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2016 年度 実施状況報告書

確率的モデル予測制御手法の構築とランダム量子化器への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15K06139
研究機関大阪工業大学

研究代表者

橋本 智昭  大阪工業大学, 工学部, 講師 (90515115)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード制御工学 / システム工学
研究実績の概要

確率外乱を有しない通常システムに対する,モデル予測制御系の安定性解析に関して,既に十分な研究成果が挙げられている.これらの研究で用いられてきたモデル予測制御系の安定性解析手法に基づいて,確率的モデル予測制御系の安定性解析を行うことが本年度の研究課題であった.本研究で扱う制御対象は,確率外乱を有する確率システムであるため,通常のシステムの漸近安定性の概念ではなく,確率的漸近安定性の概念を導入した.確率システム及びその確率的漸近安定性の定式化後に,通常のモデル予測制御系の安定性解析手法を,確率システムに適用できるように改良し,確率的モデル予測制御系の確率的漸近安定条件を導出した.まず,評価関数を構成する終端コストとステージコストを状態変数の2次形式で記述し,その重み係数を自由度のある設計変数として残しておき,終端コスト関数をリアプノフ関数とみなして,リアプノフの安定定理に基づいて,安定条件を導出した.導出された安定条件は線形行列不等式で与えられているので,汎用的な凸最適化アルゴリズムを用いることで,容易に解くことができる.設計の自由度として残されていた評価関数の重み係数を適切に選び,線形行列不等式を解くことで,確率的モデル予測制御系の確率的漸近安定性を保証することを実現することができた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究計画通り順調に進行している.平成27年度では,外乱の確率分布が未知であるという前提のもと確率的制約条件を有するモデル予測制御系設計問題に対して,その解法を新たに考案した.平成28年度では,確率的モデル予測制御系の確率的漸近安定性を保証するための安定条件を導出した.ここまでの研究計画が予定より早く進行することができたので,研究計画を前倒して,ランダム量子化器を有するシステムの状態制約を考慮した最適化手法の研究課題に取り掛かり始めることができている状況である.

今後の研究の推進方策

以下に示される残りの研究課題を順次遂行する予定である.
・ランダム量子化器を有するシステムの状態制約を考慮した最適化手法の確立.
・バイオ・メカトロシステムにおける確率共鳴現象への実応用.

次年度使用額が生じた理由

年度末の出張予定が変更されたため繰越金が生じた.

次年度使用額の使用計画

平成29年度の旅費で使用する計画である.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Stochastic Model Predictive Control for Linear Discrete-time Systems with Random Dither Quantization2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki HASHIMOTO
    • 雑誌名

      International Journal of Mathematical, Computational, Physical, Electrical and Computer Engineering

      巻: 11 ページ: 130-134

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stability of Stochastic Model Predictive Control for Schrodinger Equation with Finite Approximation2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki HASHIMOTO
    • 雑誌名

      International Journal of Mathematical, Computational, Physical, Electrical and Computer Engineering

      巻: 11 ページ: 12-17

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Solutions to Probabilistic Constrained Optimal Control Problems Using Concentration Inequalities2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki HASHIMOTO
    • 雑誌名

      International Journal of Mathematical, Computational, Physical, Electrical and Computer Engineering

      巻: 10 ページ: 441-446

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Stochastic Model Predictive Control for Linear Discrete-time Systems with Random Dither Quantization2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki HASHIMOTO
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Control, Information and Systems Engineering
    • 発表場所
      Pacific Regency Hotel Suites, Kuala Lumpur, Malaysia
    • 年月日
      2017-02-12 – 2017-02-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Stability of Stochastic Model Predictive Control for Schrodinger Equation with Finite Approximation2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki HASHIMOTO
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Control, Signals and Systems
    • 発表場所
      Holiday Inn Singapore Atrium, Singapore
    • 年月日
      2017-01-08 – 2017-01-08
    • 国際学会
  • [学会発表] Solutions to Probabilistic Constrained Optimal Control Problems Using Concentration Inequalities2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki HASHIMOTO
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Computics and Mathematics
    • 発表場所
      Crown Park Hotel, Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-10-05 – 2016-10-05
    • 国際学会
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.sys-lab.org/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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