual Conference
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Energy estimation in numerical scheme for nonlinear partial differential equations (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaguchi, G. Nishida, N. Sakamoto
  • 学会等名: 4th IFAC Workshop on Lagrangian and Hamiltonian Methods for Non Linear Control
  • 発表場所: ベルティノーロ
  • 年月日: 2012-08-29
• [学会発表] 線形最適制御によるを防止する飛行制御則設計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山岸聡,坂本登,佐藤昌之
  • 学会等名: 第12回計測自動制御学会・制御部門大会
  • 発表場所: 奈良
• [学会発表] 線形最適サーボに基づいた入力ノルム制約を含むシステムの制御系設計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 梅田大貴,梅村哲央,坂本登
  • 学会等名: 第12回計測自動制御学会・制御部門大会
  • 発表場所: 奈良
• [学会発表] 非線形分布定数系の安定化制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口恭輔,西田豪,坂本登
  • 学会等名: 第12回計測自動制御学会・制御部門大会
  • 発表場所: 奈良
• [学会発表] ハミルトニアン密度で表現したエネルギーのフィードバックによる柔軟倒立振子の振り上げ制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口恭輔,西田豪,坂本登
  • 学会等名: 第55回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] 非線形オブザーバを用いたパラメータ推定法によるカオスシステムのパラメータ推定実験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上野晃司,坂本登,鈴木雅康,小口俊樹
  • 学会等名: 第55回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Energy estimation in numerical scheme for nonlinear partial differential equations (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaguchi, G. Nishida, N. Sakamoto
  • 学会等名: 4th IFAC Workshop on Lagrangian and Hamiltonian Methods for Non Linear Control
  • 発表場所: Italy
• [学会発表] Iterative methods to compute center and center-stable manifolds with application to the optimal output regulation problem (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Sakamoto, B. Rehak
  • 学会等名: 48th IEEE Conference on Decision and Control
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] 速度飽和によるPIOを防止する非線形最適制御法の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山岸聡,湯浅佑斗,坂本登,佐藤昌之
  • 学会等名: 第48回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋期大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] 中心多様体理論を用いたパラメータ推定法のカオスシステムへの適用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上野晃司,山岸聡,藤本理唯宇,坂本登
  • 学会等名: 第54回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 豊橋
  • 年月日: 2011-11-20
• [学会発表] Optimal controller designs satisfying state constraints (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Umeda , Y. Maeyama, N. Sakamoto, Y. Umemura
  • 学会等名: The SICE Annual Conference
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Nonlinear control of an aircraft in the presence of microburst windshear (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Yamagishi, N. Hasegawa, N. Sakamoto, M. Sato
  • 学会等名: The SICE Annual Conference
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] A new parameter estimation method via center manifold theory with application to unknownparameter estimation in a chaos system (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Sakamoto, R. Fujimoto, S. Yamagishi, B. Rehak
  • 学会等名: Proc. the 5th International Scientific Conference on Physics and Control
  • 発表場所: レオン
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] The stable manifold approach for optimal swing up and stabilization of an inverted pendulum with input saturation (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Fujimoto, N. Sakamoto
  • 学会等名: IFAC World Congress
  • 発表場所: ミラノ
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 中心多様体理論とKazantzis状態推定器を用いたパラメータ推定法の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山岸聡,藤本理唯宇,坂本登
  • 学会等名: 第55回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] Iterative methods to compute center and center-stable manifolds with application to the optimal output regulation problem (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Sakamoto and B. Rehak
  • 学会等名: 48th IEEE Conference on Decision and Control
  • 発表場所: Florida, USA
• [学会発表] 成岡優,空力パラメータ推定における最適入力の
  • 著者名/発表者名: 石川和男,坂本登,佐藤昌之
• [備考] Sakamoto's Homepage
  • URL: http://jupiter.nuae.nagoya-u.ac.jp/Sakamoto/sakamoto.htm
• [備考]
  • URL: http://jupiter.nuae.nagoya-u.ac.jp/sakamoto/sakamoto.htm