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2017 年度 実績報告書

モデルアウェアなデータ駆動制御理論の深化・実現・拡大

研究課題

研究課題/領域番号 16H04384
研究機関電気通信大学

研究代表者

金子 修  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (00314394)

研究分担者 脇谷 伸  広島大学, 工学研究科, 寄附講座講師 (00728818)
山本 透  広島大学, 工学研究科, 教授 (10200825)
増田 士朗  首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (60219334)
山本 豪志朗  京都大学, 医学研究科, 特定講師 (70571446)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワードデータ駆動制御 / FRIT / モデルアウェア / データベース駆動制御 / 内部モデル制御 / ERIT / データ駆動予測 / 多入出力系
研究実績の概要

本年は,5つの研究項目に沿って以下の実績を得た.【1】理論や新規手法では,二自由度制御系における全く新しいデータ駆動制御器更新法『ERIT』を提案し拡張を行った.また,定値制御系におけるランダム外乱抑制問題に関するデータ駆動制御に対し,L2正則化法を導入することで推定パラメータのばらつき抑制を行い,実験と調整を繰り返すことによって最適パラメータが導出できることを導いた.【2】制御器認証や実装に関わる基礎的成果では,あるクラスの不安定系に対してナイキスト軌跡に基づく制御器更新手法を提案した.【3】クラス・問題の拡大という点では,多入出力系・非線形系への拡張を中心に成果を得た.たとえば,PID制御系において拡張出力を導出し制御パラメータを直接調整可能なセルフチューニング制御系の設計手法を多入多出力系に拡張した.非線形系に対しては,GMDH(Group Method of Data Handling)を用いたデータ駆動型非線形制御系を提案した.さらに,Just-In-Timeモデリングの考え方に基づいたデータベース駆動型制御系設計法の新しい展開についても考察を進めた.【4】制御とモデルの同時獲得では,多入出力むだ時間系へのFRITの拡張により制御とモデルの同時獲得を得た.ERITを用いた二自由度制御系のモデルと制御器の同時獲得とそのリアルタイム化のいくつかの実験的検討,Kautz関数近似によるモデルと制御器の同時獲得,閉ループステップデータを用いた制御器調整においてモデル情報を抽出したプレフィルタによる性能改善などを得た.【5】人間技能のモデル化・アシスト化への展開については,前年度に引き続き,人の動作を検出するためのモーションキャプチャ環境(環境設置型センサ・装着型センサ)を構築した.これにより,ある一定の限定空間ではあるが,体全体の動作をデジタル化できる環境が整っている.

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

当初掲げた5項目の研究内容のうち,理論展開や新規手法の提案という点では,とくに,二自由度制御系において昨年に引き続きデータ駆動予測,そして新たにERITを提案し拡張できた点は大きな展開である.またL2正則化というシステム同定で行われる手法を導入できたことはモデルベースド制御との融合という点でも重要かつ新しい展開である.安定化の制御器認証という観点でもナイキスト安定判別という,モデルベースド制御の手法をデータ駆動制御の手法に展開できたことは,この二つのアプローチの融合という点で重要な成果である.またランダム外乱,多入出力系への拡張,非線形系への拡張など実用上重要な状況に対してもデータ駆動制御について一定の成果を得たことは非常に大きな進展であり,予定通りである.モデルと制御の同時獲得という点でも,FRIT本来のもつ内部モデル制御としての役割を解析した点,実装するモデルの近似手法などの検討など進展しているといえる.また,ヒューマンインターフェース系の実験は引き続き環境整備や実験方法の検討であったが,今後のための整備という点では順調である.以上のような理由より,モデルアウェアなデータ駆動制御の理論展開・実現に関わる主題・各種の拡張に関する主題についておおむね順調に進展していると考えられる.

今後の研究の推進方策

今後も引き続き,データ駆動制御の理論の深化と実現に関する研究,データ駆動の制御器認証,クラス・状況の拡大,モデルと制御の同時獲得について,研究を深める.とくにモデルベースド制御との補完関係に着目して二つのアプローチの融合も視野におきつつ体系化した研究成果として確立していく.応用例については人間のモデリングとアシストのみにどどまらず,大規模データなど,他の実例にもモデルアウェアなデータ駆動制御の応用を検討する.
これらの研究の推進とともに,論文や国際会議発表など内外にむけて成果の公表を行う.また知財案件も積極的に申請する.

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2018 2017

すべて 学会発表 (31件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [学会発表] 2自由度制御系に対するデータ駆動型制御器更新法ERITの評価関数の解析2018

    • 著者名/発表者名
      金子 修
    • 学会等名
      計測自動制御学会制御部門第5回マルチシンポジウム
  • [学会発表] 入力むだ時間を持つ多入出力系に対するスミス補償器のFRIT―制御器とモデルの同時更新2018

    • 著者名/発表者名
      金子 修, 志子田 毅
    • 学会等名
      計測自動制御学会制御部門第5回マルチシンポジウム
  • [学会発表] 2自由度制御系におけるフィードフォワード部のリアルタイム制御器更新―ERITに基づくアプローチ―2018

    • 著者名/発表者名
      池崎 太一,金子 修
    • 学会等名
      計測自動制御学会制御部門第5回マルチシンポジウム
  • [学会発表] カルマンフィルタを用いたセルフチューニングPID制御系の一設計2018

    • 著者名/発表者名
      脇谷 伸,中西 宏樹,山本 透
    • 学会等名
      計測自動制御学会制御部門第5回マルチシンポジウム
  • [学会発表] 操作量評価を考慮した閉ループステップ応答データを用いたデータ駆動型制御器調整における規範モデルの設計法2018

    • 著者名/発表者名
      梶原 諒太,増田 士朗,松井義弘
    • 学会等名
      計測自動制御学会制御部門第5回マルチシンポジウム
  • [学会発表] データ駆動型カスケード制御を核としたスマートシステムの構築2018

    • 著者名/発表者名
      山本 透
    • 学会等名
      電気学会制御研究会(スマートシステムと制御技術シンポジウム2018)
    • 招待講演
  • [学会発表] 閉ループステップ応答データを用いたデータ駆動型制御器調整における規範モデルの設計法2018

    • 著者名/発表者名
      増田 士朗,松井 義弘
    • 学会等名
      電気学会制御研究会(スマートシステムと制御技術シンポジウム2018)
  • [学会発表] 無限軌道式移動体に対する状態フィードバックゲイ ンのデータ駆動型更新2018

    • 著者名/発表者名
      桑原 圭佑,金子 修
    • 学会等名
      電気学会制御研究会(スマートシステムと制御技術シンポジウム2018)
  • [学会発表] データ駆動制御―入門から最新の話題まで2018

    • 著者名/発表者名
      金子 修
    • 学会等名
      第35回ダイナミクスと制御研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Positioning Control and Model Estimation of Vibrating System in 2DoF-FRIT Control Architecture with Kautz Expansion2017

    • 著者名/発表者名
      Hnin Si and Osamu Kaneko
    • 学会等名
      2017 11th Asian Control Conference (ASCC)
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-Iterative Data-Driven Controller Parameters Tuning of Feedback Linearizing Controller2017

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Tsukui and Shiro Masuda
    • 学会等名
      2017 11th Asian Control Conference (ASCC)
    • 国際学会
  • [学会発表] 摩擦を有するメカニカルシステムに対するIMCへのVRFT -モデルと制御器の同時更新―2017

    • 著者名/発表者名
      高橋 英輔, 金子 修
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
  • [学会発表] 1自由度制御系データを用いた2自由度制御系に対するフィードフォワード部のEstimated Response Iterative Tuning2017

    • 著者名/発表者名
      中村 岳男,金子 修
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
  • [学会発表] 一巡伝達関数の整形と応答追従を目的とした二自由度系に対するFRIT2017

    • 著者名/発表者名
      川俣 祐汰, 金子 修
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
  • [学会発表] 状態空間表現に基づくデータベース駆動型制御系の設計2017

    • 著者名/発表者名
      中野 流成,脇谷 伸,山本 透
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
  • [学会発表] RBFネットワークによるフィードバック線形化補償器に対するデータ駆動制御器設計2017

    • 著者名/発表者名
      津久井 文哉,増田 士朗
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
  • [学会発表] 非最小位相系における閉ループステップ応答データを用いたFRITにおけるプレフィルタ設計2017

    • 著者名/発表者名
      梶原 諒太,増田 士朗
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
  • [学会発表] Study on an Adaptive GMDH-PID Controller using Adaptive Moment Estimation2017

    • 著者名/発表者名
      Shin Wakitani, Akihiro Ishimura and Toru Yamamoto
    • 学会等名
      2017 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC)
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of a Multivariable Self-tuning PID Controller2017

    • 著者名/発表者名
      Yoichiro Ashida, Shin Wakitani and Toru Yamamoto
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] FRIT of Feedforward Controller Approximated by Kautz Expansion in 2DOF for Linear Time Delay System2017

    • 著者名/発表者名
      Hnin Si and Osamu Kaneko
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-Driven Prediction of 2DOF Control Systems with Updated Feedforward Controller2017

    • 著者名/発表者名
      Osamu Kaneko and Takeo Nakamura
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 逐次最小二乗法を用いたデータ指向型オンライン制御器調整法2017

    • 著者名/発表者名
      芦田洋一郎,脇谷 伸,山本 透
    • 学会等名
      平成29年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
  • [学会発表] Adamを用いたセルフチューニングGMDH-PID制御器の一設計2017

    • 著者名/発表者名
      脇谷 伸,石村晃弘,山本 透
    • 学会等名
      平成29年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
  • [学会発表] 状態フィードバック型二自由度積分型サーボ系における データ駆動型出力予測2017

    • 著者名/発表者名
      金子 修
    • 学会等名
      平成29年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
  • [学会発表] FRITの内部モデル制御構造2017

    • 著者名/発表者名
      金子 修
    • 学会等名
      平成29年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
  • [学会発表] Iterative Data-Driven Generalized Minimum Variance Regulatory Control via L2-regularization2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshitada Shimamoto and Shiro Masuda
    • 学会等名
      2017 IEEE Conference on Control Technology and Applications (CCTA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of an Implicit Self-Tuning PID Controller Based on the Generalized Output2017

    • 著者名/発表者名
      Youichiro Ashida, Shin Wakitani and Toru Yamamoto
    • 学会等名
      Preprints of the 20th World Congress The International Federation of Automatic Control (IFAC 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] L2正則化法を用いたデータ駆動一般化最小分散制御系の繰り返し設計2017

    • 著者名/発表者名
      島本 慶忠, 増田 士朗
    • 学会等名
      電気学会制御研究会
  • [学会発表] 自己整合型アンチワインドアップ制御のためのVRFT2017

    • 著者名/発表者名
      佐野 絵莉子,金子 修
    • 学会等名
      電気学会制御研究会
  • [学会発表] 目標応答を達成する二自由度制御器チューニングの新しいアプローチ―Estimated Response Iterative Tuningの提案2017

    • 著者名/発表者名
      中村 岳男,金子 修
    • 学会等名
      第61回システム制御情報学会研究発表講演会
  • [学会発表] FRITを用いたナイキスト安定条件にもとづくループ整形2017

    • 著者名/発表者名
      川俣 祐汰,金子 修
    • 学会等名
      第61回システム制御情報学会研究発表講演会

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公開日: 2018-12-17  

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