有限オートマトンの新しいモデルに基づくハイブリッドシステム制御論

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20760278
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 制御工学
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 小林 孝一 北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助教 (50452115)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: ハイブリッドシステム / モデル予測制御 / 遺伝子ネットワーク

研究概要

本研究課題では,ハイブリッドシステムの制御における計算の効率化に取り組んだ.成果として,有限オートマトンの安定化に基づくモデル予測制御手法,およびオフライン計算とオンライン計算の両方を用いた精度保証付き近似解法を提案した.また,数値実験により計算の効率化が実現されたことを確認した.さらに応用として,ブーリアンネットワークモデルで表現される遺伝子ネットワークの解析と制御にも取り組んだ.

研究成果

• [雑誌論文] An integer programming approach to optimal control problems in context-sensitive probabilistic Boolean networks (2011)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Kunihiko Hiraishi
  • 雑誌名: Automatica Vol.47,No.6 ページ: 1260-1264
  • 査読あり
• [雑誌論文] 整数計画法を用いた確率ブーリアンネットワークの最適制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 平石邦彦
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 Vol.46,No.11 ページ: 659-665
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polynomial-Time Algorithm for Controllability Test of a Class of Boolean Biological Networks (2010)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Jun-ichi Imura, Kunihiko Hiraishi
  • 雑誌名: EURASIP Journal on Bioinformatics and Systems Biology Vol.2010, Article ID 210685 ページ: 12
  • 査読あり
• [雑誌論文] MLD-Based Modeling of Hybrid Systems with Parameter Uncertainty (2009)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kbayashi, Kunihiko Hiraishi
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences Vol.E92-A, No.11 ページ: 2745-2754
  • 査読あり
• [雑誌論文] Approximate Algorithm for Hybrid Model Predictive Control with Time-Varying Reference (2009)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Kunihiko Hiraishi, Nguyen Van Tang
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences Vol.E92-A, No.8 ページ: 2046-2052
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有限時間区間に対するハイブリッドシステムの離散抽象化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 平石邦彦, 小林孝一, 崔舜星
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 Vol.44,No.9 ページ: 751-759
  • 査読あり
• [雑誌論文] Graph-Switching Based Modeling of Mode Transition Constraints for Model Predictive Control of Hybrid Systems (2008)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Kunihiko Hiraishi
  • 雑誌名: SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration Vol.1, No.5 ページ: 376-382
  • 査読あり
• [学会発表] 外部刺激に基づく遺伝子ネットワークの最適制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 平石邦彦
  • 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2010
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] 多項式最適化を用いた確率ブーリアンネットワークの最適制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 平石邦彦
  • 学会等名: 計測自動制御学会第11回制御部門大会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] 遷移関係に基づくハイブリッドモデル予測制御の近似事前解法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 崔舜星, 平石邦彦, 小林孝一
  • 学会等名: 電子情報通信学会2011年総合大会講演論文集
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-03-15
• [学会発表] 確率ハイブリッドシステムの確率拘束付き最適制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 間藤光一朗, 小林孝一, 平石邦彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会2011年総合大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-03-15
• [学会発表] Optimal Control of Context-Sensitive Probabilistic Boolean Networks Using Integer Programming (2010)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Kunihiko Hiraishi
  • 学会等名: 49th IEEE Conference on Decision and Control
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] 混合整数計画法を用いたネットワーク化システムの最適制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 平石邦彦
  • 学会等名: 計測自動制御学会第48回離散事象システム研究会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] An Approximation Algorithm for Box Abstraction of Transition Systems on Real Vector Fields (2010)
  • 著者名/発表者名: 平石邦彦, 小林孝一
  • 学会等名: 計測自動制御学会第48回離散事象システム研究会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] MLD-Based Modeling and MPC of Discrete-Time Hybrid Systems with Stochastic Mode Transitions (2010)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Kunihiko Hiraishi
  • 学会等名: 19th IEEE Conference on Control Applications
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] Reachability Analysis of Probabilistic Boolean Networks using Model Checking (2010)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Kunihiko Hiraishi
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2010
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2010-08-19
• [学会発表] 可到達性解析を用いたプッシュダウンシステムの診断について (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 平石邦彦
  • 学会等名: 計測自動制御学会第47回離散事象システム研究会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] ハイブリッドシステムに対する遷移近似双模倣 (2010)
  • 著者名/発表者名: 崔舜星, 平石邦彦, 小林孝一
  • 学会等名: 計測自動制御学会第47回離散事象システム研究会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] Free-Variable Analysis of Finite Automata Representations for Hybrid Systems Control (2010)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Jun-ichi Imura
  • 学会等名: 19th International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems
  • 発表場所: Budapest, Hungary
  • 年月日: 2010-07-05
• [学会発表] An Integer Programming Approach to Control Problems in Probabilistic Boolean Networks (2010)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Kunihiko Hiraishi
  • 学会等名: 2010American Control Conference
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2010-07-02
• [学会発表] モデル検査を用いた確率ブーリアンネットワークの可到達性解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 平石邦彦
  • 学会等名: 第54回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] 整数計画法を用いた文脈依存確率ブーリアンネットワークの制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 平石邦彦
  • 学会等名: 計測自動制御学会第10回制御部門大会資料
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] 確率ブーリアンネットワークの解析と制御のための計算手法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 平石邦彦
  • 学会等名: 第20回バイオ情報学研究会
  • 発表場所: 石川
  • 年月日: 2010-03-05
• [学会発表] 離散確率ハイブリッドシステムのモデル予測制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 平石邦彦
  • 学会等名: 計測自動制御学会第46回離散事象システム研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] ハイブリッドシステムに対する区間法の適用について (2009)
  • 著者名/発表者名: 平石邦彦, 古今淳也, 小林孝一
  • 学会等名: 計測自動制御学会第46回離散事象システム研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] 整数計画法を用いた確率ブーリアンネットワークの制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 平石邦彦
  • 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2009
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-11-24
• [学会発表] モデル予測制御における近似解法と離散ダイナミクスモデリング (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 井村順一, 平石邦彦
  • 学会等名: 第52回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-11-21
• [学会発表] ハイブリッド制御における有限オートマトンモデルの関連性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 井村順一
  • 学会等名: 計測自動制御学会第45回離散事象システム研究会講演論文集
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2009-09-14
• [学会発表] ハイブリッドシステムにおける述語抽象化計算の高速化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平石邦彦, 小林孝一
  • 学会等名: 計測自動制御学会第45回離散事象システム研究会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2009-09-14
• [学会発表] Stabilization of Deterministic Finite Automata Based on Linear State Equation Representation (2009)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Jun-ichi Imura
  • 学会等名: European Control Conference 2009
  • 発表場所: Budapest, Hungary
  • 年月日: 2009-08-26
• [学会発表] Stabilizing Model Predictive Control of Hybrid Systems with Discrete Dynamics (2009)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Jun-ichi Imura, Kunihiko Hiraishi
  • 学会等名: ICROS-SICE International Joint Conference 2009
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2009-08-21
• [学会発表] Observability Analysis of Boolean Networks with Biological Applications (2009)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Jun-ichi Imura
  • 学会等名: ICROS-SICE International Joint Conference 2009
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2009-08-21
• [学会発表] A Faster Approximation Technique for Predicate Abstraction of Hybrid Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Kunihiko Hiraishi, Koichi Kobayashi
  • 学会等名: ICROS-SICE International Joint Conference 2009
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2009-08-19
• [学会発表] ブーリアンネットワークにおける可制御性判定のための多項式時間アルゴリズム (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 井村順一, 平石邦彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会コンカレント工学研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-08-06
• [学会発表] Analysis and Control of Hybrid Systems with Parameter Uncertainty Based on Interval Methods (2009)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Kunihiko Hiraishi
  • 学会等名: 2009 American Control Conference
  • 発表場所: St.Louis, USA
  • 年月日: 2009-06-11
• [学会発表] Polynomial-Time Controllability Analysis of Boolean Networks (2009)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Jun-ichi Imura, Kunihiko Hiraishi
  • 学会等名: 2009 American Control Conference
  • 発表場所: St.Louis, USA
  • 年月日: 2009-06-10
• [学会発表] 和分型状態方程式を用いた連続時間システムの部分空間同定法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 田中秀幸
  • 学会等名: 計測自動制御学会第9回制御部門大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2009-03-05
• [学会発表] 制御 Lyapunov 関数を用いたハイブリッドシステムの安定化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 井村順一, 平石邦彦
  • 学会等名: 計測自動制御学会第9回制御部門大会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2009-03-04
• [学会発表] ハイブリッドシステムの解析と制御への区間法の適用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 平石邦彦
  • 学会等名: 計測自動制御学会第44回離散事象システム研究会
  • 発表場所: 宮崎
  • 年月日: 2008-12-19
• [学会発表] 区間法に基づくハイブリッドシステムの解析と制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 平石邦彦
  • 学会等名: 計測自動制御学会第37回制御理論シンポジウム
  • 発表場所: 霧島
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] Explicit Modeling of Mode Transition Constraints for Model Predictive Control (2008)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Kunihiko Hiraishi
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2008
  • 発表場所: Chofu
  • 年月日: 2008-08-20
• [学会発表] On-line and Off-line Based Approximation Algorithm for Model Predictive Control of Hybrid Systems (2008)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kobayashi, Nguyen Van Tang, Kunihiko Hiraishi
  • 学会等名: 23rd International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications
  • 発表場所: Shimonoseki
  • 年月日: 2008-07-09
• [学会発表] モード遷移拘束を陽に考慮したハイブリッドシステムのモデリング (2008)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 平石邦彦
  • 学会等名: 第52回システム制御情報学会研究発表講演会講演
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2008-05-17
• [学会発表] ブーリアンネットワークモデルによる遺伝子発現ネットワークの可制御性解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小林孝一, 井村順一, 平石邦彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会第21回回路とシステム軽井沢ワークショップ
  • 発表場所: 軽井沢
  • 年月日: 2008-04-21