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2022 年度 実施状況報告書

人と機械の協調制御のためのデータ駆動による人の簡便な特徴量推定と制御系設計

研究課題

研究課題/領域番号 21K14181
研究機関信州大学

研究代表者

種村 昌也  信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (10846885)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワードデータ駆動制御 / 人間とロボット群の協調制御系 / グラフ構造設計 / 線形時不変性推定 / 安定余裕推定
研究実績の概要

本年度は人間とビークル群の協調制御系において,入出力データに基づく人間の線形時不変性の評価を行った.人間が正常にビークル群を操作できる範囲を線形性で評価することを目的にインパルス応答に基づく方法とコヒーレンス関数に基づく方法の二つの方法で評価した.インパルス応答では複数の実験を実施し評価する必要があるが,コヒーレンス関数ではより少ない実験により線形時不変性を評価できることを示した.また,複数人の被験者に対して実験を行い,低い周波数成分により構成される入力に対しては人間は高い線形性を示すことが確認できた.
また,人間とビークル群の協調制御系において,人間にとって制御しやすいと感じるビークル群の情報伝達のグラフ構造を設計する方法を提案した.ビークル群の情報伝達のグラフ構造が異なるとそのダイナミクスは異なり,人間にとっての制御しやすさが異なる.本研究では,入出力データに基づき,人間にとって制御しやすいグラフ構造を設計する方法を提案した.複数人の被験者に対して実験を実施し,提案手法により設計されたビークル群のグラフ構造の良し悪しをアンケートにより評価した.
他にも,入出力データから閉ループ系の安定余裕を推定する方法の提案を行った.これにより,人間とロボット群の協調制御系における安定余裕の推定に応用できると考えられる.
また,量子化器を含むフィードバック制御系における量子化器と制御器のデータに基づく同時チューニング方法の提案を行った.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初計画していた人間の線形時不変性推定について,複数人の被験者に対して実験を実施し,人間に対する入力の周波数成分に対する線形性の推定を行った.さらに,人間が制御しやすいと感じるロボット群の情報伝達のグラフ構造を人間の操作データに基づき設計する方法を提案し,複数の被験者に対してその効果を確認することができた.他にも,入出力データに基づく閉ループ系の安定余裕の推定方法を提案した.

今後の研究の推進方策

人間の線形時不変性の推定結果に基づき,人間の受動性をデータに基づき推定する方法を提案する.また,人間にとって制御しやすいグラフ構造の設計に関して,得られた実験結果の詳細な分析・解析や提案手法により設計されたグラフ構造の特徴の抽出を実施する予定である.

次年度使用額が生じた理由

実験機の作成および実験検証を予定していたが,理論の進捗が著しくありそちらに注力したため.
次年度ではロボット群の実験機構築およびその検証を行う予定である.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 人間とビークル群の協調制御系における制御性能を考慮したデータ駆動型グラフ構造探索2023

    • 著者名/発表者名
      中山龍雅 ,種村昌也,千田有一,東俊一,畑中健志
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 59 ページ: 103,109

    • DOI

      10.9746/sicetr.59.103

    • 査読あり
  • [雑誌論文] データ駆動による安定余裕の下界推定情報に基づく安定化制御器設計2023

    • 著者名/発表者名
      五十嶋洸人,種村昌也,千田有一
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 59 ページ: 121,127

    • DOI

      10.9746/sicetr.59.121

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 安定化制御器のクラスを特徴づけるナイキスト線図における円パラメータのデータ駆動型推定と更新則2023

    • 著者名/発表者名
      五十嶋洸人,種村昌也,千田有一
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Data-Driven Estimation of the Lower Bounds of Gain and Phase Margins2023

    • 著者名/発表者名
      K. Isoshima, M. Tanemura, and Y. Chida
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 半自律協調誘導制御のための人間動作の線形時不変性解析2023

    • 著者名/発表者名
      柴公平,種村昌也,千田有一,畑中健志,東俊一
    • 雑誌名

      システム制御情報学会論文誌

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [学会発表] 入出力データに基づく安定余裕推定情報を用いたVRFTによる安定化制御器設計2023

    • 著者名/発表者名
      五十嶋洸人,種村昌也,千田有一
    • 学会等名
      第10回制御部門マルチシンポジウム(MSCS2023)
  • [学会発表] 人間と平面移動型ロボット群の協調制御系における制御性能を向上させるFRITによるグラフ構造探索2023

    • 著者名/発表者名
      米田尭広,種村昌也,千田有一,東 俊一,畑中健志
    • 学会等名
      第10回制御部門マルチシンポジウム(MSCS2023)
  • [学会発表] 人間とロボット群の協調制御系における人間に対する追従しやすいグラフ構造の設計2023

    • 著者名/発表者名
      中山龍雅,種村昌也,千田有一,東俊一,畑中健志
    • 学会等名
      第10回制御部門マルチシンポジウム(MSCS2023)
  • [学会発表] 人間とロボット群の協調制御系のための人間の応答動作の線形性推定2022

    • 著者名/発表者名
      柴公平,種村昌也,千田有一,畑中健志,東俊一
    • 学会等名
      第66回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI2022)
  • [学会発表] 平行二輪車の非線形モデルに対するデータ駆動型受動性推定手法の検証2022

    • 著者名/発表者名
      五十嶋洸人,種村昌也,千田有一
    • 学会等名
      SICE中部支部シンポジウム2022
  • [学会発表] FRITにおける量子化器の特性に着目した擬似外生信号の検討2022

    • 著者名/発表者名
      松井一馬,種村昌也,千田有一
    • 学会等名
      SICE中部支部シンポジウム2022
  • [学会発表] 人間とロボット群の協調制御における合意速度を考慮した遺伝的アルゴリズムによるグラフ構造探索2022

    • 著者名/発表者名
      中山龍雅,種村昌也,千田有一
    • 学会等名
      SICE中部支部シンポジウム2022
  • [備考] 学術情報オンラインシステムSOAR

    • URL

      https://soar-rd.shinshu-u.ac.jp/profile/ja.ZpyeZUAU.html

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公開日: 2023-12-25  

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