大規模複雑非線形系のRH制御に対する実時間アルゴリズムとその応用

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21560465
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 大塚 敏之 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (40272174)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 制御理論 / 非線形制御 / 最適制御 / 実時間計算 / 計算量低減

研究概要

シミュレーション結果の特異値分解,縮小写像,線形相補性問題,可換環論をそれぞれ利用して,非線形Receding Horizon制御(RH制御)の計算量削減と精度向上を達成した.従来は非線形RH制御の適用が不可能と考えられていた熱流体現象のような非線形分布定数系に対しても,実時間で非線形RH制御を実装できる可能性が高まった.解析的に解ける非線形RH制御問題の存在も示した.

研究成果

• [雑誌論文] 外乱推定による連続時間モデル予測制御のオフセット補償 (2012)
  • 著者名/発表者名: 櫻井優太, 大塚敏之
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文誌 巻: Vol.25, No.7(accepted for publication)
• [雑誌論文] オフラインでの特異値分解に基づく拘束条件付き非線形Receding Horizon制御の実時間アルゴリズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 赤山慶太, 大塚敏之
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文誌 巻: Vol.25, No.5 ページ: 126-133
• [雑誌論文] Nonlinear Receding Horizon Control of Thickness and Tension in a Tandem Cold Mill with a Variable Rolling Speed (2012)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ozaki, Toshiyuki Ohtsuka, Kenji Fujimoto, Akira Kitamura, and Makishi Nakayama
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: Vol.52, No.1 ページ: 87-95
• [雑誌論文] An Algebraic Solution Method for the Unsteady Hamilton-Jacobi Equation (2011)
  • 著者名/発表者名: Yu Kawano, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 雑誌名: Proceedings of the 50th IEEE Conference on Decision and Control and European Control Conference, Orlando, FL ページ: 7741-7746
• [雑誌論文] Particle Model Predictive Control for Probability Density Functions (2011)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ohsumi, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 雑誌名: Reprints of the 18th IFAC World Congress, Milano, Italy ページ: 7993-7998
• [雑誌論文] An Algebraic Approach to Local Observability at an Initial State for Discrete-Time Polynomial Systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Yu Kawano, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 雑誌名: Reprints of the 18th IFAC World Congress, Milano, Italy ページ: 6449-6453
• [雑誌論文] Simulation Study on Application of Nonlinear Model Predictive Control to the Superfluid Helium Cryogenic Circuit (2011)
  • 著者名/発表者名: Rafal Noga, Toshiyuki Ohtsuka, Cesar de Prada, Enrique Blanco, and Juan Casas
  • 雑誌名: Reprints of the 18th IFAC World Congress, Milano, Italy ページ: 3647-3652
• [雑誌論文] Solutions to the Hamilton-Jacobi Equation with Algebraic Gradients (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Ohtsuka
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Automatic Control 巻: Vol.56, No.8 ページ: 1874-1885
• [雑誌論文] NMPC for Stiff, Distributed Parameter System : Semi-Automatic Code Generation and Optimality Condition Evaluation (2011)
  • 著者名/発表者名: Rafal Noga, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 雑誌名: Proceedings of the 18th International Conference on Process Control, High Tatras, Slovak Republic ページ: 415-418
• [雑誌論文] 非線形放物型偏微分方程式のモデル予測制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 橋本智昭, 吉岡佑輔, 大塚敏之
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: Vol.47, No.5 ページ: 230-237
• [雑誌論文] Receding Horizon Control for Nonlinear Parabolic Partial Differential Equations with Boundary Control Inputs (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Hashimoto, Yusuke Yoshioka, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 雑誌名: Proceedings of the 49th IEEE Conference on Decision and Control, Atlanta, GA ページ: 6920-6925
• [雑誌論文] Nonlinear Model Predictive Control for the Superfluid Helium Cryogenic Circuit of the Large Hadron Collider (2010)
  • 著者名/発表者名: Rafal Noga, Toshiyuki Ohtsuka, Cesar de Prada Moraga, Enrique Blanco Vinuela, and Juan Casas Cubillos
  • 雑誌名: Proceedings of the 19th IEEE International Conference on Control Applications, Yokohama, Japan ページ: 1654-1659
• [雑誌論文] Nonlinear Model Predictive Control for Vehicle Collision Avoidance Using C/ GMRES Algorithm (2010)
  • 著者名/発表者名: Masahi Nanao, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 雑誌名: Proceedings of the 19th IEEE International Conference on Control Applications, Yokohama, Japan ページ: 1630-1635
• [雑誌論文] Model Predictive Control for Hot Strip Mill Cooling System (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Hashimoto, Yusuke Yoshioka, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 雑誌名: Proceedings of the 19th IEEE International Conference on Control Applications, Yokohama, Japan ページ: 646-651
• [雑誌論文] Nonlinear Receding Horizon Control of Probability Density Functions (2010)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ohsumi, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 雑誌名: Proceedings of the 8th IFAC Symposium on Nonlinear Control Systems, Bologna, Italy ページ: 735-740
• [雑誌論文] 板速可変な冷間圧延機における板厚と張力の非線形Receding Horizon制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾崎昂平, 大塚敏之, 藤本健治, 北村章, 中山万希志
  • 雑誌名: 鉄と鋼 巻: Vol.96, No.7 ページ: 459-467
• [雑誌論文] A Real-Time Algorithm for Nonlinear Receding Horizon Control Using Multiple Shooting and Continuation/ Krylov Method (2009)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Shimizu, Toshiyuki Ohtsuka, and Moritz Diehl
  • 雑誌名: International Journal of Robust and Nonlinear Control 巻: Vol.19, No.8 ページ: 919-936
• [雑誌論文] Commutativity of Immersion and Linearization (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Ohtsuka, and Stefan Streif
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Automatic Control 巻: Vol.54, No.5 ページ: 1176
• [学会発表] 熱流体システムに対するReceding Horizon制御の数値解法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉岡佑輔, 橋本智昭, 大塚敏之
  • 学会等名: 第12回計測自動制御学会制御部門大会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 非線形適応モデル予測制御の血糖値制御問題への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤井信宏, 大塚敏之
  • 学会等名: 第12回計測自動制御学会制御部門大会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] 線形相補性条件に基づく非線形Receding Horizon制御のアルゴリズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 内田健斗, 大塚敏之
  • 学会等名: 第12回計測自動制御学会制御部門大会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2012-03-14
• [学会発表] Input-Dependent Adaptive Immersion and Invariance Control (2011)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Fujii, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 学会等名: Proceedings of SICE Annual Conference 2011(SICE2011)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Vehicls Dynamics Control for Collision Avoidance Considering Physical Limitations (2011)
  • 著者名/発表者名: Masashi Nanao, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 学会等名: Proceedings of SICE Annual Conference 2011(SICE2011)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Receding Horizon Nash Game Approach for Distributed Nonlinear Control (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Azuma, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 学会等名: Proceedings of SICE Annual Conference 2011(SICE2011)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] An Algebraic Approach to Hamilton' s Canonical Equations (2011)
  • 著者名/発表者名: Yu Kawano, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 学会等名: Proceedings of SICE Annual Conference 2011(SICE2011)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] 確率密度関数の非線形Receding Horizon制御とその鉄鋼プロセスへの応用検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大角洸平, 大塚敏之, 平田光男, 塩谷政典
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第161回春季講演大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 非線形無限評価区間最適制御の実時間アルゴリズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 丸谷淳, 大塚敏之
  • 学会等名: 第11回計測自動制御学会制御部門大会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-03-18
• [学会発表] 拘束条件を考慮したオフラインでの特異値分解に基づく非線形Receding Horizon制御の実時間アルゴリズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 赤山慶太, 大塚敏之
  • 学会等名: 第11回計測自動制御学会制御部門大会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-03-18
• [学会発表] 衝突を含むシステムの簡易なモデル化～最適制御への適用を例として～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤穂高, 大塚敏之
  • 学会等名: 第11回計測自動制御学会制御部門大会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] 確率密度関数に対する粒子モデル予測制御の定式化と数値解法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大角洸平, 大塚敏之
  • 学会等名: 第11回計測自動制御学会制御部門大会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] A Numerical Solution Method to Receding Horizon Control for Nonlinear Diffusion Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Yoshioka, Tomoaki Hashimoto, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 学会等名: Proceedings of SICE Annual Conference 2010(SICE2010)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2010-08-18
• [学会発表] A Real-Time Algorithm for Nonlinear Receding Horizon Control (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Marutani, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 学会等名: Proceedings of SICE Annual Conference 2010(SICE2010)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2010-08-18
• [学会発表] 四輪車両の性能限界を考慮した衝突回避における実時間最適化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 七尾真士, 大塚敏之
  • 学会等名: 第54回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] 非線形拡散系Receding Horizon制御の数値解法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉岡佑輔, 橋本智昭, 大塚敏之
  • 学会等名: 第54回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] 非線形四輪車両モデルのReceding Horizon微分ゲームに対する実時間解法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 東良明, 大塚敏之
  • 学会等名: 第54回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-05-19
• [学会発表] Nonlinear Receding Horizon Control of a Tandem Cold Mill in Acceleration and Deceleration Conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: Kohei Ozaki, Toshiyuki Ohtsuka, Kenji Fujimoto, Akira Kitamura, and Makishi Nakayama
  • 学会等名: Proceedings of ICROS-SICE International Joint Conference 2009(ICCAS-SICE2009)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2009-08-19
• [学会発表] Walking Control of a Compass-like Biped Robot with a Constraint Mechanism (2009)
  • 著者名/発表者名: Hodaka Kato, and Toshiyuki Ohtsuka
  • 学会等名: Proceedings of ICROS-SICE International Joint Conference 2009(ICCAS-SICE2009)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2009-08-18
• [学会発表] An Algebraic Solution Method of the Hamilton-Jacobi Equation (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Ohtsuka
  • 学会等名: The 3rd Japan-China Joint Workshop on Control : Theory and Applications of Complex Systems, ICROS-SICE International Joint Conference 2009(ICCAS-SICE2009)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2009-08-18
• [図書] 数理工学事典 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大塚敏之
  • 総ページ数: 251-258
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 非線形最適制御入門 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大塚敏之
  • 出版者: コロナ社
• [図書] "An Algebraic Solution Method of the Hamilton-Jacobi Equation," Theory and Applications of Complex Systems and Robust Control (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Ohtsuka
  • 総ページ数: 51-62
  • 出版者: Tsinghua University Press, Beijing
• [図書] "Practical Issues in Nonlinear Model Predictive Control : Real-Time Optimization and Systematic Tuning," Nonlinear Model Predictive Control : Towards New Challenging Applications, Lecture Notes in Control and Information Sciences (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Ohtsuka, and Kohei Ozaki
  • 総ページ数: 447-460
  • 出版者: Springer, Heidelberg
• [備考]
  • URL: http://www-sc.sys.es.osaka-u.ac.jp/~ohtsuka/research_j.htm