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2018 年度 実績報告書

離散力学と非線形最適化の融合による非線形システムの高速・高精度制御

研究課題

研究課題/領域番号 15K06154
研究機関東京理科大学

研究代表者

甲斐 健也  東京理科大学, 基礎工学部電子応用工学科, 准教授 (60419471)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード離散力学 / 非線形最適化 / 非線形システム / 非線形制御理論 / 最適制御理論 / 集中定数システム / 分布定数システム / 数値計算法
研究実績の概要

平成30年度は本研究課題の4年目となり,1~3年目に得られた結果を基礎とし,さらなる展開や応用技術を目標として研究を進めた.本年度において実施した具体的な研究テーマとしては以下が挙げられる.
(1)システムに対する外乱やモデル化誤差に対応するために,最適制御問題を逐次繰り返し解くようなモデル予測型の制御手法を提案した.さらにリアルタイム制御の実現のために,計算量の低減に対する計算アルゴリズムの改良を行った.その結果,片端固定の弦・梁に対して,外乱が加わってもシステム全体を安定化するような制御が行えることが確認できた.
(2)これまでの研究においては,制御対象の目標状態は変位がすべて0という安定化のみがあつ化されてきた.しかし,様々な応用を考えると,任意の目標軌道に対する追従制御も非常に重要となってくる.そこで,離散力学と非線形最適化を融合させたシステムの軌道追従制御の手法を提案した.具体的には最適制御問題における評価関数として,目標軌道と実際の軌道の誤差を評価する項を設定することによって軌道追従制御が行えるようにした.
(3)具体的な物理例として弦・梁・膜を制御対象とし,提案手法の適用を行った.特に1次元弦に対しては目標の周期的運動を実現するような制御が実現できることがわかった.また,2次元膜に対しては,膜面に文字を生成するような制御問題を考え,提案手法によって文字生成が実現できることが確認できた.
(4)線形近似されていない非線形モデルの弦・膜に対して離散力学と非線形最適化を融合させた制御手法を開発し,非線形モデルに対しても安定化制御が行えることを確認した.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Robust Control of a 3D Space Robot with an Initial Angular Momentum Based on the Nonlinear Model Predictive Control Method2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kai
    • 雑誌名

      International Journal of Advanced Computer Science and Applications

      巻: 9 ページ: 7-15

    • DOI

      10.14569/IJACSA.2018.090602

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A New Efficient Obstacle Avoidance Control Method for Cars Based on Big Data and Just-In-Time Modeling2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kai
    • 雑誌名

      Journal of Computer and Communications

      巻: 6 ページ: 12-22

    • DOI

      10.4236/jcc.2018.611002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 円形状リミットサイクルをもつ区分的非線形振動子の一設計法2019

    • 著者名/発表者名
      甲斐健也, 前原光志
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
  • [学会発表] Particle Swarm Optimizationに基づくバーガーズセルオートマトン交通流モデルの最適信号制御 - セル内の車が複数台の場合への拡張 -2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤心洋, 甲斐健也
    • 学会等名
      電子情報通信学会 回路とシステム研究会
  • [学会発表] 離散力学と非線形最適化の融合による分布定数力学システムに対する軌道追従制御2019

    • 著者名/発表者名
      八住拓利, 甲斐健也
    • 学会等名
      電子情報通信学会 回路とシステム研究会
  • [学会発表] あるクラスの多モード2次元区分的非線形システムに対するリミットサイクル制御2019

    • 著者名/発表者名
      前原光志, 甲斐健也
    • 学会等名
      電子情報通信学会 回路とシステム研究会
  • [学会発表] ハイブリッド振動子の設計と応用2019

    • 著者名/発表者名
      甲斐健也, 前原光志, 知久真吾
    • 学会等名
      計測自動制御学会 第6回制御部門大会マルチシンポジウム
  • [学会発表] 多モード2次元区分的アファインシステムに対するリミットサイクル制御 - 出力フィードバック制御の場合 -2018

    • 著者名/発表者名
      甲斐健也, 奥平いくみ, 泉幸祐
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
  • [学会発表] A Limit Cycle Control Method for Multi-modal and 2-dimensional Piecewise Affine Systems - State Feedback Control Case2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kai
    • 学会等名
      The 17th annual European Control Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] A Discrete Mechanics Approach to Vibration Suppression Control of Free-fixed Euler-Bernoulli Beams2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kai and Kouhei Yamaki
    • 学会等名
      International Symposium of Nonlinear Theory and Its Application 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 多角形状リミットサイクルをもつ区分的アファイン振動子2018

    • 著者名/発表者名
      甲斐健也, 知久真吾, 前原光志
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会
  • [学会発表] Particle Swarm Optimizationに基づくバーガーズセルオートマトン交通流モデルの最適信号制御2018

    • 著者名/発表者名
      甲斐健也, 佐藤心洋
    • 学会等名
      第24回交通流と自己駆動粒子系のシンポジウム

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公開日: 2019-12-27  

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