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2012 年度 実績報告書

状態ジャンプ系変換を用いた非線形系の制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22360167
研究機関北海道大学

研究代表者

山下 裕  北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (90210426)

研究分担者 中村 文一  東京理科大学, 理工学部, 講師 (70362837)
西田 豪  京都大学, 情報学研究科, 研究員 (80435669)
西村 悠樹  鹿児島大学, 理工学研究科, 准教授 (20549018)
都築 卓有規  島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (90452549)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード非線形制御 / 状態ジャンプ系 / 制御リアプノフ関数 / 切り替え制御 / フォーメーション制御 / 障害物回避
研究概要

・昨年度までに開発した状態制約を持つ場合の多数の制御リアプノフ関数を張り合わせる方法の利点として、目標点を容易に変更可能である利点がある。その利点を活用した積分器を含む新たなサーボ系の構成法を明らかにし、その理論的な安定性の証明を行った。
・昨年度までの成果で、4輪移動ロボットの障害物回避問題に関して、前進用・後進用の複数の制御リアプノフ関数の間をジャンプさせることで、切り返しを行いつつ自動的に障害物を回避し目標点に向かう方法を開発していた。本年度は、バックステッピングで車両方向ダイナミクスに拡張する際の入力制約問題を、切り返し制御と組み合わせる形で解決し、また、障害物との距離を車両中心からに変更することで、性能を向上させた。また、小型移動ロボットによる実験においては、ほとんどすべての初期値に対して(位置センサーの範囲からはみ出さないかぎり)、狭隘な経路を切り返しをしつつ抜けて目標位置に到達することができた。
・昨年度までの研究で、フォーメーション走行問題に対し、複数の空間の張り合わせをしてジャンプさせることで、グローバルなフォーメーション構成を実現した。本年度は、任意の数の移動ロボットに対し、リーダー追従のフォーメーション制御を行う方法を提案した。そこでは、制約付きサポートベクタマシンを使って経路を割り出し、その経路に沿った局所的制御リアプノフ関数を構成したうえで、複数の制御リアプノフ関数間をジャンプさせる方法を示した。
・有限時間安定なスライディングモード制御系に対し、チャタリングを原点近傍以外で減少させるような、ヒステリシスを持つ制御系を構成した。そこでは状態空間を拡張し、特異摂動系で2つの制約面間を繰り返しジャンプして、切り返し回数を原点近傍を除き減少させた。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (18件)

  • [雑誌論文] Stochastic extremum-seeking algorithm for one-dimensional and multivariate static systems2013

    • 著者名/発表者名
      Kenta Hoshino
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 6 ページ: in press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 偏微分方程式系に対する仮想Lagrangian構成法2012

    • 著者名/発表者名
      西田 豪
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 48 ページ: 257-264

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 連続時間系の制御リアプノフ関数に着目した1サンプル遅れを持つディジタル制御2012

    • 著者名/発表者名
      草野周
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 48 ページ: 889-897

    • 査読あり
  • [学会発表] CLF合成を用いた非線形系のサーボ系設計2013

    • 著者名/発表者名
      山下 裕
    • 学会等名
      第13回制御部門大会
    • 発表場所
      アクロス福岡 (福岡市)
    • 年月日
      20130305-20130308
  • [学会発表] 未知空間のマッピングを含む学習結果を反映させた制御Lyapunov関数設計2013

    • 著者名/発表者名
      秋場 英之
    • 学会等名
      第13回制御部門大会
    • 発表場所
      アクロス福岡 (福岡市)
    • 年月日
      20130305-20130308
  • [学会発表] 同次半凹制御Lyapunov関数を用いた2輪移動型ロボットの制御:実機試験による検証2013

    • 著者名/発表者名
      木村 駿介
    • 学会等名
      第13回制御部門大会
    • 発表場所
      アクロス福岡 (福岡市)
    • 年月日
      20130305-20130308
  • [学会発表] 多様体上の制御系の最適レギュレータの数値解について2013

    • 著者名/発表者名
      都築卓有規
    • 学会等名
      第13回制御部門大会
    • 発表場所
      アクロス福岡 (福岡市)
    • 年月日
      20130305-20130308
  • [学会発表] IDA-PBC法を用いた非線形ばねを持つシステムの振動抑制・絶縁制御2012

    • 著者名/発表者名
      山下 裕
    • 学会等名
      第55回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      京都大学 (京都市)
    • 年月日
      20121117-20121118
  • [学会発表] 2次元球面上の制御系の最適レギュレータの数値近似解について2012

    • 著者名/発表者名
      都築卓有規
    • 学会等名
      第55回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      京都大学 (京都市)
    • 年月日
      20121117-20121118
  • [学会発表] Control law for multiple obstacle avoidance of four-wheeled vehicle with limited steering angle by multilayer minimum projection method2012

    • 著者名/発表者名
      Ryo Nonaka
    • 学会等名
      2012 IEEE Multi-Conference on Systems and Control
    • 発表場所
      Dubrovnik Palace Hotel (Croatia)
    • 年月日
      20121003-20121005
  • [学会発表] Navigation function of mobile robots for formation driving2012

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yamada
    • 学会等名
      2012 IEEE Multi-Conference on Systems and Control
    • 発表場所
      Dubrovnik Palace Hotel (Croatia)
    • 年月日
      20121003-20121005
  • [学会発表] 大域的漸近安定化のための確率的フィードバック制御則の逆最適性2012

    • 著者名/発表者名
      星野 健太
    • 学会等名
      第41回制御理論シンポジウム
    • 発表場所
      IPC生産性国際交流センター (葉山町)
    • 年月日
      20120918-20120920
  • [学会発表] 同次半凹制御Lyapunov関数を用いた2輪車両型移動ロボットの制御2012

    • 著者名/発表者名
      木村 駿介
    • 学会等名
      第41回制御理論シンポジウム
    • 発表場所
      IPC生産性国際交流センター (葉山町)
    • 年月日
      20120918-20120920
  • [学会発表] 複数のゴールを持つ未知の格子状迷路における制御Lyapunov関数設計2012

    • 著者名/発表者名
      秋場 英之
    • 学会等名
      第41回制御理論シンポジウム
    • 発表場所
      IPC生産性国際交流センター (葉山町)
    • 年月日
      20120918-20120920
  • [学会発表] 複数の障害物に対する四輪車両の切り返しを含む制御則2012

    • 著者名/発表者名
      野中涼
    • 学会等名
      日本ロボット学会第30回記念学術講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター (札幌市)
    • 年月日
      20120917-20120920
  • [学会発表] 伝送遅れを含む双方向遠隔操作系のローパスフィルタ付き受動性制御2012

    • 著者名/発表者名
      山下 裕
    • 学会等名
      日本ロボット学会第30回記念学術講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター (札幌市)
    • 年月日
      20120917-20120920
  • [学会発表] 多層最小射影法を用いた4回転翼空中ロボットの姿勢安定化2012

    • 著者名/発表者名
      畑山 誉
    • 学会等名
      日本ロボット学会第30回記念学術講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター (札幌市)
    • 年月日
      20120917-20120920
  • [学会発表] Vibration suppression of mass-spring-damper system with dynamic dampers using IDA-PBC2012

    • 著者名/発表者名
      Takashi Aoki
    • 学会等名
      4th IFAC Workshop on Lagrangian and Hamiltonian Methods for NonLinear Control
    • 発表場所
      The Residential Center of the University of Bologna (Italy)
    • 年月日
      20120829-20120831
  • [学会発表] Energy Estimation in Numerical Scheme for Nonlinear Partial Differential Equations2012

    • 著者名/発表者名
      K. Yamaguchi
    • 学会等名
      4th IFAC Workshop on Lagrangian and Hamiltonian Methods for NonLinear Control
    • 発表場所
      The Residential Center of the University of Bologna (Italy)
    • 年月日
      20120829-20120831
  • [学会発表] Implicit Representation for Passivity-Based Boundary Controls2012

    • 著者名/発表者名
      G. Nishida
    • 学会等名
      4th IFAC Workshop on Lagrangian and Hamiltonian Methods for NonLinear Control
    • 発表場所
      The Residential Center of the University of Bologna (Italy)
    • 年月日
      20120829-20120831
  • [学会発表] Global control Lyapunov function design based on decision by Q-learning2012

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Akiba
    • 学会等名
      20th Mediterranean Conference on Control and Automation
    • 発表場所
      Hotel Catalonia Barcelona Plaza (Spain)
    • 年月日
      20120703-20120706

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公開日: 2014-07-24  

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