Construction of a Next-Generation Control Theory Driven by Highly-Complex Signals

高复杂信号驱动的下一代控制理论构建

• 批准号: 20H02171
• 负责人: 西村 悠樹
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Kagoshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02171/
• 关键词: 非線形制御; 確率制御; 最適制御; 不連続制御; ラフパス解析

政府の「未来投資戦略2018」で求められている次世代モビリティや航空宇宙産業の理論的支柱であるシステム制御理論において，システムが持つ非線形性・不規則性・不連続性・高周波振動性等の複雑な性質を解析し制御設計に役立てる必要がある。本研究課題では，これら複雑な性質を高度複雑信号（ラフ信号）と捉え，その統一表現である非線形ラフシステムに基づく制御理論を提唱する。また，当該理論を電気系・ドローン・宇宙機の制御問題などに応用する。2022年度は3年目であったが，1，2年目に引き続き本研究課題の根幹部分について理論構築するとともに，実験環境を整備した。具体的には以下を実施した。まず，理論面において，近年の制御分野におけるホットトピックの一つである安全制御をラフシステムに適用するための前準備として，確率システムにおける制御バリア関数理論の根幹部分について検討し，既存の結果よりもシンプルな理論化が可能であることを示した。次に，応用面において，得られた確率制御バリア関数理論に基づく制御設計を二輪車両ロボットで実験し，その効果を確認した。これは本研究課題の目的であるラフ制御に糸口を見いだせる結果である。また，超音波モータのラフ制御化のための確率有限時間整定制御のためのサーボ制御実験を実施し，その有効性を確認した。そのほか，ラフ制御をするために有用と考えられる応用研究として，非線形制御理論に基づく船舶の確率軌道追従制御，非線形確率制御理論に基づくクアッドコプタの最適姿勢制御や宇宙機の姿勢制御などについて引き続き検討を続けた。

Government の "future investment 戦 slightly 2018" で o め ら れ て い る nextgen モ ビ リ テ ィ や の theory of aerospace industry pillar で あ る シ ス テ ム suppression theory に お い て, シ ス テ ム が hold つ nonlinear, irregularity, not even 続 sexual, high frequency oscillation の complex 雑 な nature を parsing し suppression design に battle て る necessary が あ る. This research topic で は, こ れ ら complex 雑 な nature を highly complex 雑 signal (ラ フ signals) と catch え, そ の unified expression で あ る nonlinear ラ フ シ ス テ ム に base づ く を suppression theory to sing す る. Youdaoplaceholder0, when the theory を electrical system · ドロ ドロ ドロ を を · cosmic machine control problem な に応 に応 is applied to する. 2022 annual は 3 years mesh で あ っ た が, 1, 2 years に lead き 続 き this research topic の root dry part に つ い て theory to construct す る と と も に, be 験 environment gearing up を し た. The specific に に and the following を implementations are た. ま ず, the theory of surface に お い て, recent の suppression eset に お け る ホ ッ ト ト ピ ッ ク の a つ で あ る security suppression を ラ フ シ ス テ ム に applicable す る た め の preparation と し て, probabilistic シ ス テ ム に お け る suppression バ リ ア masato の root dry part number theory に つ い て 検 for し, The existing <s:1> results よ シ プ プ プ な theorization が may である である とを とを suggest that た た. に, 応 with surface に お い て, too ら れ た probabilistic suppression バ リ ア masato several theoretical base に づ く suppression design を two car struck ロ ボ ッ ト で be 験 し, そ の unseen fruit を confirm し た. The objective of this research project is であるラフ control に system を see the results of だせる だせる である. ま た, ultrasound モ ー タ の ラ フ system governing the の た め の probabilistic finite time whole custom imperial の た め の サ ー ボ suppression be 験 を be し, そ の have sharper sex を confirm し た. そ の ほ か, ラ フ suppression を す る た め に useful と exam え ら れ る 応 with research と し て, nonlinear system theory of royal に base づ く ship の probabilistic orbit after 従 suppression, the nonlinear theory of probabilistic system initiates に base づ く ク ア ッ ド コ プ タ の optimum position suppression や universe machine の posture suppression な ど に つ い て lead き 続 き beg を 検 続 け た.

项目成果

On stability analysis of stochastic systems with quasi-singular control laws

拟奇异控制律随机系统的稳定性分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Nagahara Masaaki;Ogura Masaki;Yamamoto Yutaka;小山貴也，西岡優輝，植村哲也，山ノ内路彦;仁井智隆，井上正樹;Yuki Nishimura
• 通讯作者: Yuki Nishimura

安全確率を陽に保証する確率安全制御

明确保证安全概率的随机安全控制

• 发表时间: 2023
• 作者: 菅井麻友;原啓太;井上正樹;中村文一;吉澤巧;松本佳宣;西村悠樹，星野健太
• 通讯作者: 西村悠樹，星野健太

Nonlinear Stochastic Optimal Control with Input Saturation Constraints Based on Path Integrals

• DOI: 10.1002/tee.23177
• 发表时间: 2020-07
• 期刊: IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering
• 影响因子: 1
• 作者: Satoshi Satoh;H. Kappen

On almost sure control barrier functions for stochastic systems

关于随机系统的几乎确定的控制障碍函数

• 发表时间: 2022
• 作者: 堤 雅基;橋本 大志;西村 耕司;佐藤 亨;高麗 正史;佐藤 薫;H. Sato and S. Kidera;Yuki Nishimura
• 通讯作者: Yuki Nishimura

舶の軌道追従におけるソンターグ型非線形確率制御

船舶轨迹跟踪的Sontag型非线性随机控制

• 发表时间: 2022
• 作者: 鬼塚柊羽，西村悠樹