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2020 年度 実績報告書

データを活用した非線形複雑制御モデルの低次元化

研究課題

研究課題/領域番号 19K23517
研究機関広島大学

研究代表者

河野 佑  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (40743034)

研究期間 (年度) 2019-08-30 – 2021-03-31
キーワードモデル低次元化 / 非線形システム / グラミアン / 大規模システム
研究実績の概要

最終年度は,非線形モデル予測制御の計算量低減を目指して,制御系設計に使用される軌道周りでのモデル低次元化手法を構築した.この成果はAutomaticaに掲載予定である.ある一つの軌道に焦点を置けば,全状態空間での高い近似精度を目指す場合とは異なり,非線形偏微分方程式を解くことなく,モデル低次元化が達成できることを明らかにした.必要な計算は,シミュレーションに基づく軌道周りでの感度解析と行列の特異値計算であり,非線形システムに対しても提案手法は比較的容易に実装可能である.さらに,クロスグラミアンに着想を得て,対称なシステムに対しては計算量が削減できることを明らかにした.カーネル法を駆使することで,計算量のさらなる低減も可能である.数値例を通して,平衡点での線形近似モデルを用いた低次元化手法と比較した提案法の優位性検証や,構築した低次元モデルが非線形システム特有の現象であるリミットサイクルを保存することの確認を行なった.さらに,近似精度を高めたい軌道が複数ある場合に対して,提案手法の拡張を試みた.研究を進めていく上で,大規模ネットワーク系に対して,ネットワーク構造を保存する低次元化の実現可能性も見出した.加えて,時間遅れを含むシステムを扱うことや,またシステムの受動性を活用することも模索した.モデル低次元化手法単体の構築には成功したものの,提案手法とモデル予測制御の融合についてはさらなる検証が必要である.

備考

第29回計測自動制御学会中国支部 学術講演会 優秀賞受賞
第29回計測自動制御学会中国支部 学術講演会 奨励賞受賞

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] University of Notre Dame(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Notre Dame
  • [国際共同研究] University of Groningen(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      University of Groningen
  • [国際共同研究] Tallinn University of Technology(エストニア)

    • 国名
      エストニア
    • 外国機関名
      Tallinn University of Technology
  • [国際共同研究] University of Cambridge(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Cambridge
  • [雑誌論文] Empirical differential Gramians for nonlinear model reduction2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Kawano, Jacquelien M.A.Scherpen
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 127 ページ: 109534

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2021.109534

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Krasovskii and shifted passivity based control2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Kawano, Krishna Chaitanya Kosaraju, Jacquelien M.A. Scherpen
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 66 ページ: -

    • DOI

      10.1109/TAC.2020.3040252

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Converse stability theorems for positive linear time-varying systems2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Kawano
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 122 ページ: 109193

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2020.109193

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Realizations in feedforward forms of nonlinearinput-output equations with time-delays2020

    • 著者名/発表者名
      Arvo Kaldmae, Yu Kawano, Ulle Kotta
    • 雑誌名

      International Journal of Robust and Nonlinear Control

      巻: 30 ページ: 7560/7573

    • DOI

      10.1002/rnc.5194

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Scalable control design for K-positive linear systems2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Kawano, Fulvio Forni
    • 学会等名
      24th International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] 一般化微分平衡実現に基づく非線形システムのモデル低次元化2020

    • 著者名/発表者名
      横川 佳祐, 河野 佑
    • 学会等名
      第29回計測自動制御学会中国支部 学術講演会
  • [学会発表] 脳の大規模ネットワークに対する平均可制御性解析2020

    • 著者名/発表者名
      広野 浩平, 河野 佑
    • 学会等名
      第29回計測自動制御学会中国支部 学術講演会

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公開日: 2021-12-27  

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