一般化周波数変数を有する動的システム論：大規模系の性能評価と自律分散推定・制御

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21246067
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 制御工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 原 辰次 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (80134972)
• 連携研究者: 津村 幸治 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (80241941) ; 石井 秀明 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 准教授 (50376612)
• 研究期間 (年度): 2009-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 一般化周波数を持つ動的システム / マルチエージェントシステム / 自律分散制御 / 大規模階層化動的システム / ロバスト安定性 / 協調安定化 / 遺伝子制御ネットワーク / 分散データ処理

研究概要

近年、制御を含む様々な工学の分野において、取り扱うシステムが大規模・複雑化してきている。それらは、局所的な目的を持つ多数のエージェントが互いに相互作用を行うことで大域的な目的を達成する動的マルチエージェントシステムとして捉えることができる。
そこで本研究プロジェクトでは、研究代表者が提案してきた「一般化周波数変数を有する動的システム」をベースとして、その実現に向けた新しい枠組みの構築を目指した。主要結果としては、理論的な基礎結果に加え階層化分散制御方式の提案がある。生体システムへの適用によりそれらの有用性も確認しており、気象現象やエネルギーネットワークへの展開も期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Stability Analysis of Systems With Generalized Frequency Variables (2014)
  • 著者名/発表者名: S Hara, H Tanaka, T Iwasaki
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Automatic Control 巻: vol.59 ページ: 313-326
  • DOI: 10.1109/TAC.2013.2281482
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hierarchical Modeling and Local Stability Analysis for Repressilators Coupled by Quorum Sensing (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, Y. Hori and S. Hara
  • 雑誌名: SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 巻: vol.7, No.3 (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biochemical oscillations in delayed negative cyclic feedback : Existence and profiles (2013)
  • 著者名/発表者名: Y Hori, M Takada, S Hara
  • 雑誌名: Automatica 巻: vol.49(9) ページ: 2581-2590
  • DOI: 10.1016/j.automatica.2013.04.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intercellular Delay Regulates the Collective Period of Repressively Coupled Gene Regulatory Oscillator Networks (2013)
  • 著者名/発表者名: Y Wang, Y Hori, S Hara, F Doyle
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Automatic Control 巻: Vol.59 ページ: 211-216
  • DOI: 10.1109/TAC.2013.2270072
  • 査読あり
• [雑誌論文] 代数的特徴付けに基づく大規模動的システムの階層化最適制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 椿野 大輔, 吉岡 大輝, 原 辰次
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: vol.49, no.12 ページ: 1154-1163
  • DOI: 10.9746/sicetr.49.1154JOI:DN/JST.Journalarchive/sicetr/49.1154
  • 査読あり
• [雑誌論文] 単一拡散因子による反応拡散系のTuring 不安定性解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮廻 裕樹, 堀 豊, 原 辰次
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: Vol.49,No.12 ページ: 1164-1171
  • DOI: 10.9746/sicetr.49.1164JOI:DN/JST.JSTAGE/sicetr/49.1164
  • 査読あり
• [雑誌論文] 環状遺伝子制御ネットワークのロバスト安定性解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大澤 周平, 堀 豊, 原 辰次
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: vol.48, NO.6(JOI: DN/JST.JSTAGE/sicetr/48.318) ページ: 318-325
  • 査読あり
• [雑誌論文] Eigenvector-based intergroup connection of low rank for hierarchical multi-agent dynamical systems (2012)
  • 著者名/発表者名: D Tsubakino, S Hara
  • 雑誌名: Systems & Control Letters 巻: vol.61(2) ページ: 354-361
  • DOI: 10.1016/j.sysconle.2011.11.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Existence Criteria of Periodic Oscillations in Cyclic Gene Regulatory Networks (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Hori, T.-H. Kim and S. Hara
  • 雑誌名: Automatica 巻: vol.47(6) ページ: 1203-1209
  • DOI: 10.1016/j.automatica.2011.02.042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robust Stability Analysis of Gene-protein Regulatory Networks with Cyclic Activation repression Interconnections (2011)
  • 著者名/発表者名: T.-H. Kim, Y. Hori and S. Hara
  • 雑誌名: Systems & Control Letters 巻: vol.60(6) ページ: 373-382
  • DOI: 10.1016/j.sysconle.2011.03.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooperative control of multi-agent dynamical systems in target-enclosing operations using cyclic pursuit strategy (2010)
  • 著者名/発表者名: T.H. Kim, S. Hara, Y. Hori
  • 雑誌名: International Journal of Control 巻: vol.83(10) ページ: 2040-2052
  • DOI: 10.1080/00207179.2010.504784
  • 査読あり
• [学会発表] An algebraic approach to hierarchical LQR synthesis for large-scale dynamical Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: D Tsubakino, T Yoshioka, S Hara
  • 学会等名: 9th Ascian Control Conference (ASCC)
  • 発表場所: Istanbul, Turkey
  • 年月日: 2013-06-26
• [学会発表] Noise-induced spatial pattern formation in stochastic reaction-diffusion systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Y Hori, S Hara
  • 学会等名: IEEE 51st Annual Conference on Decision and Control (CDC)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 20121210-13
• [学会発表] Robustness in Networked Dynamical Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinji Hara
  • 学会等名: 7th IFAC Symposium on Robust Control Design
  • 発表場所: Aalborg, Denmark
  • 年月日: 2012-06-21
  • 招待講演
• [学会発表] Hierarchical Decentralized Control for Large-scale Dynamical Systems towards "Glocal Control"Workshop on Modeling (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinji Hara
  • 学会等名: Analysys and Control of Cyber Phisical Systems
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 2012-06-12
  • 招待講演
• [学会発表] Hierarchical Network Synthesis for Output Consensus by Eigenvector-Based Interlayer Connection (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Fujimori, L. Liu, S. Hara and D. Tsubakino
  • 学会等名: IEEE Conf. on Decision and Control 2011
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 20111212-15
• [学会発表] Local Stability Analysis for a class of Quorum-Sensing Networks with Cyclic Gene Regulatory Networks (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, S. Hara and Y. Hori
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2011
  • 発表場所: Waseda University, Tokyo
  • 年月日: 20110914-17
• [学会発表] Robust stability analysis for cyclic gene regulatory networks with uncertainty (2011)
  • 著者名/発表者名: S Osawa, Y Hori, S Hara
  • 学会等名: The 8th Asian Control Conference (ASCC)
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
  • 年月日: 20110516-18
• [学会発表] Glocal Contro l: Realization of Global Functions by Local Measurement and Control (2011)
  • 著者名/発表者名: Shinji Hara
  • 学会等名: The 8th Asian Control Conferencece
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
  • 年月日: 2011-05-16
  • 招待講演
• [学会発表] D-Stability and Robust Stability Conditions for LTI Systems with Generalized Frequency Variables (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Hara and H. Tanaka
  • 学会等名: IEEE CDC
  • 発表場所: Atlanta, U.S.A.
  • 年月日: 20101215-17
• [学会発表] Oscillation Pattern Analysis for Gene Regulatory Networks with Negative Cyclic Feedback (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Hori and S. Hara
  • 学会等名: IEEE CDC
  • 発表場所: Atlanta, U.S.A.
  • 年月日: 20101215-17
• [学会発表] Eigenvector-Based Characterization for Hierarchical Multi-Agent Dynamical Systems with Low Rank Interconnection (2010)
  • 著者名/発表者名: D. Tsubakino and S. Hara
  • 学会等名: IEEE MSC
  • 発表場所: パシフィコ横浜 (神奈川県)
  • 年月日: 20100908-10
• [学会発表] Periodic Oscillations in Cyclic Repressor Networks : Analytic Existence Criteria with Biological Insight (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Hori, S. Hara and T.H. Kim
  • 学会等名: IEEE MSC
  • 発表場所: パシフィコ横浜 (神奈川県)
  • 年月日: 20100908-10
• [学会発表] Performance Analysis of Decentralized Cooperative Driving under Non-Symmetric Bidirectional Information Architecture (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Wathanyoo and S. Hara
  • 学会等名: IEEE MSC
  • 発表場所: パシフィコ横浜 (神奈川県)
  • 年月日: 20100908-10
• [学会発表] H2 and H ∞ Norm Computations for LTI (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Hara, T. Iwasaki and H. Tanaka
  • 学会等名: Systems with Generalized Frequency Variables ACC
  • 発表場所: Baltimore, U.S.A
  • 年月日: 20100630-0702
• [学会発表] Toward Glocal Control A Unified Approach to Decentralized Cooperative Control for Networked Large Scale Dynamical Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: Shinji Hara
  • 学会等名: ICCAS2010
  • 発表場所: KINTEX, Gyeonggi-do, Korea
  • 年月日: 2010-10-29
• [学会発表] Glocal Control - Realization of global functions by local actions (2010)
  • 著者名/発表者名: Shinji Hara
  • 学会等名: The 14th WSEAS International Conference on SYSTEMS
  • 発表場所: Corfu Island, Greece
  • 年月日: 2010-07-23