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2013 年度 実績報告書

大規模非線形時空間パターン制御の実時間最適化アルゴリズムと応用

研究課題

研究課題/領域番号 24360165
研究機関京都大学

研究代表者

大塚 敏之  京都大学, 情報学研究科, 教授 (40272174)

研究分担者 加嶋 健司  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (60401551)
橋本 智昭  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (90515115)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード制御理論 / 大規模システム / 非線形システム / 実時間最適化 / 時空間パターン
研究概要

本研究の目的は,大規模非線形システムにおける時空間パターン制御の理論と実時間最適化アルゴリズムを構築し,それらを現実の問題に応用することである.具体的な課題は,1) 時空間パターンの安定性と可制御性を解析する方法の解明,2) 時空間パターン制御の実時間最適化アルゴリズム開発,3) 並列計算やプログラム生成など時空間パターン制御の実装環境開発,4) スマートグリッドにおける需要誘導や反応拡散系におけるパターン形成に対する時空間パターン制御の応用,である.
平成25年度の研究成果としては,非線形システムにおける状態分布パターンを制御する手法の鉄鋼プロセスへの応用,スマートグリッドにおける需要誘導の基礎検討,バーガース方程式や波動方程式をはじめとする分布定数系に対する時空間パターン制御の応用が上げられる.また,基礎的な課題として,複雑な拘束条件を持つシステムの制御手法や,実時間最適化における評価関数の調整方法についても,具体的な応用を通じて確立することができた.さらに,並列計算については計算機科学の専門家と予備的な共同研究を進め,プログラム生成についても数式処理ソフトウェアの開発元と共同研究を行った.その結果,今後の実装環境開発に向けての基礎的な知見を得ることができた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

課題によって進度の差はあるものの,多くの課題に関する知見が得られた.

今後の研究の推進方策

実時間最適化アルゴリズムに関しては,並列計算に加えて代数的な操作によって問題を解きやすく変形する手法についても新しい可能性として検討する.また,そのための数式処理についても,アルゴリズム実装環境整備の一環として取り組む.応用に関しては,引き続きスマートグリッドおよび分布定数系を対象として,問題設定を発展させていく.

次年度の研究費の使用計画

旅費と謝金が当初計画より少なかった.
次年度の旅費と謝金に充て,現在投稿している論文の英文校閲料や掲載別刷料に充てる.

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] 粒子モデル予測制御による鋼板温度のばらつき制御2013

    • 著者名/発表者名
      大角洸平, 大塚敏之, 平田光男, 塩谷政典
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 99 ページ: 275-282

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.99.275

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Receding Horizon Control for High-Dimensional Burgers' Equations with Boundary Control Inputs2013

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, T., Takiguchi, Y., and Ohtsuka, T.
    • 雑誌名

      Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences

      巻: 56 ページ: 137-144

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Output Feedback Receding Horizon Control for Spatiotemporal Dynamic Systems2013

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Hashimoto, Yu Takiguchi, and Toshiyuki Ohtsuka
    • 雑誌名

      Proceedings of the 9th Asian Control Conference

      巻: - ページ: 77

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Model Predictive Control for Nonlinear Wave Equations2013

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, T., Fukui, Y., and Ohtsuka, T.
    • 雑誌名

      The IPSI BgD Transactions on Advanced Research

      巻: 9 ページ: 2-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Real-Time Algorithm for Nonlinear Infinite Horizon Optimal Control by Time Axis Transformation Method2013

    • 著者名/発表者名
      Marutani, J., and Ohtsuka, T.
    • 雑誌名

      International Journal of Robust and Nonlinear Control

      巻: 23 ページ: 1955-1971

    • DOI

      10.1002/rnc.2863

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stabilization of Vehicle Rollover by Nonlinear Model Predictive Control2013

    • 著者名/発表者名
      Pathompong Jaiwat, and Toshiyuki Ohtsuka
    • 雑誌名

      Proceedings of SICE Annual Conference 2013

      巻: - ページ: 1568-1573

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tuning of Performance Index in Nonlinear Model Predictive Control by the Inverse Linear Quadratic Regulator Design Method2013

    • 著者名/発表者名
      Tahir, F., and Ohtsuka, T.
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 6 ページ: 387-395

    • DOI

      10.9746/jcmsi.6.387

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tuning of Nonlinear Model Predictive Controller for the Speed Control of Spark Ignition Engines2013

    • 著者名/発表者名
      Fatima Tahir, Toshiyuki Ohtsuka and Tielong Shen
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2013 CACS International Automatic Control Conference

      巻: - ページ: 1007

    • 査読あり
  • [学会発表] 非線形モデル予測制御に基づいた変動料金制による電力系統の負荷周波数制御

    • 著者名/発表者名
      亀本大貴,橋本智昭,加嶋健司,大塚敏之
    • 学会等名
      第57回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 発表場所
      神戸
  • [学会発表] 熱流体の物質輸送現象に対するReceding Horizon 制御系設計

    • 著者名/発表者名
      佐藤竜太, 橋本智昭, 大塚敏之
    • 学会等名
      第57回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 発表場所
      神戸
  • [学会発表] 非線形モデル予測制御における実時間最適化と数式処理

    • 著者名/発表者名
      大塚敏之
    • 学会等名
      Maple Techno Forum 2013 Tokyo 基調講演
    • 発表場所
      東京
    • 招待講演
  • [学会発表] Nonlinear Model Predictive Control: Concepts, Algorithms and Applications

    • 著者名/発表者名
      T. Ohtsuka
    • 学会等名
      Neuro2013
    • 発表場所
      京都
    • 招待講演
  • [学会発表] モデル予測制御のためのメニーコア投機実行の性能モデリング

    • 著者名/発表者名
      川上哲志, 岩永明人, 井上弘士, 大塚敏之
    • 学会等名
      情報処理学会第198回計算機アーキテクチャ研究発表会
    • 発表場所
      北九州
  • [学会発表] 数式処理ツールによる非線形モデル予測制御の設計・シミュレーション環境の構築

    • 著者名/発表者名
      松永 奈美, 石塚 真一, 大塚 敏之
    • 学会等名
      第56回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      新潟
  • [学会発表] Real-Time Optimization for Integration Mechanism

    • 著者名/発表者名
      T. Ohtsuka, K. Kashima, and T. Hashimoto
    • 学会等名
      Pre-Conference Workshop, The 52nd IEEE Conference on Decision and Control
    • 発表場所
      フィレンツェ
    • 招待講演
  • [学会発表] 実時間最適化による非線形システムのフィードバック制御

    • 著者名/発表者名
      大塚敏之
    • 学会等名
      京都大学大学院情報学研究科第15回情報学シンポジウム「最適化と情報学」
    • 発表場所
      京都
    • 招待講演
  • [学会発表] 実時間最適化による非線形システムの制御と推定

    • 著者名/発表者名
      大塚敏之
    • 学会等名
      第1回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 発表場所
      東京

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公開日: 2015-05-28  

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