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研究紹介

キーワード:
非線形制御系, 大域的安定化制御, 非線形適応制御, 非ホロノミック拘束系, 非線形サーボ系, 入力制限系, 移動ロボットの制御, 人工衛星の制御, ネットワーク上の遠隔制御系, 偏微分方程式系
keywords:
non-linear control system, global stabilization, non-linear adaptive control, non-holonomic constraint system, non-linear serbo system, input restriction system, control artificial satellite, remote control system on the network, partial differential equation system

主な研究分野

非線形制御理論

大域的安定化制御
非線形な制御対象において、状態空間自体がねじれてユークリッド空間と同相でない場合、微分可能制御則では通常の意味での大域的(=全ての動作範囲における)安定化制御はできません。本研究室では、大域的安定化制御の研究をしています。
非線形適応制御
実際の制御対象では設計時には未知な要素が含まれていることがあります。本研究室では、そのような未知パラメータをオンライン推定する適応制御を非線形系に拡張し、ニューラルネットワークを併用するなどさまざまな改良を行っています。
非ホロノミック拘束系の制御
非ホロノミック拘束を持つシステムには、宇宙ロボット・車庫入れをする車・猫の宙返り・転がりを含むロボットハンドによる物体の把握・蛇の運動などがあります。これらの系はとても制御が難しく、現在も世界的に研究が進められている分野です。本研究室は、有限時間整定制御を用いるなど、色々な方法で非ホロノミック拘束系の制御に挑戦しています。
非線形サーボ系
"完全な"サーボ系を実現する方法として、内部モデル原理に基づく方法が知られており、その非線形版が非線形出力レギュレーションと呼ばれる方法です。本研究室では、従来、追従制御ができないとされてきた非最小位相系に対する(準)大域的な追従制御手法を開発しています。
入力制限系の制御
実際の制御対象では、どこまでも大きな入力を用いることが出来る訳ではありません。そのような入力制限系に対する安定化制御・追従制御について研究しています。

制御応用

移動ロボットの制御
上記の非ホロノミック系の研究を踏まえて、移動ロボットのフォーメーション形成や、フィールド上に分散している移動体の分散制御に関して研究しています。
人工衛星の制御
特異点を持たない姿勢表現である4元数を用いて、大域的なオブザーバを用いた人工衛星の角加速度推定、大域的な人工衛星の姿勢制御系の設計などの研究を行っています。
ネットワーク上の遠隔制御系
インターネット等のネットワーク越しに遠隔地から物を操る制御としては、遠隔医療やNetworked Robotなどが有名ですが、力帰還などネットワーク上でフィードバックする制御に関しては、まだ研究途中と言わざるを得ません。本研究室では、ロバスト制御やISSスモールゲイン定理を用いる方法など、さまざまな手法での遠隔制御系の研究をしています。
偏微分方程式系の制御
熱分布・均一性を仮定しない化学反応炉・梁の振動などは偏微分方程式で表現されます。また、数理ファイナンスも偏微分方程式を取り扱います。このような偏微分方程式系の制御に関する研究を進めています。