複雑かつ繰り返し型の産業プロセスに適用可能なモデリングとその制御手法に関する研究

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16F16799
• 研究機関: 東京工科大学
• 研究代表者: しゃ 錦華 東京工科大学, 工学部, 教授 (10257264)
• 研究分担者: AN JIANQI 東京工科大学, 工学部, 外国人特別研究員
• 研究期間 (年度): 2016-11-07 – 2019-03-31
• キーワード: プロセス制御 / ソフトセンシング / ２Dモデリング / 繰返し制御 / 学習制御 / ファジー制御 / マルチタイムスケール / 非線形制御

研究実績の概要

今年度は，以下のように研究を行った：
(1)　製鉄プロセスの制御系設計：このプロセスの周期性に注目し，計量と供給プロセスの学習繰返し制御，溶鉱炉の上部圧力のファジー・デカプリング制御や溶鉱炉負荷配分の意思決定法などを検討した。具体的に，まず，計量と供給プロセスに存在する非線形ダイナミックスと繰返し特性を詳しく検討し，部分線形化手法を用いて線形状態モデルを構築した。それから繰返し学習制御器を設計し，多目標最適制御を実現した。この結果はMathematical Problems in Engineeringに掲載された。次に，溶鉱炉の上部圧力制御問題について，制御対象の特性に合わせて設計したPIDファジー制御により，トップ圧力制御誤差は-2 kPa～2 kPaに抑えることに成功した。この研究の関連結果はIEEE Transactions on Control Systems Technologyなどに採用された。
(2)　システム実装に関する検討：提案されたモデリング，意思決定，制御などの手法を実装するために関する問題点と解決法を検討した。精錬プロセスの合金成分を正確に制御するために，2段調整法を提案し，ロバスト性と高精度を同時に備え持つ制御システムの実装に成功した。関連結果をIEEE Transactions on Control Systems Technologyなどに投稿した。
また，プロセス制御で得られた以上の成果を図書Communications in Computer and Information ScienceのチャプターとしてSpringerから出版された。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] 中国地質大学（武漢）(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 中国地質大学（武漢）
• [雑誌論文] Soft-sensing method for slag-crust state of blast furnace based on two-dimensional decision fusion (2018)
  • 著者名/発表者名: Jianqi An, Jialiang Zhang, Min Wu, Weihua Cao, Takao Terano
  • 雑誌名: Neurocomputing 巻: 315 ページ: 405-411
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.neucom.2018.07.033
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Re-optimization strategy for truck crane lift-path planning (2018)
  • 著者名/発表者名: Jianqi An, Min Wu, Jinhua She, Takao Terano
  • 雑誌名: Automation in Construction 巻: 90 ページ: 146-155
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2018.02.029
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Decoupling control method with fuzzy theory for top pressure of blast furnace (2018)
  • 著者名/発表者名: Jianqi An, Junyu Yang, Min Wu, Jinhua She, Takao Terano
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Control Systems Technology 巻: Early Access ページ: 1-8
  • DOI: 10.1109/TCST.2018.2862859
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Iterative learning control for nonlinear weighing and feeding process (2018)
  • 著者名/発表者名: Jianqi An, Fayang You, Min Wu, Jinhua She
  • 雑誌名: Mathematical Problems in Engineering 巻: Early Access ページ: 1-10
  • DOI: 10.1155/2018/9425902
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Multi-time scale fusion model and burden distribution control in blast furnace (2018)
  • 著者名/発表者名: Jianqi An, Min Wu, Takao Terano
  • 学会等名: Symposium on Blast Furnace Process Modeling and Control Technology
  • 国際学会
• [学会発表] Decoupling control method with fuzzy theory for top pressure of blast furnace (2018)
  • 著者名/発表者名: Jianqi An, Min Wu, Takao Terano, Jinhua She
  • 学会等名: Workshop of China University of Geosciences, Tokyo University of Technology, and Tokyo Institute of Technology
  • 国際学会
• [学会発表] Applications of artificial intelligence in metallurgical industry (2018)
  • 著者名/発表者名: Jianqi An, Takao Terano, Jinhua She
  • 学会等名: General Conference on Emerging Arts of Research on management and Administration
  • 国際学会
• [学会発表] Calculation method of load distribution for two-crane cooperative lift (2018)
  • 著者名/発表者名: Xiaolin Shen, Jianqi An, Takao Terano
  • 学会等名: The 37th Chinese Control Conference
  • 国際学会
• [学会発表] A multi-source wind speed fusion method for wind power prediction based on kNN-SVR (2018)
  • 著者名/発表者名: Jianqi An, Zhangbing Chen, Min Wu, Jinhua She, and Min Ding
  • 学会等名: The 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
  • 国際学会
• [図書] Evolutionary Computing and Artificial Intelligence (2019)
  • 著者名/発表者名: Jianqi An, Jinhua She, Huicong Chen, Min Wu
  • 総ページ数: 129
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-981-13-6936-0