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不変多様体理論による非線形制御系の最適統合設計と計算プラットフォーム開発

研究課題

研究課題/領域番号 26289128
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 制御・システム工学
研究機関南山大学 (2015-2018)
名古屋大学 (2014)

研究代表者

坂本 登  南山大学, 理工学部, 教授 (00283416)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2015年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2014年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワード非線形制御 / 最適制御 / 計算プラットフォーム / 安定多様体法 / メカニカル系制御 / アクロボット / 不変多様体 / ハミルトン・ヤコビ方程式 / 非線形最適制御 / 状態観測器 / 安定多様体 / 非線形メカニカル系 / 中心多様体 / 三体問題 / 軌道設計 / 非線形オブザーバ
研究成果の概要

研究課題全体を通じ,抽象理論よりも実システムの具体例を積み上げる手法を取った.それら具体例は,自動変速機に用いられるロックアップクラッチのサーボ系設計,コントロールモーメントジャイロの最適制御,無人VTOL機の姿勢制御における安定性増大化制御,小型ロケットエンジンのジンバル制御,倒立振子振上げ実験,柔軟倒立振子振上げ実験,アクロボット振上げ実験である.これらの応用的研究の中には,本研究によってはじめて報告される成果も含んでいる.計算プラットフォーム開発は,これらの実験的研究が可能となったことでその効果が示されたと言える.

研究成果の学術的意義や社会的意義

倒立振子振上げ実験,柔軟倒立振子振上げ実験,およびアクロボット振上げ実験は,これまで非線形制御では不可能だった制御性能が達成された.これは,本研究の学術的意義の高さを示していると言える.また,このような性能が可能となった背景には,計算プラットフォーム開発が十分に行われたことがある.このような計算プラットフォームを社会に還元することによって,基盤的工学の高度化が可能となるであろう.

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2019 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 14件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] DeustoTech, University of Deusto(スペイン)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Deusto University(Spain)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Czech Academy of Sciences(Czech)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Deusto Tech(Spain)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Czech Academy of Sciences(チェコ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Czech Academy of Sciences(チェコ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Nonlinear Optimal Control for Swing Up and Stabilization of the Acrobot via Stable Manifold Approach: Theory and Experiment2019

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Horibe and Noboru Sakamoto
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Control Systems Technology

      巻: - 号: 6 ページ: 2374-2387

    • DOI

      10.1109/tcst.2018.2865762

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear optimal control design considering a class of system constraints with validation on a magnetic levitation system2017

    • 著者名/発表者名
      A. T. Tran, N. Sakamoto, Y. Kikuchi, K. Mori
    • 雑誌名

      IEEE Control System Letters

      巻: 1 号: 2 ページ: 418-423

    • DOI

      10.1109/lcsys.2017.2717932

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control augumentation system design for Quad-Tilt-Wing unmanned aerial vehicle via robust output regulation method2017

    • 著者名/発表者名
      A. T. Tran, N. Sakamoto, M. Sato, K. Muraoka
    • 雑誌名

      IEEE Transaction on Aerospace and Electric Systems

      巻: to appear 号: 1 ページ: 357-369

    • DOI

      10.1109/taes.2017.2650618

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal swing up and stabilization control for inverted pendulum via stable manifold method2017

    • 著者名/発表者名
      T. Horibe, N. Sakamoto
    • 雑誌名

      IEEE Transaction on Control System Technology

      巻: to appear 号: 2 ページ: 708-715

    • DOI

      10.1109/tcst.2017.2670524

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pilot-Induced-Oscillation suppression controller design via nonlinear optimal output regulation method2017

    • 著者名/発表者名
      A. T. Tran, N. Sakamoto, Y. Kikuchi, K. Mori
    • 雑誌名

      Aerospace Science and Technology

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Symplectic Numerical Approach for Nonlinear Optimal Control of Systems with Inequality Constraints2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Abe, Gou Nishida, Noboru Sakamoto and Yutaka Yamamoto
    • 雑誌名

      International Journal of Modern Nonlinear Theory and Application

      巻: 4 号: 04 ページ: 234-248

    • DOI

      10.4236/ijmnta.2015.44018

    • 関連する報告書
      2015 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] Abort recovery strategy for future vertical landing systems2015

    • 著者名/発表者名
      T.Kobayakawa,H.Kawato, K.Mochizuki, N.Sakamoto, Y.Habaguchi
    • 雑誌名

      Acta Astronautica

      巻: 116 ページ: 148-153

    • DOI

      10.1016/j.actaastro.2015.06.012

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robustness analysis of optimal regulator for vehicle model with nonlinear friction2015

    • 著者名/発表者名
      G.Nishida, Y.Abe, N.Sakamoto, Y.Yamamoto
    • 雑誌名

      International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering

      巻: 5 ページ: 25-30

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Robust Nonlinear H-infinity Control Design via Stable Manifold Method2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Abe, Gou Nishida, Noboru Sakamoto and Yutaka Yamamoto
    • 雑誌名

      Mathematical Problems in Engineering

      巻: 2015 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1155/2015/198380

    • 関連する報告書
      2015 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] 安定多様体法におけるHamilton-Jacobi方程式の高速数値解法2015

    • 著者名/発表者名
      濱口謙一,西田豪,坂本登,山本裕
    • 雑誌名

      システム・制御・情報学会論文集

      巻: 28

    • NAID

      130005065387

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal servo design for lock-up slip control for torque converter---nonlinear output regulation approach2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Umemura, N. Sakamoto
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Control Systems Technology

      巻: na

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] モデル縮約に基づく非線形偏微分方程式の最適フィードバック制御2015

    • 著者名/発表者名
      濱口謙一,西田豪,坂本登,山本裕
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 51

    • NAID

      130004855741

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Study on global stabilization of periodic orbits in discrete-time chaotic systems by using symbolic dynamics2015

    • 著者名/発表者名
      M. Suzuki, N. Sakamoto
    • 雑誌名

      Kybernetika

      巻: na

    • 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
  • [雑誌論文] コントロールモーメントジャイロの最適姿勢制御---中心安定多様体アプローチ2014

    • 著者名/発表者名
      石川和男,坂本登
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 50 ページ: 731-738

    • NAID

      130004699660

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Stable manifold method for infinite horizon optimal control problem with discounted cost2017

    • 著者名/発表者名
      G. Nishida, N. Sakamoto
    • 学会等名
      IFAC World Congress
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical computational improvement of the stable-manifold method for nonlinear optimal control2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Oishi, N. Sakamoto
    • 学会等名
      IFAC World Congress
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear optimal control design considering a class of system constraints with validation on a magnetic levitation system2017

    • 著者名/発表者名
      A. T. Tran, S. Suzuki, N. Sakamoto
    • 学会等名
      IEEE Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear optimal control and applications- stable manifold approach2017

    • 著者名/発表者名
      坂本登
    • 学会等名
      第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 加速度制約を陽に考慮した非線形最適制御則の設計と検証 -磁気浮上システムへの適用-2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木彰吾, A. T. Tran, 坂本登
    • 学会等名
      第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 逆問題を用いた非線形ロバスト最適制御器の設計 -Acrobotの振上げ安定化制御-2017

    • 著者名/発表者名
      堀川詳悟, 坂本登
    • 学会等名
      第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 非線形最適制御における数値計算技術の利用2017

    • 著者名/発表者名
      大石泰章, 坂本登
    • 学会等名
      第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 安定多様体法を用いた種々の非線形平衡点安定化による Acrobot の制御2017

    • 著者名/発表者名
      小塚健太, 坂本登
    • 学会等名
      第15回「運動と振動の制御」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 不変多様体の計算による2つの周期軌道を遷移する制御系の設計2017

    • 著者名/発表者名
      石田翔也, 坂本登
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 磁気浮上システムにおける加速度制約を考慮した非線形最適サーボ制御器の設計2017

    • 著者名/発表者名
      大角隼太, A. T. Tran, 坂本登
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 航空機の縦運動の飛行制御に対する安定多様体法の適用例2017

    • 著者名/発表者名
      A. T. Tran, 坂本登
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 制限三体問題における不変多様体の計算を用いた周期軌道間の遷移2017

    • 著者名/発表者名
      石田翔也, 坂本登
    • 学会等名
      第5回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 安定多様体法を用いたアクロボットの平衡姿勢間遷移制御 ー制御系設計と検証実験ー2017

    • 著者名/発表者名
      小塚健太, 坂本登, 中島明, 鈴木達朗, 米川翔太, 西田裕貴, 宮野峻
    • 学会等名
      第5回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 安定多様体法における射撃法とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      中村拓登, 大石泰章, 坂本登
    • 学会等名
      第5回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A general framework for constrained optimal control based on stable manifold method2016

    • 著者名/発表者名
      A. T. Tran, N. Sakamoto
    • 学会等名
      55th IEEE Conference on Decision and Control
    • 発表場所
      Las Vegas,米国
    • 年月日
      2016-12-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Swing up and stabilization of the Acrobot via nonlinear optimal control based on stable manifold method2016

    • 著者名/発表者名
      T. Horibe, N. Sakamoto
    • 学会等名
      10th IFAC Symposium on Nonlinear Control Systems
    • 発表場所
      Monterey,米国
    • 年月日
      2016-08-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Optimal port allocation for nonlinear distributed parameter systems2016

    • 著者名/発表者名
      G. Nishida, N. Sakamoto
    • 学会等名
      2nd IFAC Workshop on Control of Systems Governed by Partial Differential Equations
    • 発表場所
      Bertinolo,イタリア
    • 年月日
      2016-06-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Center manifold method for the orbit design of the restricted three body problem2015

    • 著者名/発表者名
      Y.Habaguchi, N.Sakamoto, K.Nagata
    • 学会等名
      54th IEEE Conference on Decision and Control
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear optimal control: Stable manifold approach2015

    • 著者名/発表者名
      N.Sakamoto, G.Nishida
    • 学会等名
      Half-Day Workshop at the 54th IEEE Conference on Decision and Control
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear optimal stabilization of unstable periodic orbits2015

    • 著者名/発表者名
      Y.Habaguchi, N.Sakamoto, K.Nagata
    • 学会等名
      4th IFAC Conference on Analysis and Control of Chaotic Systems
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-08-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear controller design based on invariant manifold computation2015

    • 著者名/発表者名
      N.Sakamoto
    • 学会等名
      Mathematical Control Theory I---Nonlinear and Hybrid Control Systems
    • 発表場所
      Groningen, The Netherlands
    • 年月日
      2015-07-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear optimal control in catalytic process via stable manifold method2015

    • 著者名/発表者名
      K.Hamaguchi, G.Nishida, N.Sakamoto, Y.Yamamoto
    • 学会等名
      5th IFAC Workshop on Lagrangian and Hamiltonian Methods for Nonlinear Control LHMNC 2015
    • 発表場所
      Lyon, France
    • 年月日
      2015-07-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Suboptimal feedback control of nonlinear distributed parameter systems by stable manifold method2014

    • 著者名/発表者名
      K. Hamaguchi, G. Nishida, N. Sakamoto
    • 学会等名
      19th IFAC World Congress
    • 発表場所
      South Africa
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nonlinear Luenberger observer design via invariant manifold computation2014

    • 著者名/発表者名
      N. Sakamoto, B. Rehak
    • 学会等名
      19th IFAC World Congress
    • 発表場所
      South Africa
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A Nonlinear observer via system variables dependent Sylvester equation approach with applications2014

    • 著者名/発表者名
      K. Ueno, N. Sakamoto
    • 学会等名
      21st International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems
    • 発表場所
      Groningen, The Netherlands
    • 年月日
      2014-07-01 – 2015-07-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] Nonlinear optimal control for the Acrobot

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=dXfZaChk8_E

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-02-16  

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