• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2017 年度 実績報告書

不変多様体理論による非線形制御系の最適統合設計と計算プラットフォーム開発

研究課題

研究課題/領域番号 26289128
研究機関南山大学

研究代表者

坂本 登  南山大学, 理工学部, 教授 (00283416)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
キーワード最適制御 / 安定多様体法 / メカニカル系制御 / アクロボット
研究実績の概要

平成29年度の研究では以下のような成果を得た.
これまでの安定多様体法の研究では,一つの平衡点を最適に安定化する問題を扱ったが,本年度は複数平衡点間の遷移を最適に行う問題を考えた.このような目的のため,メカトロニクス制御への応用を中心に据え,アクロボットという不安定システムの制御問題に取り組んだ.このシステムには四個の平衡点があり,そのうち三個は不安定平衡点である.このようにアクロボットは,複数平衡点をもつメカトロニクス系の代表として興味深い対象である.アクロボットの平衡点遷移問題は,四個のうち二つを選び,状態フィードバックを施したシステムが一つの平衡点を漸近安定化し,その吸引領域がもう一つの平衡点を含むように設計する問題である.アクロボットシステムに対してこのような遷移問題を最適制御によって構成することが可能となった.この設計問題を通じて安定多様体法の適用に関し,計算・ソフトウェア・実装のすべての段階で効率的な設計が可能となったことを示すことができた.
本年度の研究におけるもう一つの課題としていた最適サーボ系の設計においては,実用上十分とされる一つの積分器を含む最適制御設計に取り組んだ.この問題では中心安定多様体理論を用いることになるが,その際の計算理論の改善を行った.以前までの我々研究チームの計算では近似を用いていたため,非線形が大きく,さらに追従指令値が大きいときには精度低下が顕著であったが,これに対する非線形ニュートン法の利用を考案し,中心安定多様体法へ組み込むことを行った.

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

本研究全体を通じて,様々な制御応用を手掛け,実験検証を行ってきた.論文発表した研究は,いずれも最適制御による実験が報告されていない対象に対するものであり,本研究の目的である非線形最適制御の設計において,十分な有用性と独自性を示すことができている.

今後の研究の推進方策

今後は計算の高次元化に取り組む必要があるが,計算機パワーに頼らないアプローチの開発が望まれる.不変多様体理論を見直すことで高次元化が自然に行えると考えている.また,現実的なアプローチとしては,高次元システムを安定多様体法の枠組みの中で低次元化する理論の開発も有用であると考えている.

次年度使用額が生じた理由

2018年度にスペインにて共同研究を行う機会を得,これ利用してより進んだ研究を行うため,本研究課題の延長を行った.延長期間中に必要な研究経費のために研究費を残した.

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Deusto University(Spain)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      Deusto University
  • [国際共同研究] Czech Academy of Sciences(Czech)

    • 国名
      チェコ
    • 外国機関名
      Czech Academy of Sciences
  • [雑誌論文] Nonlinear optimal control design considering a class of system constraints with validation on a magnetic levitation system2017

    • 著者名/発表者名
      A. T. Tran, N. Sakamoto, Y. Kikuchi, K. Mori
    • 雑誌名

      IEEE Control System Letters

      巻: 1 ページ: 418-423

    • DOI

      10.1109/LCSYS.2017.2717932

    • 査読あり
  • [学会発表] Stable manifold method for infinite horizon optimal control problem with discounted cost2017

    • 著者名/発表者名
      G. Nishida, N. Sakamoto
    • 学会等名
      IFAC World Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical computational improvement of the stable-manifold method for nonlinear optimal control2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Oishi, N. Sakamoto
    • 学会等名
      IFAC World Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear optimal control design considering a class of system constraints with validation on a magnetic levitation system2017

    • 著者名/発表者名
      A. T. Tran, S. Suzuki, N. Sakamoto
    • 学会等名
      IEEE Conference on Decision and Control
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear optimal control and applications- stable manifold approach2017

    • 著者名/発表者名
      坂本登
    • 学会等名
      第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 加速度制約を陽に考慮した非線形最適制御則の設計と検証 -磁気浮上システムへの適用-2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木彰吾, A. T. Tran, 坂本登
    • 学会等名
      第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] 逆問題を用いた非線形ロバスト最適制御器の設計 -Acrobotの振上げ安定化制御-2017

    • 著者名/発表者名
      堀川詳悟, 坂本登
    • 学会等名
      第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] 非線形最適制御における数値計算技術の利用2017

    • 著者名/発表者名
      大石泰章, 坂本登
    • 学会等名
      第4回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] 安定多様体法を用いた種々の非線形平衡点安定化による Acrobot の制御2017

    • 著者名/発表者名
      小塚健太, 坂本登
    • 学会等名
      第15回「運動と振動の制御」シンポジウム
  • [学会発表] 不変多様体の計算による2つの周期軌道を遷移する制御系の設計2017

    • 著者名/発表者名
      石田翔也, 坂本登
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
  • [学会発表] 磁気浮上システムにおける加速度制約を考慮した非線形最適サーボ制御器の設計2017

    • 著者名/発表者名
      大角隼太, A. T. Tran, 坂本登
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
  • [学会発表] 航空機の縦運動の飛行制御に対する安定多様体法の適用例2017

    • 著者名/発表者名
      A. T. Tran, 坂本登
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
  • [学会発表] 制限三体問題における不変多様体の計算を用いた周期軌道間の遷移2017

    • 著者名/発表者名
      石田翔也, 坂本登
    • 学会等名
      第5回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] 安定多様体法を用いたアクロボットの平衡姿勢間遷移制御 ー制御系設計と検証実験ー2017

    • 著者名/発表者名
      小塚健太, 坂本登, 中島明, 鈴木達朗, 米川翔太, 西田裕貴, 宮野峻
    • 学会等名
      第5回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] 安定多様体法における射撃法とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      中村拓登, 大石泰章, 坂本登
    • 学会等名
      第5回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • [備考] Nonlinear optimal control for the Acrobot

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=dXfZaChk8_E

URL: 

公開日: 2018-12-17  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi