統計的アプローチを用いた非線形システムの学習制御

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21760327
• 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: 名古屋大学 (2009-2010, 2012); 京都大学 (2011)
• 研究代表者: 藤本 健治 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10293903)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• キーワード: 学習制御 / 統計的学習 / 最適制御 / ベイズ学習

研究概要

本研究では、統計的アプローチと制御理論の融合を目指し、統計的学習手法を用いた制御系の推定・学習と制御に関する以下の成果を得た。変分ベイズ手法を用いた状態空間モデルのシステム同定に関する研究、時変の確率的なパラメータ変動を含む制御系の最適制御手法、時変・時不変の確率的なパラメータ変動を含む制御系の状態推定手法、などの方法を開発した。また数値シミュレーションを用いて、これらの手法の効果を確認した。

研究成果

• [雑誌論文] 時変の確率最適制御を用いた板厚制御におけるばらつき抑制 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤本 健治, 渡邉 敏章, 橋本 芳宏, 西田 吉晴
  • 雑誌名: 鉄と鋼 巻: Vol.99, No.1 ページ: 12-19
  • 査読あり
• [雑誌論文] Passivity based control of a class of Hamiltonian systems with nonholonomic constraints (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Fujimoto, S. Sakai and T. Sugie
  • 雑誌名: Automatica 巻: Vol.48 ページ: 3054-3063
  • 査読あり
• [雑誌論文] 変分ベイズ法に基づいた状態空間モデルのシステム同定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤本 健治, 佐藤 彰記, 福永 修一
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: Vol.48, No.2
  • 査読あり
• [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: K. Ozaki, T. Ohtsuka, K. Fujimoto, A. Kitamura and M. Nakayama
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: Vol.52, No.1 ページ: 87-95
  • 査読あり
• [雑誌論文] Singular value analysisof nonlinear symmetric systems (2011)
  • 著者名/発表者名: T. C. Ionescu, K. Fujimoto and J. M. A. Scherpen
  • 雑誌名: IEEE Trans. Automatic Control 巻: Vol.56, No.9 ページ: 2073-2086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Repetitive control of Hamiltonian systems based on variational symmetry (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Satoh and K. Fujimoto
  • 雑誌名: Systems and Control Letters 巻: Vol.60, No.9 ページ: 763-770
  • 査読あり
• [雑誌論文] 確率パラメータをもつ線形系の分散抑制最適制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤本 健治, 小川 空記, 太田 祐平, 中山 万希志
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: Vol.47, No.7 ページ: 301-309
  • 査読あり
• [雑誌論文] 不連続な状態遷移を考慮した学習最適制御による歩行軌道の生成手法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 訓志, 藤本 健治, 玄 相昊
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: Vol.29, No.2 ページ: 212-222
  • 査読あり
• [雑誌論文] Balanced realization and model order reduction for nonlinear systems based on singular value analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Fujimoto and J. M. A. Scherpen
  • 雑誌名: SIAM Journal on Optimization and Control 巻: Vol.48, No.7 ページ: 4591-4623
  • 査読あり
• [雑誌論文] オブザーバに基づく機械系の確率的軌道追従制御について (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 訓志, 藤本 健治
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: Vol.46, No.2 ページ: 106-113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissipativity preserving balancing for nonlinear systems: a Hankel operator approach (2010)
  • 著者名/発表者名: T. C. Ionescu, K. Fujimoto and J. M. A. Scherpen
  • 雑誌名: Systems & Control Letters 巻: Vol.59, Nos.3-4 ページ: 180-194
  • 査読あり
• [学会発表] Optimal trajectory generation for linear systems based on double generating functions (2012)
  • 著者名/発表者名: Z. Hao and K. Fujimoto
  • 学会等名: Proceedings of IEEE Conference on Decision and Control
  • 発表場所: Maui, Hawaii, USA
  • 年月日: 20121210-13
• [学会発表] On subspace balanced realization and model order reduction for nonlinear interconnected systems (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Fujimoto
  • 学会等名: Proceedings of IEEE Conference on Decision and Control
  • 発表場所: Maui, Hawaii, USA
  • 年月日: 20121210-13
• [学会発表] Stability analysis of tacit learning based on environmental signal accumulation (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Shimoda, K. Fujimoto, T. Yamamoto, I. Maeda and H. Kimura
  • 学会等名: Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Vilamoura, Algarve, Portugal
  • 年月日: 20121007-12
• [学会発表] Variance suppression for gauge control via stochastic optimal control (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, K. Fujimoto, Y. Hashimoto and Y. Nishida
  • 学会等名: Proceedings of IFAC Workshop on Automation in the Mining, Mineral and Metal Industries
  • 発表場所: Gifu, Japan
  • 年月日: 20120910-12
• [学会発表] Approximate solutions to the Hamilton-Jacobi Equations for generating functions with a quadratic cost function with respect to the input (2012)
  • 著者名/発表者名: Z. Hao and K. Fujimoto
  • 学会等名: Proceedings of IFAC Workshop on Lagrangian and Hamiltonian Methods for Nonlinear Control
  • 発表場所: Bertinoro, Italy
  • 年月日: 20120829-31
• [学会発表] System identification based on variational Bayes method and the invariance under coordinate transformations (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Fujimoto, A. Satoh and S. Fukunaga
  • 学会等名: Proceedings of IEEE Conference on Decision and Control and European Control Conference
  • 発表場所: Orlando, USA
  • 年月日: 20111212-15
• [学会発表] Optimal control for linear systems with stochastic parameters for variance suppression (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Fujimoto, Y. Ota and M. Nakayama
  • 学会等名: Proceedings of IEEE Conference on Decision and Control and European Control Conference
  • 発表場所: Orlando, USA
  • 年月日: 20111212-15
• [学会発表] Periodic gait generation via repetitive optimal control of Hamiltonian systems (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Satoh, K. Fujimoto and S.-H. Hyon
  • 学会等名: Proceedings of the 18th IFAC World Congress
  • 発表場所: Milan, Italy
  • 年月日: 20110828-0902
• [学会発表] Optimal control of linear systems with stochastic parameters for variance suppression: The finite time horizon case (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Fujimoto, S. Ogawa, Y. Ota and M. Nakayama
  • 学会等名: Proceedings of the 18th IFAC World Congress
  • 発表場所: Milan, Italy
  • 年月日: 20110828-0902
• [学会発表] On convergence rate of distributed consensus for homogeneous graphs (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Fujimoto and Y. Hasegawa
  • 学会等名: Proceedings of the 18th IFAC World Congress
  • 発表場所: Milan, Italy
  • 年月日: 20110828-0902
• [学会発表] A symmetric structure of variational and adjoint systems of stochastic Hamiltonian systems (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Satoh and K. Fujimoto
  • 学会等名: Proceedings of IEEE Conference on Decision and Control
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 20101215-17
• [学会発表] Controller reduction for linear systems based on subspace balanced realization (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Fujimoto, S. Ono and Y. Hayakawa
  • 学会等名: Proceedings of IEEE Conference on Decision and Control
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 20101215-17
• [学会発表] Stabilization of Time-varying Stochastic Port-Hamiltonian Systems Based on Stochastic Passivity (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Satoh and K. Fujimoto
  • 学会等名: Proceedings of IFAC Symposium on Nonlinear Control Systems
  • 発表場所: Bologna, Italy
  • 年月日: 20100901-03
• [学会発表] Modification of learning optimal gait generation method in considering discontinuous velocity transitions (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Satoh, M. Ikeda, K. Fujimotoand Y. Hayakawa
  • 学会等名: Proceedings of SICE Annual Conference
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20100818-21
• [学会発表] Variational symmetry of discrete-time Hamiltonian systems and learning optimal control (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Fujimoto and S. Ogawa
  • 学会等名: Proceedings of Mathematical Theory on Networks and Systems
  • 発表場所: Budapest, Hungary
  • 年月日: 20100705-09
• [学会発表] Positive and bounded real balancing for nonlinear systems: a controllability and observability function aproach (2009)
  • 著者名/発表者名: T. C. Ionescu, K. Fujimoto and J. M. A. Scherpen
  • 学会等名: Proceedings of IEEE Conference on Decision and Control
  • 発表場所: Shanghai, R.P. China
  • 年月日: 20091216-18
• [学会発表] The cross operator and the singular value analysis for nonlinear symmetric systems (2009)
  • 著者名/発表者名: T. C. Ionescu, K. Fujimoto and J. M. A. Scherpen
  • 学会等名: Proceedings of European Control Conference
  • 発表場所: Budapest, Hungary
  • 年月日: 20090823-26
• [備考]
  • URL: http://control.kuaero.kyoto-u.ac.jp/