2017 Fiscal Year Annual Research Report
モデルアウェアなデータ駆動制御理論の深化・実現・拡大
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16H04384
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
金子 修 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (00314394)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
脇谷 伸 広島大学, 工学研究科, 寄附講座講師 (00728818)
山本 透 広島大学, 工学研究科, 教授 (10200825)
増田 士朗 首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (60219334)
山本 豪志朗 京都大学, 医学研究科, 特定講師 (70571446)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | データ駆動制御 / FRIT / モデルアウェア / データベース駆動制御 / 内部モデル制御 / ERIT / データ駆動予測 / 多入出力系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年は，5つの研究項目に沿って以下の実績を得た．【1】理論や新規手法では，二自由度制御系における全く新しいデータ駆動制御器更新法『ERIT』を提案し拡張を行った．また，定値制御系におけるランダム外乱抑制問題に関するデータ駆動制御に対し，L2正則化法を導入することで推定パラメータのばらつき抑制を行い，実験と調整を繰り返すことによって最適パラメータが導出できることを導いた．【2】制御器認証や実装に関わる基礎的成果では，あるクラスの不安定系に対してナイキスト軌跡に基づく制御器更新手法を提案した．【3】クラス・問題の拡大という点では，多入出力系・非線形系への拡張を中心に成果を得た．たとえば，PID制御系において拡張出力を導出し制御パラメータを直接調整可能なセルフチューニング制御系の設計手法を多入多出力系に拡張した．非線形系に対しては，GMDH(Group Method of Data Handling)を用いたデータ駆動型非線形制御系を提案した．さらに，Just-In-Timeモデリングの考え方に基づいたデータベース駆動型制御系設計法の新しい展開についても考察を進めた．【4】制御とモデルの同時獲得では，多入出力むだ時間系へのFRITの拡張により制御とモデルの同時獲得を得た．ERITを用いた二自由度制御系のモデルと制御器の同時獲得とそのリアルタイム化のいくつかの実験的検討，Kautz関数近似によるモデルと制御器の同時獲得，閉ループステップデータを用いた制御器調整においてモデル情報を抽出したプレフィルタによる性能改善などを得た．【5】人間技能のモデル化・アシスト化への展開については，前年度に引き続き，人の動作を検出するためのモーションキャプチャ環境（環境設置型センサ・装着型センサ）を構築した．これにより，ある一定の限定空間ではあるが，体全体の動作をデジタル化できる環境が整っている．
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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
当初掲げた5項目の研究内容のうち，理論展開や新規手法の提案という点では，とくに，二自由度制御系において昨年に引き続きデータ駆動予測，そして新たにERITを提案し拡張できた点は大きな展開である．またＬ２正則化というシステム同定で行われる手法を導入できたことはモデルベースド制御との融合という点でも重要かつ新しい展開である．安定化の制御器認証という観点でもナイキスト安定判別という，モデルベースド制御の手法をデータ駆動制御の手法に展開できたことは，この二つのアプローチの融合という点で重要な成果である．またランダム外乱，多入出力系への拡張，非線形系への拡張など実用上重要な状況に対してもデータ駆動制御について一定の成果を得たことは非常に大きな進展であり，予定通りである．モデルと制御の同時獲得という点でも，FRIT本来のもつ内部モデル制御としての役割を解析した点，実装するモデルの近似手法などの検討など進展しているといえる．また，ヒューマンインターフェース系の実験は引き続き環境整備や実験方法の検討であったが，今後のための整備という点では順調である．以上のような理由より，モデルアウェアなデータ駆動制御の理論展開・実現に関わる主題・各種の拡張に関する主題についておおむね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も引き続き，データ駆動制御の理論の深化と実現に関する研究，データ駆動の制御器認証，クラス・状況の拡大，モデルと制御の同時獲得について，研究を深める．とくにモデルベースド制御との補完関係に着目して二つのアプローチの融合も視野におきつつ体系化した研究成果として確立していく．応用例については人間のモデリングとアシストのみにどどまらず，大規模データなど，他の実例にもモデルアウェアなデータ駆動制御の応用を検討する．
これらの研究の推進とともに，論文や国際会議発表など内外にむけて成果の公表を行う．また知財案件も積極的に申請する．
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Research Products
(31 results)
