2015 Fiscal Year Annual Research Report
実時間最適化と代数的手法による複雑システム制御の展開と多分野応用
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15H02257
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大塚 敏之 京都大学, 情報学研究科, 教授 (40272174)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
湯野 剛史 九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 助教 (10756232)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 制御工学 / 非線形システム / 最適制御 / 最適化 / 代数学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，非線形最適制御の実時間数値解法と代数的解法の発展と融合，応用を目指している．平成２７年度には，実時間数値解法が問題設定によっては破綻してしまう原因を追究し，アルゴリズム自体の見直しやアルゴリズム中のパラメータ設定に関して重要な知見を得た．また，実時間数値解法の多分野応用を進め，自動車エンジンの回転数制御，車両の転倒回避制御，流体の熱対流制御，粒子加速器超伝導磁石の温度制御，電力システムの負荷周波数制御，浮体式洋上風力発電施設のブレードピッチ角制御，船舶の可変ピッチプロペラ制御などにおいて，非線形かつ複雑なシステムであっても最適制御問題を実時間で解いてフィードバック制御が可能であることを示した．ただし，流体の熱対流制御に関しては，良好なシミュレーション結果が得られているものの，ナビエ・ストークス方程式で記述されるシステムが対象であり，その応答のシミュレーション自体の計算量が多いため，最適制御問題の数値解法を実時間で実行するには至っていない．計算機がめざましく発展した現在においても，従来の常識を越える制御を実現するには，さらなるブレークスルーが望まれる．一方，代数的解法に関しては，あるクラスの最適制御則を簡便な逐次代入で陰関数表示する方法を発表した．また，多項式システムの可制御性や有理関数による状態フィードバック制御則設計の方法，非線形システムに対する固有値の定義と性質など基礎理論を進展させた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実時間数値解法については精度と信頼性を向上させる改良が着実に進展している．応用については多岐にわたる実問題への適用が計画以上に進んでいる．代数的解法については基礎理論を中心に着実に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
実時間数値解法の応用が計画以上に進展しており，今後も多分野と連携して積極的に推進していく．その中で，実時間数値解法の問題点や問題設定の工夫に関する知見を蓄積し，数値解法の改良へ生かしていく．代数的解法に関しては，未開拓の研究領域で波及効果の大きな研究成果を得るためにも，基礎理論をおろそかにせず新しい方法論や概念を確立していく．それと同時に，実応用への展開を目指して数値解法との融合に関する予備検討も進めていく．
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Research Products
(33 results)
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[Journal Article] MPC-based Speed Tracking Control Design for Spark-Ignition Engines2015
Author(s)
Kang, M., Tahir, F., Shen, T., and Otsuka, T.
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Journal Title
SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration
Volume: Vol.8, No.3
Pages: 201-208
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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