センサ信号の確からしさを確率論に基づいて定量化する技術の確立と制御系構成法の提案

• 研究課題/領域番号: 26820167
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 制御・システム工学
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 西田 健 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30346861)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: パーティクルフィルタ / センサノイズ / 状態フィードバック / 制御系 / 確率分布 / センサ信号 / 点推定 / 最小平均二乗誤差推定 / 最大事後確率推定

研究成果の概要

センサ信号に含まれるノイズの確率分布をパーティクルフィルタ（PF）によって推定し、センサ信号の異常や逸脱の程度を定量化する手法の研究を行った。PFの粒子分布から点推定を行う機構、推定の信頼性を評価する機構、それらを状態フィードバック制御系に組み込む手法を構築した。また、PFの粒子分布の時間推移を観測するためのビジュアライザを開発した。構築した手法によって、故障したセンサ信号を選択的に分離して状態推定し、フィードバック制御ができることをシミュレーションにより確認した。

研究成果

• [雑誌論文] State Feedback Control using Particle Filter (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Nishida
  • 雑誌名: Electronics and Communications in Japan 巻: Vol. 98, Issue 6 号: 6 ページ: 16-25
  • DOI: 10.1002/ecj.11658
  • NAID: 10031182694
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] パーティクルフィルタによる多峰性事後確率分布からのMAP推定手法の比較と検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 有田, 森田, 西田
  • 学会等名: 第16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: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-12-14
• [学会発表] 状態推定フィルタ統合シミュレータ"StefAny"の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森田 賢, 西田 健
  • 学会等名: 第２５回 インテリジェント・システム・シンポジウム (FAN 2015)
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2015-09-24
• [学会発表] パーティクルフィルタによるセンサの故障検出と隔離 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西田 健
  • 学会等名: 第２５回 インテリジェント・システム・シンポジウム (FAN 2015)
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2015-09-24
• [学会発表] State estimation and control of a mobile robot using probabilistic filters (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Nishida
  • 学会等名: ICROS-SICE Kyushu Chapter 1st Joint Workshop on Robotics and Control
  • 発表場所: 九州工業大学サテライト福岡天神
  • 年月日: 2015-01-09
• [学会発表] クアッドコプタのパーティクルフィルタモデル予測制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 島田 健人, 津上 聖也, 西田 健
  • 学会等名: 日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 九州産業大学
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-06
• [学会発表] Particle Filter-Model Predictive Control of Quadcopter
  • 著者名/発表者名: K. Shimada, T. Nishida
  • 学会等名: International Conference on Advanced Mechatronic Systems
  • 発表場所: Tokai University, Kumamoto Campus, Japan