確率解析と統計力学に基づく非線形確率最適制御の新しい解法と学習への応用

• 研究課題/領域番号: 24760338
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 制御工学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 佐藤 訓志 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60533643)
• 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: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 非線形制御 / 確率制御 / 最適制御

研究成果の概要

本研究ではまず，確率解析と統計力学に基づく非線形確率最適制御問題に対する反復解法を構築し，真の解に収束するための条件を明らかにした．提案手法により，これまで十分な解法がなかった非線形確率最適制御問題に対して最適フィードバック入力を得ることが可能となった．つぎに，この方法を利用して確定非線形最適制御問題の確率的な学習による解法を提案した．本手法により，試行実験の反復を行いながら，人工的に加えたノイズの共分散を零としていく極限において，確定最適制御問題の最適フィードバック入力の近似解が得られる．さらに，ロボットマニピュレータを用いた実機検証により提案手法の効果を確認した．

研究成果

• [雑誌論文] Bounded stability of nonlinear stochastic systems (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Satoh and M. Saeki
  • 雑誌名: SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 巻: 8 号: 2 ページ: 181-187
  • DOI: 10.9746/jcmsi.8.181
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 視覚運動オブザーバの確率的推定性能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山内淳矢・佐藤訓志・畑中健志・藤田政之
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文誌 巻: 27 ページ: 443-451
  • NAID: 130005130285
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bounded stabilization of stochastic port-Hamiltonian systems (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Satoh and M. Saeki
  • 雑誌名: International Journal of Control new! 巻: 未定 号: 8 ページ: 1573-1582
  • DOI: 10.1080/00207179.2014.880127
  • 査読あり
• [雑誌論文] 過渡応答データを用いたフィルタバンクによるゲイン推定と Extension 定理 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐伯正美・和田信敬・佐藤訓志
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 49 ページ: 425-431
  • NAID: 10031166603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Speeding up of calculation for mu-synthesis of low order H-infinity controllers (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Iwamoto, M. Saeki, S. Satoh and N. Wada
  • 雑誌名: SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 巻: 6 ページ: 202-207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Passivity based control of stochastic port-Hamiltonian systems (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Satoh and K. Fujimoto
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Automatic Control 巻: 58 号: 5 ページ: 1139-1153
  • DOI: 10.1109/tac.2012.2229791
  • NAID: 10021990949
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gait generation via unified learning optimal control of Hamiltonian systems (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Satoh, K. Fujimoto and S. Hyon
  • 雑誌名: Robotica 巻: 31 号: 5 ページ: 717-732
  • DOI: 10.1017/s0263574712000756
  • 査読あり
• [雑誌論文] 学習最適制御に基づく軌道学習と身体パラメータ調整による最適歩容生成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤訓志・藤本健治・佐伯正美
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 49 ページ: 846-854
  • NAID: 10031200044
  • 査読あり
• [雑誌論文] モデルマッチングによるデータ駆動制御器設計のための参照モデルの選定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐伯正美・山成真輝・和田信敬・佐藤訓志
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文誌 巻: 27 ページ: 73-79
  • NAID: 130004565043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Speeding up of calculation for mu-synthesis of low order H-infinity controllers (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Iwamoto, M. Saeki, S. Satoh, and N. Wada
  • 雑誌名: SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] 左連続動的システムにおける周期軌道の指数安定性について 一般化ポアンカレ写像に基づくアプローチ (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤訓志・佐伯正美
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 48 ページ: 657-663
  • NAID: 10031117745
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bounded stabilization of a class of stochastic port-Hamiltonian systems (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Satoh and M. Saeki
  • 雑誌名: Proceedings of Mathematical Theory of Networks and Systems 巻: なし
  • 査読あり
• [学会発表] Stochastic performance analysis of visual motion observer and experimental verifications (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Yamauchi, S. Nakano, S. Satoh, T. Hatanaka and M. Fujita
  • 学会等名: Asian Control Conference
  • 発表場所: Sabah, Malaysia
  • 年月日: 2015-05-31 – 2015-06-03
• [学会発表] A parameter space design method using simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Saeki, Y. Kurosaka, N. Wada and S. Satoh
  • 学会等名: Asian Control Conference
  • 発表場所: Sabah, Malaysia
  • 年月日: 2015-05-31 – 2015-06-03
• [学会発表] 経路積分解析を用いた非線形確率最適制御問題の解法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤訓志
  • 学会等名: 計測自動制御学会 制御部門マルチシンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-07
  • 招待講演
• [学会発表] A unified approach to nonlinear stochastic control based on path integral analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Satoh and M. Saeki
  • 学会等名: SICE International Symposium on Control Systems
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-07
• [学会発表] Data-driven online unfalsified control by using analytic center (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Saeki, K. Kondo, N. Wada and S. Satoh
  • 学会等名: IEEE Conference on Decision and Control
  • 発表場所: Los Angeles, USA
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-17
• [学会発表] ポアンカレ写像に基づく受動走行ロボットの安定性解析と学習による軌道最適化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤訓志・松下亮・佐伯正美
  • 学会等名: 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-17
• [学会発表] 小型直流モータの非線形性を考慮したモデル化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田一貴・佐藤訓志・佐伯正美
  • 学会等名: 計測自動制御学会中国支部学術講演会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-11-29
• [学会発表] 経路積分法に基づく不整地における二足歩行ロボットの最適軌道生成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上池斗雲・佐藤訓志・佐伯正美
  • 学会等名: 計測自動制御学会中国支部学術講演会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-11-29
• [学会発表] 最大感度制約を用いた非線形補償器のデータ駆動設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健一郎・佐伯正美・和田信敬・佐藤訓志
  • 学会等名: 計測自動制御学会中国支部学術講演会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-11-29
• [学会発表] 不感帯要素を含むシステムに対する大域的安定条件 (2014)
  • 著者名/発表者名: 楠田裕希・佐伯正美・和田信敬・佐藤訓志
  • 学会等名: 計測自動制御学会中国支部学術講演会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2014-11-29
• [学会発表] パラメータ空間設計法によるSPANフィルタの設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒坂友亮・佐伯正美・和田信敬・佐藤訓志
  • 学会等名: 自動制御連合講演会
  • 発表場所: 群馬
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-12
• [学会発表] 確率ポート・ハミルトン系に対するSISS補償器の一設計法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤訓志・佐伯正美
  • 学会等名: 自動制御連合講演会
  • 発表場所: 群馬
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-12
• [学会発表] 経路積分解析を用いた非線形確率最適制御について (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤訓志・佐伯正美
  • 学会等名: 自動制御連合講演会
  • 発表場所: 群馬
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-12
• [学会発表] 重心-ZMP倒立振子モデルの重心安定化におけるモデル予測制御の適用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒木洋平・佐藤訓志・和田信敬・佐伯正美
  • 学会等名: 日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-06
• [学会発表] 経路積分解析に基づく非線形確率最適制御の一解法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤訓志・佐伯正美
  • 学会等名: 日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-06
• [学会発表] マルコフ時刻を伴う確率最適制御の経路積分法に基づく解法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤訓志・佐伯正美
  • 学会等名: システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-05-21 – 2015-05-23
• [学会発表] A study of stochastic input-to-state stability of a class of stochastic port-Hamiltonian systems (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Satoh and M. Saeki
  • 学会等名: Mathematical Theory of Networks and Systems
  • 発表場所: The Netherlands
• [学会発表] 確率一般化正準変換に基づく確率ポート・ハミルトン系の外乱抑制 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤訓志・佐伯正美
  • 学会等名: 第1回計測自動制御学会 制御部門マルチシンポジウム
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 解析的中心を用いたデータ駆動オンライン非反証制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐伯正美・近藤耕・和田信敬・佐藤訓志
  • 学会等名: 第1回計測自動制御学会 制御部門マルチシンポジウム
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 確率外乱を受ける対象運動に対する視覚オブザーバの推定性能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山内淳矢・佐藤訓志・畑中健志・藤田政之
  • 学会等名: 第1回計測自動制御学会 制御部門マルチシンポジウム
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 経路積分確率最適制御に基づく不整地歩行のための軌道生成について (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤訓志・佐伯正美
  • 学会等名: 第14回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • 発表場所: 兵庫
• [学会発表] 確率力学系に対する確率有界安定化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南部僚太・佐藤訓志・佐伯正美
  • 学会等名: 第22回計測自動制御学会中国支部学術講演会
  • 発表場所: 山口
• [学会発表] データ駆動ループ整形法による非線形フィードバックゲインの調整 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤健一郎・佐伯正美・和田信敬・佐藤訓志
  • 学会等名: 第22回計測自動制御学会中国支部学術講演会
  • 発表場所: 山口
• [学会発表] 倒立振子の確率有界安定化について (2013)
  • 著者名/発表者名: 南部僚太・佐藤訓志・佐伯正美
  • 学会等名: 第57回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 兵庫
• [学会発表] ボリュームレンダリングによる制御器のパラメータ空間設計 -GPUによる高速計算- (2013)
  • 著者名/発表者名: 黒坂友亮・佐伯正美・和田信敬・佐藤訓志
  • 学会等名: 第57回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 兵庫
• [学会発表] 反復型経路積分最適制御法の力学系への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤訓志・Hilbert J. Kappen・佐伯正美
  • 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] 学習制御とフィードバックチューニングの統合による1脚ロボットの最適歩容生成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松下亮・佐藤訓志・佐伯正美
  • 学会等名: 第21回計測自動制御学会中国支部学術講演会
  • 発表場所: 広島
• [学会発表] パラメータ空間における一次遅れむだ時間系に対する状態予測制御器の設計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 林幸彦・佐伯正美・和田信敬・佐藤訓志
  • 学会等名: 第21回計測自動制御学会中国支部学術講演会
  • 発表場所: 広島
• [学会発表] Iterative Path Integral Method for Nonlinear Stochastic Optimal Control (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Satoh
  • 学会等名: Workshop on statistical physics of inference and control theory
  • 発表場所: Spain
• [備考] 佐藤 訓志
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/satoh/index_ja.html
• [備考] Satoshi Satoh
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/satoh/index.html
• [備考] 佐藤 訓志
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/satoh/index_ja.html
• [備考] Satoshi Satoh
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/satoh/index.html
• [備考] 佐藤 訓志
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/satoh/index_ja.html
• [備考] Satoshi SATOH
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/satoh/index.html