非線形システムのニューラルネットワーク知的制御

非线性系统的神经网络智能控制

• 批准号: 03J53071
• 负责人: 高橋 正樹
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J53071/
• 关键词: 知的制御; ニューラルネットワーク; 非線形制御; 倒立振子; ビジュアルフィードバック; 遺伝的アルゴリズム; ロボティクス

従来の制御理論のみでは対応できない非線形制御および学習制御などの問題を解決する一つの方針として知的制御が注目を集めている.知的制御を制御系に組み込むことにより,学習機能,適応機能を制御系に持たせ,環境を含む制御対象の変化や不確定要素の影響に対応可能であるなど,従来の線形制御理論では困難であった様々な効果が期待されている.また,近年,動的に変化する環境に対して効果を発揮する制御システムとして,視覚センサや画像処理を制御システムに組み込むことが注目されており,制御の可能性の拡大が期待されるとともに新たな設計論の確立が望まれている.本研究では,非線形システムの制御問題に対して有効な,体系的な設計手法として,よりロバストで適用範囲の広い統合型ニューラルネットワーク知的制御手法を確立することを目的とした.下記に示す3つの課題に対して提案する知的制御手法を適用し,具体的な制御系設計法の一例を提示し,数値シミュレーションと制御実験により提案手法の有効性を確認した.1)キュービックニューラルネットワーク知的制御のロバスト性と耐故障性(スライディングモード制御との比較・検討)2)二重振子の任意平衡点への知的安定化制御3)ステレオ視を用いたビジュアルフィードバックによる二次元倒立振子の安定化制御1)耐故障性やロバスト性を有する制御系の設計法として,定性化を特徴とするキュービックニューラルネットワーク(CNN)知的制御手法を発展させ,制御性能の詳細な検証を行い,その適用可能性を広げた.2)複数の平衡点を有する非線形性の強いシステムなど,体系的な設計が困難な制御問題に対して統合化知的制御手法を提案し,目的の異なる複数の制御器を併合して用いることで非線形,多目的,あるいは複雑な制御問題に対して有効な,知的制御を用いた体系的な制御系設計法を確立した.3)ビジュアルフィードバック制御の分野において,動的対象を認識・制御する問題に対して,画像情報を用いる制御系が有効であることを示し,その応用の可能性を広げた.

従 to の suppression theory の み で は 応 seaborne で き な い nonlinear suppression お よ び learning suppression な ど の を solve す る a つ の policy と し て known suppression が attention を set め て い る. Know the system of imperial を suppression system に group み 込 む こ と に よ り, learning function, function of optimum 応 を suppression system に hold た せ, environmental を む containing royal elephant の seaborne influence の や uncertain elements - changes に 応 seaborne may で あ る な ど, 従 to royal の line shape theory で は difficult で あ っ た others 々 な unseen fruit が expect さ れ て い る. ま た, in recent years, moving に variations change す る environment に し seaborne て unseen Fruit を 発 swing す る suppression シ ス テ ム と し て, apparent 覚 セ ン サ や portrait 処 Richard を suppression シ ス テ ム に group み 込 む こ と が attention さ れ て お り, suppression の possibility の company, big が expect さ れ る と と も に new た な の design theory to establish が hope ま れ て い る. This study で は, nonlinear シ ス テ ム の suppression problem に し seaborne て have sharper な, な system designing gimmick と し て, よ り ロ バ ス ト で applicable van 囲 の hiroo い integrate type ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク known system method of equestrian を establish す る こ と を purpose と し た. Remember に す indicated under 3 つ の subject に し seaborne て proposal す る known を applicable し equestrian method, concrete な suppression の case を prompt し system design method, the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と suppression be 験 に よ り proposal gimmick の have sharper sex を confirm し た. 1) the キ ュ ー ビ ッ ク ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク known suppression の ロ バ ス ト sex と fault resistance (ス ラ イ デ ィ ン グ モ ー ド suppression と の, compare 検 please), 2) the second son to revive の any balance へ の known stabilization system of royal 3) ス テ レ オ apparent を with い た ビ ジ ュ ア ル フ ィ ー ド バ ッ ク に よ る secondary yuan handstand oscillator の stabilization system of imperial 1) fault resistance や ロ バ ス ト sex を have す る suppression is の design method と し て, qualitative を, 徴 と す る キ ュ ー ビ ッ ク ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク (CNN) known as the system method of equestrian を 発 exhibition さ せ, suppression performance の detailed な 検 card line を い, そ の applicable possibility を hiroo げ た. 2) the plural の balance を す る nonlinear strong sexual の い シ ス テ ム な ど, system design of な が difficult な suppression problem に し seaborne て を proposal し equestrian method of integrated knowledge system, the purpose is の different な る plural の system device を merger し て in い る こ と で nonlinear, multi purpose, あ る い は complex 雑 な suppression problem に し seaborne て have sharper な, known as the royal を with い た system な を suppression system design method to establish し た. 3) ビ ジ ュ ア ル フ ィ ー ド バ ッ ク suppression の eset に お い て, moving like を know, seaborne suppression す る problem に し seaborne て, portrait intelligence を with い る suppression system が have sharper で Youdaoplaceholder0 応 とを shows that そ 応 応 応 uses <s:1> possibility を wide げた.

项目成果

Masaki Takahashi, Terumasa Narukawa, Kazuo Yoshida: "Intelligent Control Using Destabilized and Stabilized Controllers for a Swung up and Inverted Double Pendulum"Proceedings of the 2003 IEEE International Symposium on Intelligent Control (ISIC2003). 914-

Masaki Takahashi、Terumas Narukawa、Kazuo Yoshida：“使用不稳定和稳定控制器进行摆动和倒立双摆的智能控制”2003 年 IEEE 国际智能控制研讨会 (ISIC2003) 论文集。

高橋正樹, 成川輝真, 吉田和夫: "二重倒立振子の任意平衡点への知的安定化制御"日本機械学会論文集C編. 70・689. 15-22 (2004)

Masaki Takahashi、Teruma Narukawa、Kazuo Yoshida：“双倒立摆到任意平衡点的智能稳定控制”，日本机械工程学会会刊，C 版 70・689（2004 年）。

高橋正樹, 成川輝真, 吉田和夫: "統合化知的制御システム(二重振子の平衡点間移動・安定化制御)"第8回「運動と振動の制御」シンポジウム講演論文集(MOVIC2003). 03・8. 507-512 (2003)

高桥正树、成川照间、吉田和夫：“综合智能控制系统（双摆平衡点之间的移动和稳定控制）”第八届“运动与振动控制”研讨会论文集（MOVIC2003）03・8。 (2003)

高橋正樹, 成川輝真, 吉田和夫: "二重振子の任意平衡点への知的移動・安定化制御"第46回自動制御連合講演会講演概要集. 591-594 (2003)

Masaki Takahashi、Teruma Narukawa、Kazuo Yoshida：“双摆到任意平衡点的智能运动和稳定控制”第 46 届自动控制协会讲座摘要集 591-594（2003 年）。

成川輝真, 高橋正樹, 吉田和夫: "統合化キュービックニューラルネットワーク知的制御手法による倒立振子の振り上げ安定化(ロバスト性と耐故障性の検証)"第8回「運動と振動の制御」シンポジウム講演論文集(MOVIC2003). 03・8. 513-518 (2003)

Teruma Narukawa、Masaki Takahashi、Kazuo Yoshida：“使用集成三次神经网络智能控制方法稳定倒立摆的摆动（鲁棒性和容错性验证）”在第八届“运动与振动的控制”研讨会上的演讲论文集（MOVIC2003）03・8（2003）。