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信号のスパース表現にもとづくネットワーク化制御系での高効率情報伝送

研究課題

研究課題/領域番号 24560543
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
研究機関京都大学

研究代表者

永原 正章  京都大学, 情報学研究科, 講師 (90362582)

研究協力者 QUEVEDO Daniel E.  Paderborn University
OSTERGAARD Jan  Aalborg University
NESIC Dragan  Melbourne University
MARTIN Clyde  Texas Tech University
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード最適制御 / スパースモデリング / スパース表現 / 圧縮センシング / スパース最適制御 / ネットワーク化制御 / 情報圧縮 / 安定性 / L1最適性 / L1最適化 / 安定化 / 量子化
研究成果の概要

本研究では,信号処理や機械学習において近年特に重要な課題であるスパース性の概念をネットワーク化制御に応用し,ノイズが存在するもとでの高効率な圧縮を可能とする信号表現法を提案した.また,スパース性の概念を連続時間制御系に拡張し,スパース最適制御と呼ぶ新しい最適制御理論を構築した.スパース最適制御とは,与えられた制約条件のもとで連続時間制御信号の台の長さを最小化するような制御方式で,そのままでは問題は凸でなく最適解を求めることは極めて難しい.これに対して,スパース最適制御の凸緩和であるL1最適制御の解がスパース最適制御となるための非常に簡単な条件を導出した.

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (32件) (うち招待講演 3件) 図書 (2件) 備考 (9件)

  • [雑誌論文] Digital Cancelation of Self-Interference for Single-Frequency Full-Duplex Relay Stations via Sampled-Data Control2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sasahara, M. Nagahara, K. Hayashi, and Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Discrete Signal Reconstruction by Sum of Absolute Values2015

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara
    • 雑誌名

      IEEE Signal Processing Letters

      巻: 22 ページ: 1575-1579

    • DOI

      10.1109/lsp.2015.2414932

    • NAID

      120005619769

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] L1 Control Theoretic Smoothing Splines2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara and C. F. Martin
    • 雑誌名

      IEEE Signal Processing Letters

      巻: 21 号: 11 ページ: 1394-1397

    • DOI

      10.1109/lsp.2014.2337017

    • NAID

      120005466704

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sparse Packetized Predictive Control for Networked Control over Erasure Channels2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara, D. E. Quevedo, and J. Ostergaard
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 59 号: 7 ページ: 1899-1905

    • DOI

      10.1109/tac.2013.2294622

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] H-infinity-optimal fractional delay filters2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara and Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Signal Processing

      巻: 61 号: 18 ページ: 4473-4480

    • DOI

      10.1109/tsp.2013.2265678

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monotone Smoothing Splines Using General Linear Systems2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara and C. F. Martin
    • 雑誌名

      Asian Journal of Control

      巻: 5 号: 2 ページ: 461-468

    • DOI

      10.1002/asjc.557

    • NAID

      120005244226

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A User's Guide to Compressed Sensing for Communications Systems2013

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Hayashi, Masaaki Nagahara, Toshiyuki Tanaka
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E96.B 号: 3 ページ: 685-712

    • DOI

      10.1587/transcom.E96.B.685

    • NAID

      10031167274

    • ISSN
      0916-8516, 1745-1345
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Frequency Domain Min-Max Optimization of Noise-Shaping Delta-Sigma Modulators2012

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara and Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Signal Processing

      巻: 60 号: 6 ページ: 2828-2839

    • DOI

      10.1109/tsp.2012.2188522

    • NAID

      120005242578

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compressive Sampling for Remote Control Systems2012

    • 著者名/発表者名
      M.Nagahara, T.Matsuda, K.Hayash
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E95.A 号: 4 ページ: 713-722

    • DOI

      10.1587/transfun.E95.A.713

    • NAID

      10030937772

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] H-infinity Optimal Coupling Wave CancelerLoop-Back Interference Suppression for OFDM Signals via Sampled-Data Control2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sasahara, M. Nagahara, K. Hayashi, and Y. Yamamoto
    • 学会等名
      10th Asian Control Conference (ASCC)
    • 発表場所
      Kota Kinabalu, Malaysia
    • 年月日
      2015-05-31 – 2015-06-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Continuity of the Value Function in Sparse Optimal Control2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda and M. Nagahara
    • 学会等名
      10th Asian Control Conference (ASCC)
    • 発表場所
      Kota Kinabalu, Malaysia
    • 年月日
      2015-05-31 – 2015-06-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Communication Performance Analysis of Sampled-Data H-infinity Optimal Coupling Wave Canceler2015

    • 著者名/発表者名
      H. Sasahara, M. Nagahara, K. Hayashi, and Y. Yamamoto
    • 学会等名
      SICE International Symposium on Control Systems
    • 発表場所
      東京電機大学,東京都
    • 年月日
      2015-03-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Value Functions in Sparse Optimal and L1 Optimal Controls2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ikeda and M. Nagahara
    • 学会等名
      SICE International Symposium on Control Systems
    • 発表場所
      東京電機大学,東京都
    • 年月日
      2015-03-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] サンプル値H∞最適フィルタによる単一周波数全二重無線中継局の回り込み波抑制2015

    • 著者名/発表者名
      笹原帆平,永原正章,林和則,山本裕
    • 学会等名
      計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会若手研究発表会
    • 発表場所
      大阪大学,吹田市
    • 年月日
      2015-01-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] スパース最適制御における値関数の連続性について2015

    • 著者名/発表者名
      池田卓矢,永原正章
    • 学会等名
      計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会若手研究発表会
    • 発表場所
      大阪大学,吹田市
    • 年月日
      2015-01-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Sparsity Methods for Networked Control2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara
    • 学会等名
      IEICE SmartCom2014
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 回り込み波キャンセラのサンプル値H∞ロバスト設計2014

    • 著者名/発表者名
      笹原帆平,永原正章,林和則,山本裕
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      徳島大学,徳島市
    • 年月日
      2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Sampled-data H-infinity design of coupling wave cancelers in single-frequency full-duplex relay stations2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara, H. Sasahara, K. Hayashi, and Y. Yamamoto
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2014
    • 発表場所
      北海道大学,札幌市
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] FIR digital filter design by sampled-data H-infinity discretization2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara and Y. Yamamoto
    • 学会等名
      The 19th IFAC World Congress
    • 発表場所
      Cape Town, South Africa
    • 年月日
      2014-08-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] スパース最適制御の数値計算について2014

    • 著者名/発表者名
      池田卓矢,永原正章
    • 学会等名
      7月高信頼制御通信研究会
    • 発表場所
      京都テルサ,京都市
    • 年月日
      2014-07-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] From Sampled-data Control to Signal Processing2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamamoto and M. Nagahara
    • 学会等名
      The 21st International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems (MTNS2014)
    • 発表場所
      Groningen, The Netherlands
    • 年月日
      2014-07-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サンプル値H∞最適化にもとづく回り込み波キャンセラの設計2014

    • 著者名/発表者名
      笹原帆平,永原正章,林和則,山本裕
    • 学会等名
      高信頼制御通信研究会(RCC)
    • 発表場所
      機械振興会館,東京都
    • 年月日
      2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 2輪型倒立振子ロボットのサンプル値制御2014

    • 著者名/発表者名
      大島貫保之,永原正章,山本裕
    • 学会等名
      第58回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 発表場所
      京都テルサ,京都市
    • 年月日
      2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] サンプル点間応答を考慮した回り込み波キャンセラのH∞最適設計2014

    • 著者名/発表者名
      笹原帆平,永原正章,林和則,山本裕
    • 学会等名
      第58回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 発表場所
      京都テルサ,京都市
    • 年月日
      2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 省エネのための無干渉制御2014

    • 著者名/発表者名
      永原,D. E. Quevedo, D. Nesic
    • 学会等名
      第1回制御部門マルチシンポジウム
    • 発表場所
      電気通信大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Maximum-Hands-Off Control and L1 Optimality2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara, D. E. Quevedo, and D. Nesic
    • 学会等名
      52nd IEEE Conference on Decision and Control (CDC)
    • 発表場所
      Congress Centre Firenze, Italy
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Optimal discretization of analog filters via sampled-data H-infinity control theory2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara and Y. Yamamoto
    • 学会等名
      The 2013 IEEE Multi-Conference on Systems and Control (MSC 2013)
    • 発表場所
      Hyderabad, India
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] L1-optimal splines for outlier rejection2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara and C. F. Martin
    • 学会等名
      The 59th World Statistics Congress
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 省エネルギーのためのスパース制御2013

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      11月高信頼制御通信研究会
    • 発表場所
      大阪市立大学 文化交流センターホール
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 制御におけるスパース性の利用について2013

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      第28回信号処理シンポジウム
    • 発表場所
      海峡メッセ下関
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 最小燃料制御のL0最適性2013

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      第56回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      新潟大学工学部
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] L1最適制御のスパース性について2013

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      2013年度第1回高信頼制御通信研究会
    • 発表場所
      京都大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Packetized predictive control for rate-limited networks via sparse representation2012

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara, D. E. Quevedo, and J. Ostergaard
    • 学会等名
      51th IEEE Conference on Decision and Control (CDC)
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] H-infinity control of microgrids involving gas turbine engines and batteries2012

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara, Y. Yamamoto, S. Miyazaki, T. Kudoh, and N. Hayashi
    • 学会等名
      51th IEEE Conference on Decision and Control (CDC)
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Sparsity-promoting methods in remote control systems2012

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara
    • 学会等名
      The 9th IEEE VTS Asia Pacific Wireless Communications Symposium(APWCS2012)
    • 発表場所
      Kyoto, JAPAN
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] A Brief Introduction to Compressed Sensing2012

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi and M. Nagahara
    • 学会等名
      The 9th IEEE VTS Asia Pacific Wireless Communications Symposium(APWCS2012)
    • 発表場所
      Kyoto, JAPAN
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Sparsely-packetized predictive control by orthogonal matching pursuit2012

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara, D. Quevedo, and J. Ostergaard
    • 学会等名
      Mathematical Theory of Networks and Systems (MTNS2012)
    • 発表場所
      Melbourne, Australia
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] H-infinity optimal fractional delay filters with application to pitch shifting2012

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara and Y. Yamamoto
    • 学会等名
      2012 IFAC Workshop on Time Delay Systems
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 制御のための無線伝送―制御からみた通信―2012

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      超高信頼性無線通信システム研究会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 遠隔制御に適した圧縮センシング手法の検討2012

    • 著者名/発表者名
      永原
    • 学会等名
      2012年度第1回高信頼制御通信研究会
    • 発表場所
      岐阜
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ネットワーク化制御のためのパケット化予測制御とスパース表現2012

    • 著者名/発表者名
      永原,D.E.Quevedo, J. Ostergaard
    • 学会等名
      第41回制御理論シンポジウム
    • 発表場所
      神奈川
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [図書] Mathematical System Theory - Festschrift in Honor of Uwe Helmke on the Occasion of his Sixtieth Birthday,2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara, K. Hamaguchi, and Y. Yamamoto (分担執筆)
    • 総ページ数
      508
    • 出版者
      CreateSpace
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [図書] Active noise control with sampled-data filtered-x adaptive algorithm2013

    • 著者名/発表者名
      M. Nagahara, K. Hamaguchi, and Y. Yamamoto (分担執筆)
    • 総ページ数
      508
    • 出版者
      CreateSpace
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] 個人WEBページ

    • URL

      http://www-ics.acs.i.kyoto-u.ac.jp/~nagahara/index_j.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 個人ブログ

    • URL

      http://sparseland.blogspot.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 永原正章ホームページ

    • URL

      http://www-ics.acs.i.kyoto-u.ac.jp/~nagahara/index_j.html

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] Welcome to my sparseland

    • URL

      http://sparseland.blogspot.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] Min-Max Design of FIR Digital Filters

    • URL

      http://www-ics.acs.i.kyoto-u.ac.jp/~nagahara/fir/

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] Min-Max Optimization of DS Modulators

    • URL

      http://www-ics.acs.i.kyoto-u.ac.jp/~nagahara/ds/

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] H-inf Optimal Fractional Delay Filters

    • URL

      http://www-ics.acs.i.kyoto-u.ac.jp/~nagahara/fdf/

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] H-infinity optimal fractional delay filter

    • URL

      http://www.mathworks.co.jp/matlabcentral/fileexchange/40558

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] Min-Max Optimization for DS Modulators

    • URL

      http://www.mathworks.co.jp/matlabcentral/fileexchange/36187

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      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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